小區(qū)供暖監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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(xué)地控制供暖系統(tǒng)成為現(xiàn)代化小區(qū)急需解決的問(wèn)題。目前很多小區(qū)的供暖設(shè)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(dá)不到預(yù)期的要求。為了改善這一普遍情況，本文設(shè)計(jì)了一套小區(qū)自動(dòng)控制的監(jiān)控系統(tǒng)。

1空調(diào)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖1所示是中央空調(diào)河水源熱泵系統(tǒng)配套的自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。該空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置了2臺(tái)河水源熱泵主機(jī)，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(diào)的冷熱源。其中一臺(tái)熱泵主機(jī)帶余熱回收，夏季時(shí)可實(shí)現(xiàn)免費(fèi)生活熱水的制取，冬季時(shí)通過(guò)提取河水熱量制取生活熱水,為小區(qū)提供24小時(shí)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(yuǎn)程。圖2所示是其控制模式分解圖。當(dāng)水泵、熱泵主機(jī)電控柜上轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于本地時(shí),自控系統(tǒng)只能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。當(dāng)水泵、熱泵主機(jī)電控柜上轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于遠(yuǎn)程時(shí)，所有設(shè)備由自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程啟?？刂?。系統(tǒng)處于遠(yuǎn)程控制時(shí)，自控系統(tǒng)分為單體設(shè)備啟停和順序自控啟?？刂啤误w設(shè)備啟停即在計(jì)算機(jī)上挨個(gè)設(shè)備點(diǎn)擊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程手動(dòng)啟停。順序自控又可分為時(shí)區(qū)自控和非時(shí)區(qū)自控，時(shí)區(qū)自控即在計(jì)算機(jī)上設(shè)定啟停時(shí)間段（一天最多可設(shè)定4個(gè)啟停時(shí)間段），自控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)完成系統(tǒng)的順序自動(dòng)啟?？刂?，各設(shè)備的邏輯連鎖、邏輯啟停順序由自控系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。非時(shí)區(qū)啟?？刂萍从刹僮魅藛T在計(jì)算機(jī)上手動(dòng)點(diǎn)擊啟動(dòng)系統(tǒng)，自控系統(tǒng)即自動(dòng)完成設(shè)備邏輯連鎖、順序啟停，非時(shí)區(qū)啟停時(shí)由人工在計(jì)算機(jī)上手動(dòng)操作啟動(dòng)后，必須手動(dòng)進(jìn)行停機(jī)操作。

2.2系統(tǒng)運(yùn)行模式

本系統(tǒng)的運(yùn)行模式有主機(jī)供能、主機(jī)蓄能、水池供能、主機(jī)與水池聯(lián)合供能、主機(jī)邊供能邊蓄能、制取生活熱水等6種。不同的運(yùn)行模式對(duì)應(yīng)不同的設(shè)備啟停組合和不同的水系統(tǒng)運(yùn)行模式。

主機(jī)供能一般在平時(shí)段或谷時(shí)段或水池供能不足時(shí)啟用；

主機(jī)蓄能在谷時(shí)段由主機(jī)往蓄能水池蓄能；

水池供能時(shí)：在峰時(shí)段、平時(shí)段，盡量利用水池供能；

主機(jī)與水池聯(lián)合通能一般用于峰時(shí)段、平時(shí)段水池供能

圖3監(jiān)控主畫(huà)面畫(huà)面切換2#膠球泵停止2#膠球泵正常'19.9'C瞬時(shí)流量284.0.累計(jì)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(shí)流量0.0累計(jì)流量92076不足時(shí)采用聯(lián)合供能；主機(jī)邊供邊蓄：用于谷時(shí)段，需要往水池蓄能，同時(shí)末端有供能需求；

制取生活熱水一般用于過(guò)渡季節(jié)，末端無(wú)供能需求，只需制取生活熱水時(shí)使用。由于有生活熱水箱，建議制取生活熱水盡量定時(shí)在電價(jià)谷時(shí)段進(jìn)行。

3硬件選型

本系統(tǒng)的主要受控設(shè)備有全熱回收螺桿式水源熱泵、板式換熱器、空調(diào)用電鍋爐、生活熱水用電鍋爐以及河水泵等。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用了多項(xiàng)最新的節(jié)能技術(shù)，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(diào)主機(jī)余熱回收免費(fèi)制取生活熱水等。

自控系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-300系列PLC控制器，傳感器選用西門(mén)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(jī)，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(shè)計(jì)

4.1監(jiān)控畫(huà)面

中央監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置了開(kāi)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行功能。監(jiān)控計(jì)算機(jī)開(kāi)機(jī)后將自動(dòng)啟動(dòng)空調(diào)自控系統(tǒng)，監(jiān)控主畫(huà)面如圖3所示。

在圖3所示的系統(tǒng)中，監(jiān)控畫(huà)面總體上分為5個(gè)區(qū)域。左邊一排按鈕為監(jiān)控功能切換區(qū)，通過(guò)點(diǎn)擊不同按鈕實(shí)現(xiàn)畫(huà)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(bào)警信息、設(shè)備運(yùn)行/停機(jī)信息等。消息窗口較小,如需查看詳細(xì)的消息，可點(diǎn)擊“消息查詢”按鈕查看詳細(xì)信息。畫(huà)面正上方為標(biāo)題區(qū)域，即顯示當(dāng)前畫(huà)面的標(biāo)題。最下方為快捷狀態(tài)欄，顯示系統(tǒng)一些基本信息和設(shè)置。中間最大的區(qū)域?yàn)閿?shù)據(jù)區(qū)，主要用于顯示不同操作產(chǎn)生的不同畫(huà)面。

4.2監(jiān)控中心

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)進(jìn)入的第一個(gè)畫(huà)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(shè)備布局，真實(shí)地反應(yīng)了各設(shè)備之間、管道之間的相對(duì)位置。畫(huà)面以數(shù)據(jù)、設(shè)備顏色等多種方式豐富的顯示系統(tǒng)運(yùn)行信息。

點(diǎn)擊主機(jī)圖片，可查詢主機(jī)本體的運(yùn)行參數(shù)。圖4所示是主機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)。點(diǎn)擊蓄能水池、流量計(jì)、水泵都可彈出相應(yīng)的小窗口，以顯示設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和信息。

4.3用戶登陸和用戶注銷(xiāo)

共設(shè)置了兩個(gè)用戶，分別為HHADMIN和HHNBW。HHNBW用戶只能進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，不能進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置畫(huà)面。要進(jìn)入?yún)?shù)畫(huà)面必須以HHADMIN用戶登陸。用HHADMIN登陸后，如果不進(jìn)行任何操作，鼠標(biāo)、鍵盤(pán)沒(méi)有任何操作超過(guò)5分鐘，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)注銷(xiāo)HHADMIN用戶。

圖4主機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)

5結(jié)語(yǔ)

正常情況下，空調(diào)自控系統(tǒng)自動(dòng)完成運(yùn)行監(jiān)控功能。包括設(shè)備的正常啟動(dòng)/停止(選擇遠(yuǎn)程方式)、設(shè)備的狀態(tài)顯示、系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的記錄與歸檔、設(shè)備報(bào)警和消息文本顯示和歸檔。系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)中，完成了主界面、實(shí)時(shí)曲線界面等界面的設(shè)計(jì)。主界面可以監(jiān)控各溫度、流量、壓力傳感器信息。顯示主機(jī)運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)供暖系統(tǒng)的自動(dòng)控制。整個(gè)系統(tǒng)具備比較完善的監(jiān)控功能。

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