小區(qū)供暖監(jiān)控系統(tǒng)的設計

引言

隨著城市智能小區(qū)的發(fā)展和節(jié)能減排的提倡，如何安全、有效、科學地控制供暖系統(tǒng)成為現(xiàn)代化小區(qū)急需解決的問題。目前很多小區(qū)的供暖設備仍是由人工管理。由于人工管理的滯后性，二次供熱的溫度常常達不到預期的要求。為了改善這一普遍情況，本文設計了一套小區(qū)自動控制的監(jiān)控系統(tǒng)。

1空調網(wǎng)絡結構

圖1所示是中央空調河水源熱泵系統(tǒng)配套的自控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構圖。該空調系統(tǒng)設置了2臺河水源熱泵主機，以提取河水熱量或冷量用于小區(qū)用戶冬季制熱和夏季制冷的中央空調的冷熱源。其中一臺熱泵主機帶余熱回收，夏季時可實現(xiàn)免費生活熱水的制取，冬季時通過提取河水熱量制取生活熱水,為小區(qū)提供24小時熱水。

2小區(qū)供暖策略分析

2.1系統(tǒng)控制模式

系統(tǒng)控制模式總體上分為本地和遠程。圖2所示是其控制模式分解圖。當水泵、熱泵主機電控柜上轉換開關置于本地時,自控系統(tǒng)只能監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)和運行參數(shù)。當水泵、熱泵主機電控柜上轉換開關置于遠程時，所有設備由自控系統(tǒng)實現(xiàn)其遠程啟?？刂啤Ｏ到y(tǒng)處于遠程控制時，自控系統(tǒng)分為單體設備啟停和順序自控啟停控制。單體設備啟停即在計算機上挨個設備點擊，實現(xiàn)設備的遠程手動啟停。順序自控又可分為時區(qū)自控和非時區(qū)自控，時區(qū)自控即在計算機上設定啟停時間段（一天最多可設定4個啟停時間段），自控系統(tǒng)根據(jù)設定的時間自動完成系統(tǒng)的順序自動啟?？刂疲髟O備的邏輯連鎖、邏輯啟停順序由自控系統(tǒng)自動實現(xiàn)。非時區(qū)啟停控制即由操作人員在計算機上手動點擊啟動系統(tǒng)，自控系統(tǒng)即自動完成設備邏輯連鎖、順序啟停，非時區(qū)啟停時由人工在計算機上手動操作啟動后，必須手動進行停機操作。

2.2系統(tǒng)運行模式

本系統(tǒng)的運行模式有主機供能、主機蓄能、水池供能、主機與水池聯(lián)合供能、主機邊供能邊蓄能、制取生活熱水等6種。不同的運行模式對應不同的設備啟停組合和不同的水系統(tǒng)運行模式。

主機供能一般在平時段或谷時段或水池供能不足時啟用；

主機蓄能在谷時段由主機往蓄能水池蓄能；

水池供能時：在峰時段、平時段，盡量利用水池供能；

主機與水池聯(lián)合通能一般用于峰時段、平時段水池供能

圖3監(jiān)控主畫面畫面切換2#膠球泵停止2#膠球泵正常'19.9'C瞬時流量284.0.累計流量842745■19.6'C1#膠球泵停止1#膠球泵正常反沖洗泵停止瞬時流量0.0累計流量92076不足時采用聯(lián)合供能；主機邊供邊蓄：用于谷時段，需要往水池蓄能，同時末端有供能需求；

制取生活熱水一般用于過渡季節(jié)，末端無供能需求，只需制取生活熱水時使用。由于有生活熱水箱，建議制取生活熱水盡量定時在電價谷時段進行。

3硬件選型

本系統(tǒng)的主要受控設備有全熱回收螺桿式水源熱泵、板式換熱器、空調用電鍋爐、生活熱水用電鍋爐以及河水泵等。本項目設計采用了多項最新的節(jié)能技術，包括河水源熱泵等可再生能源的利用、水蓄冷移峰填谷、空調主機余熱回收免費制取生活熱水等。

自控系統(tǒng)采用西門子S7-300系列PLC控制器，傳感器選用西門子產(chǎn)品。主要元器件選型如下[2]:

中央監(jiān)控系統(tǒng)：研華工控機，WINCC6.2；

PLC控制器：CPU315-2DP,6ES7315-2AH14-0AB0；

水管溫度傳感器：QAE2164.010；

水管壓力傳感器：QBE2002-P10。

4監(jiān)控組態(tài)設計

4.1監(jiān)控畫面

中央監(jiān)控系統(tǒng)設置了開機自動運行功能。監(jiān)控計算機開機后將自動啟動空調自控系統(tǒng)，監(jiān)控主畫面如圖3所示。

在圖3所示的系統(tǒng)中，監(jiān)控畫面總體上分為5個區(qū)域。左邊一排按鈕為監(jiān)控功能切換區(qū)，通過點擊不同按鈕實現(xiàn)畫面的切換。左下角為消息中心，本窗口顯示系統(tǒng)最新的消息,包括故障報警信息、設備運行/停機信息等。消息窗口較小,如需查看詳細的消息，可點擊“消息查詢”按鈕查看詳細信息。畫面正上方為標題區(qū)域，即顯示當前畫面的標題。最下方為快捷狀態(tài)欄，顯示系統(tǒng)一些基本信息和設置。中間最大的區(qū)域為數(shù)據(jù)區(qū)，主要用于顯示不同操作產(chǎn)生的不同畫面。

4.2監(jiān)控中心

系統(tǒng)運行時自動進入的第一個畫面就是監(jiān)控中心，監(jiān)控中心以平面圖的方式直觀顯示了能源站內(nèi)管道布局、設備布局，真實地反應了各設備之間、管道之間的相對位置。畫面以數(shù)據(jù)、設備顏色等多種方式豐富的顯示系統(tǒng)運行信息。

點擊主機圖片，可查詢主機本體的運行參數(shù)。圖4所示是主機的實時運行參數(shù)。點擊蓄能水池、流量計、水泵都可彈出相應的小窗口，以顯示設備運行數(shù)據(jù)和信息。

4.3用戶登陸和用戶注銷

共設置了兩個用戶，分別為HHADMIN和HHNBW。HHNBW用戶只能進行數(shù)據(jù)查詢，不能進入?yún)?shù)設置畫面。要進入?yún)?shù)畫面必須以HHADMIN用戶登陸。用HHADMIN登陸后，如果不進行任何操作，鼠標、鍵盤沒有任何操作超過5分鐘，系統(tǒng)會自動注銷HHADMIN用戶。

圖4主機實時運行參數(shù)

5結語

正常情況下，空調自控系統(tǒng)自動完成運行監(jiān)控功能。包括設備的正常啟動/停止(選擇遠程方式)、設備的狀態(tài)顯示、系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的記錄與歸檔、設備報警和消息文本顯示和歸檔。系統(tǒng)組態(tài)設計中，完成了主界面、實時曲線界面等界面的設計。主界面可以監(jiān)控各溫度、流量、壓力傳感器信息。顯示主機運行情況，實現(xiàn)供暖系統(tǒng)的自動控制。整個系統(tǒng)具備比較完善的監(jiān)控功能。

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