《自动化监控系统》word版
****自控建设项目
1系统概述
*****历来重视矿区服务信息化和自动化，并已建成了多个生产运行及管理系统，包括锅炉自控、视频监控、车辆GPS跟踪、远程集抄等系统。2010年初，******提出“科技矿区”的理念，****88处成立了调度服务中心，决定建设统一的调度服务指挥系统，这就需要实现换热站以及锅炉房的自动监视以及控制。
***88分为城区、学园小区和开发区三部分，城区包括2号院，4号院和5号院和七号院，学园小区包含学园小区，本方案是针对涿**888部分自动化建设的现状，对城区换热站、锅炉房和配电室等自控系统进行精心的设计，在城区建设5号院分中心和调度服务中心，将城区所有换热站、锅炉房以及配电室的数据通讯至5号院分中心，同时通讯至调度服务中心，在调度服务中心实现对基地处所有换热站和锅炉房的集中监视。
图1-1 系统功能框架
2自控方案（城区）
2.1换热站改造方案
每个小区内的换热站分为生活用水（洗澡水）和供暖用水，相当于每个小区内有两个换热站，个别小区（2号院）相当于4个换热站；具体改造范围如下：2号院：采暖系统和生活热水都改造。
4号院：采暖系统和生活热水都改造。
5号院：采暖系统和生活热水都改造。
每个小区内的换热站共用一套控制系统，总共是3套。
换热站的控制可以通过室外温度、二次网供水流量、二次网供回水温度、温差等对二次网供水温度的设定值进行修正补偿对一次网调节阀及二次网循环水泵进行控制；变频补水控制部分，利用原有的补水泵变频器实现对补水压力的控制（利旧）。
图2-1 城区换热站建设方案
2.1.1系统设计原则
本方案根据现场的运行情况采用特定的控制方法：
a、采暖部分：
调节阀：有两台或三台换热器的场所，采用一台调节阀控制；四台换热器的场所，采用两台调节阀控制；
采暖循环泵变频器：有两台循环泵的现场，采用一台变频器进行控制，他有三台或四台循环泵的场所，采用两台变频器进行控制。
b、生活水部分：
调节阀：两台换热器的场所，采用一台调节阀控制，四台调节阀的场所采用两台调节阀进行控制。
说明：目前电动调节阀按照上述方案进行安装，但是需要在PLC控制系统中预留足够的测点，待以后甲方自购增加调节阀后（每个换热器一个调节阀），可以在PLC 系统中对所有调节阀进行检测和控制，后增调节阀能够和本方案中的调节阀协同工作，共同达到节能的目的。
换热站部分测点如下：
a、蒸汽采暖系统热工测点:
1、一次网侧蒸汽温度
2、一次网侧蒸汽压力
3、一次网侧蒸汽流量调节阀
4、二次网侧供水温度
5、二次网侧供水压力
6、二次网侧回水温度
7、二次网侧回水压力
8、二次网供水流量
9、二次网侧补水流量
10、室外大气温度（每个监控站取一个点，共两个点）
11、补水泵变频器的运行状态
b、生活水系统热工测点:
1、二次网侧供水温度
2、二次网侧回水温度
3、蒸汽调节阀
4、二次网侧补水流量
控制示意图如下：
图2-2 城区换热站建设方案
自动控制方案借助于PLC 控制器可实现自动控制。
2.1.2 二次网循环水泵控制
根据二次网进出口温差及室外温度曲线进行调节二次网循环水泵。当二次网循环水泵以二次网进出口压差为主调参数时，由于补水压力稳定，实际上也就是根据供水母管出水压力为主调参数来调节变频器。在满足二次网供水出口、回水进口的差值的前提下根据供水出口的压力来闭环调节。保证了换热机组的进出口压差满足设备运行的条件。二次网循环泵的调节必要时还要根据最不利点压差来实现循环水量的调节，使管网的水能够全部循环、使所有用户能够得到足够的热量。
控制框图如下：
给定值（二次网进出口压差） 循环泵控制 ＋
－ PV
图2-3二次网进出口压差及温差控制
循环水泵 控制模型 控制增量 综合限幅 计算二次网进出口压差
变频控制 调节通道
当以室外温度为主调参数时，循环水泵下限频率要保证满足二次管网最不利点供回水压差的最小值，上限频率不能超过二次网供回水压差的设定值，在此频率范围内循环水泵根据室外温度修正的供水温度曲线调节。
图2-4根据室外温度控制
2.1.3一次网调节阀控制
根据换热站运行曲线编辑，通过检测二次网供水温度和室外温度，自动调节蒸汽电动调节阀的开度，实现换热站自动调节调节；也可以根据不同的时间段（如白天、夜晚不同，冬季、春季不同）设置2条或2条以上的供暖曲线，监控中心也可以根据经济分析，自动生成经济运行的曲线，管理人员通过网络可以修改运行曲线和设定参数，完成运行曲线的修改、移植；一次管网调节阀调节的主调参数是二次管网的出水温度，同时考虑到室外温度、时间、二次网供回水温度差（DRT）的补偿。
图2-5一次网调节阀控制
根据室外大气温度及供暖时间的变化，按照要求的供热曲线，计算机自动计算出二次网出水温度设定值，然后调节一次网调节阀以便达到设定值。在软件设计上，将二次网出水温度设定曲线做成折线给定方式，可由用户根据实际供热的要求键入。
这样即考虑到室外温度对供水温度的影响，又兼顾人们的生活规律对热量的需求情况的影响，保证供水温度调节的科学性。
2.1.4联锁、保护、报警
换热站在以下运行工况时应该及时报警、产生连锁动作。
1）换热器的一、二次侧设有压力报警，二次侧还设有超温保护，当二次侧供水温度达到一定温度时报警，上传至监控中心并关断一次侧电动调节阀。
2) 可设定的报警参数还有：调节阀的开度、补水流量等。
2.1.5控制算法特点
与常规仪表不同的是，控制器可以最大限度的利用系统已有资源，随意进行系统组态，构成各种模式的控制系统。本方案随机提供的是变型PID调节系统，它是在典型PID调节器的基础上，加以改进和补充，而形成的一种新型控制算法，具有极大的灵活性和通用性，既有强大的系统功能，也很容易为应用者所掌握。
2.1.6仪表及PLC系统选型原则及说明
本方案在仪表选型原则上本着经济、可靠、使用等原则，所选的仪表类型如下；
压力仪表：蒸汽压力变送器：选用川仪横河EJA430A系列压力变送器；水压力选用西门子系列产品。
流量仪表：
给水流量计及补水流量计：给水流量与补水流量计选用科隆测量仪器上海有限公司电磁流量计。
调节阀：调节阀需用国产阀体，配西门子电动执行器。
PLC系统；系统选用S7-1200 系列，配有10”西门子触摸屏。
温度仪表：选用一体化温度传感器
具体仪表设备清单请查看附录。
2.2锅炉房监控方案
目前5号院的锅炉房有自动化系统，上位机使用西门子WinCC软件；7号院锅炉房没有自动化系统，待建立后将数据上传到调度中心；为确保可靠性5号院数据上传时分为两路，一路通过光纤网络，通过OPC协议，直接与调度中心的数据库服务器通讯；另一路将数据通讯至5号院分中心。
2.3配电室建设方案
本自动化监控系统开放与配电室监控系统的通讯接口，待以后配电室具备条件后，实现与配电室监控系统的通讯。
2.4调度中心建设方案
为了实现矿区换热站和锅炉房的统一监控，在调度中心设置数据采集服务器，实时采集换热站和锅炉房的PLC数据，以图形画面、曲线等方式展示出来，帮助值班人员了解整个矿区换热站和锅炉房的运行状况。
系统的设计遵循了先进、可靠、安全、经济、适用、开放的原则，SCADA系统硬件配置采用计算机技术，将工业控制技术，显示技术和通信技术等紧密地结合在一起，采用先进的计算机网络体系结构一—客户机／服务器结构，利用先进的网络设备和网络互联技术设计而成。硬件设备先进可靠，技术成熟，具有安全可行性和技术先进性两大特点。整个系统使用方便，性能可靠，开放性、扩展性强。
监控软件使用国外先进的德国西门子公司SCADA软件WinCC，全系统操作界面汉
化，应用软件符合国内的管理模式
，软件的配置充分考虑了升级及扩容能力，保证能够满足以后系统扩充的需要。
2.4.1调度中心对锅炉房的集成：
目前，5，6号院的锅炉房都有自动化系统，上位机使用西门子WinCC软件，可以通过光纤网络，通过OPC协议，直接与调度中心的数据库服务器通讯；5号院锅炉房的数据通讯至5号院分中心,6号院锅炉房数据通讯至6号院分中心,同时通讯至调度中心的服务器；7号院锅炉房目前没有自动化系统，待建立自动化系统后，也同时将数据通讯至5号院分中心和调度中心。
数据通讯到调度中心后，在调度中心可以实时察看整个矿区锅炉房的运行状况，蒸汽或者热水的参数等。
2.4.2调度中心对换热站的集成：
2，4，5号院换热站的PLC数据，首先采集到城区的5号院分中心，同时通过OPC接口，通讯到调度中心的数据采集服务器；换热站的PLC数据，首先采集到开发区的6号院分中心，同时通过OPC接口，通讯到调度中心的数据采集服务器，在调度中心实现对整个矿区换热站的集中监视。具体功能如下：
2.4.2.1数据采集
调度中心采集换热站的以下数据，并且以图形画面和曲线的方式显示出来，帮助值班人员及时地掌握换热站的运行状况。
1、一次网侧蒸汽温度
2、一次网侧蒸汽压力
3、一次网侧蒸汽流量调节阀
4、二次网侧供水温度
5、二次网侧供水压力
6、二次网侧回水温度
7、二次网侧回水压力
8、二次网供水流量
9、二次网侧补水流量
10、室外大气温度
11、补水泵变频器的运行状态
12、蒸汽调节阀开度
13、洗澡水二次网侧补水流量
数据服务器采集的数据整合分析后，以流程图的形式，通过图形符号的颜色变化、闪烁等方式，动态显示热网的运行状态，操作人员可通过此画面直观了解热网的各工艺参数。如图所示：
图2-8 调度中心监控画面
2.4.2.2报警功能
数据采集服务器实时采集PLC的过程数据，和预先设定的设定值作比较，当过程数据高于或者低于设定值时，服务器发出报警信息，在监控软件中显示该报警信息，提醒值班人员注意；高危级别的报警会进行声光报警，提醒值班人员注意。
报警画面：用于记录何时何处有何报警，以便有关人员查询。