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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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阿爾泰數(shù)采模塊與GPRS模塊在換熱系統(tǒng)自動(dòng)控制中的應(yīng)用

阿爾泰數(shù)采模塊與GPRS模塊在換熱系統(tǒng)自動(dòng)控制中的應(yīng)用

一、應(yīng)用環(huán)境概述

某熱電公司主要負(fù)責(zé)該地區(qū)企業(yè)及生活的居民提供能源服務(wù),系統(tǒng)全部投運(yùn)后可滿足

1.8Km2 范圍內(nèi)近200 萬m2 各類建筑的生產(chǎn)﹑生活﹑供熱﹑制冷用蒸氣。采用0.6MPa 的飽

和蒸氣為基本熱力工作介質(zhì):冬季做為各用戶暖氣系統(tǒng)的熱源,通過換熱器(多數(shù)為板式換熱

器)的工作使暖氣系統(tǒng)的循環(huán)水達(dá)到控制的溫度;夏季以0.6MPa 的飽和蒸氣通過溴化鋰制冷

機(jī)(多數(shù)為蒸氣型雙效式)的工作循環(huán)滿足用戶的舒適性及冷氣空調(diào)的要求。

1、熱源

該公司供熱場鍋爐房包括4臺(tái)35 噸/時(shí)﹑1.57MPa 飽和蒸氣鍋爐和3臺(tái)10 噸/時(shí)﹑

1.25MPa 飽和蒸氣單層布置組裝式飽和蒸氣鍋爐,總安裝容量170 噸/時(shí)。主輔鍋爐房分別

安裝有鼓引風(fēng)機(jī)﹑給水泵﹑除塵器以及水處理設(shè)備。

2、區(qū)域熱力管網(wǎng)

該區(qū)域內(nèi)環(huán)形布置了一套區(qū)域供熱管網(wǎng),全長5.2Km,由于兩根蒸氣管對供熱(制冷)負(fù)

荷變化的適應(yīng)性還是對提高供氣的可靠性方面都較為有利故蒸氣采用雙母管制。為節(jié)約能源

確保蒸氣凝結(jié)水的回收,在熱力管網(wǎng)內(nèi)同時(shí)布置了一根冷凝回水管,要求各蒸氣用戶采用閉

式回水系統(tǒng)利用凝結(jié)水泵進(jìn)行冷凝水的回打,并保證冷凝回水率不低于80%。

3、換熱制冷站

蒸氣進(jìn)入換熱制冷站點(diǎn)后經(jīng)減壓閥送入換熱制冷設(shè)備,夏季由溴化鋰吸收式制冷機(jī)組產(chǎn)

生7~12℃冷水,用冷凍水泵通過管道供給空調(diào)機(jī)組或風(fēng)機(jī)盤管及新風(fēng)機(jī)組等末端裝置,站

點(diǎn)內(nèi)配備凝水泵﹑補(bǔ)水泵﹑凝水水箱﹑補(bǔ)水水箱和軟化水裝置,在樓頂設(shè)置冷卻塔;冬季由

板式換熱器制備55~70℃熱水,用暖氣循環(huán)水泵通過管道供給風(fēng)機(jī)盤管及新風(fēng)機(jī)組(部分系

統(tǒng)末端采用散熱器),換熱站內(nèi)配備軟化水裝置用以儲(chǔ)備軟化水供取暖系統(tǒng)循環(huán)水使用,在頂

層設(shè)置膨脹水箱,出現(xiàn)各類原因造成系統(tǒng)出現(xiàn)水壓不足(主要表現(xiàn)為膨脹水箱液位降低)需要

啟動(dòng)補(bǔ)水泵自補(bǔ)水水箱(某些系統(tǒng)補(bǔ)水箱與凝水箱共享)進(jìn)行補(bǔ)水,當(dāng)凝水水箱水位達(dá)到一定

值時(shí),啟動(dòng)凝水泵向熱網(wǎng)進(jìn)行凝水回打。

這樣一來,整個(gè)基地只需一套單一熱力介質(zhì)的生產(chǎn)輸送系統(tǒng)配合各冷暖氣站的二次系統(tǒng)

便可滿足企業(yè)及生活區(qū)居民的多方面需求,根據(jù)冷暖氣負(fù)荷在冬夏兩季的不同而分別運(yùn)行一

種爐型,鍋爐的利用率較高,同時(shí)也便于相互備用以確保安全運(yùn)行。而各冷暖氣站的設(shè)備型

號﹑運(yùn)作流程則各異,設(shè)計(jì)選用設(shè)備的不恰當(dāng)會(huì)造成運(yùn)行管理的困難,而運(yùn)行管理的困難則

直接影響到設(shè)備的使用壽命﹑運(yùn)作的安全穩(wěn)定等,在發(fā)現(xiàn)各冷暖氣站的不完善情況下,予以

分析﹑解決,在運(yùn)行管理中提高設(shè)備的使用效能,使設(shè)備長期安全可靠﹑高效能的運(yùn)行成為

基地能源服務(wù)人員的重要課題。因此,該公司對系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造。


二、系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)為現(xiàn)場實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),,它對測量數(shù)據(jù)的處理以及控制算法都是以數(shù)字計(jì)算為基礎(chǔ),通過軟件實(shí)現(xiàn)的。同大多數(shù)計(jì)算機(jī)化監(jiān)控系統(tǒng)一樣,主體部分傳感器﹑現(xiàn)場采集模塊﹑GPRS模塊及工業(yè)平板電腦﹑主控計(jì)算機(jī)﹑遠(yuǎn)程監(jiān)控中心等部分組成。

1﹑工業(yè)平板電腦﹑主控計(jì)算機(jī):是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的核心,它的主要特性如下:

1)主控計(jì)算機(jī)的工作過程完全由預(yù)先編制的軟件決定,而常規(guī)儀表是由電子邏輯電路或其它

機(jī)械硬件邏輯實(shí)現(xiàn),控制管理功能是由軟件還是由硬件實(shí)現(xiàn)是計(jì)算機(jī)控制與常規(guī)儀表控制的

主要區(qū)別。

2)本系統(tǒng)運(yùn)行以VC 編制的程序,將各種輸入信號通過數(shù)據(jù)總線直接接到計(jì)算機(jī)輸入端口,

從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制管理保護(hù)功能,而不是像常規(guī)儀表控制器由各自獨(dú)立的一對一的單

回路控制或保護(hù)電路構(gòu)成,如此主控計(jì)算機(jī)就有可能全面考慮控制對象的各種參數(shù),對其進(jìn)

行統(tǒng)一的系統(tǒng)性的控制﹑保護(hù)及管理。

3) 工業(yè)平板電腦便攜,簡單,實(shí)用,多應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場附近。內(nèi)置WinCE ,Linux 嵌入式操作系統(tǒng),性能穩(wěn)定,抗溫,抗?jié)瘢垢蓴_能力強(qiáng)。帶有觸摸屏,觸控式操作,自主運(yùn)行,實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控!

2﹑傳感器

傳感器感測出需要監(jiān)測控制的各種物理量并將其變?yōu)殡娦盘査椭劣?jì)算機(jī),相當(dāng)于主控計(jì)算機(jī)

的眼睛。本系統(tǒng)將各類參數(shù)的狀態(tài)以電壓﹑開關(guān)信號等方式傳送至現(xiàn)場模塊,主要有溫度傳

感器﹑壓力傳感器﹑液位傳感器及電流傳感器。

3﹑現(xiàn)場模塊

由DAM-3046系列現(xiàn)場模塊完成數(shù)據(jù)采集與控制信號向執(zhí)行器的發(fā)送,再通過RS485 通訊方式將

信號傳送至轉(zhuǎn)換模塊DAM-3210,轉(zhuǎn)換成能與計(jì)算機(jī)串口連接的RS232 通訊方式。

4﹑執(zhí)行器

可由計(jì)算機(jī)直接控制的各種開關(guān)和閥門,計(jì)算機(jī)通過調(diào)整執(zhí)行器來具體實(shí)現(xiàn)控制功能,相當(dāng)

于主控計(jì)算機(jī)的手和腳??刂破魍ㄟ^現(xiàn)場模塊的兩類輸出通道與執(zhí)行器連接:

1)開關(guān)量輸出通道(DO)。它可以由控制軟件將輸出通道設(shè)置成高電頻或低電頻,通過驅(qū)動(dòng)電

路即可帶動(dòng)繼電器或其它開關(guān)組件,也可以驅(qū)動(dòng)指示燈顯示狀態(tài);

2)仿真量輸出信道(AO)。輸出的信號是0~10V 的電壓,其值的大小是由控制軟件決定的,

由于計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理的信號都是開關(guān)量信號,因此這種可連續(xù)變化的仿真量信號是通過數(shù)字

-仿真轉(zhuǎn)換電路(D/A)產(chǎn)生的。

5.GPRS模塊

1)簡述:GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡稱,是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù),目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用與GSM同樣的無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu),這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此,現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù),而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)?;贕PRS網(wǎng)絡(luò)組建的熱網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)有如下特點(diǎn):
◇ 永遠(yuǎn)在線 GPRS DTU一開機(jī)就能自動(dòng)附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上,并與數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路,隨時(shí)收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù),具有很高的實(shí)時(shí)性;
◇ 按流量計(jì)費(fèi) GPRS DTU一直在線,按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費(fèi)用,沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時(shí)不收費(fèi)用;
◇ 高速傳輸 GPRS網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度最快將達(dá)到160Kbps,速率的高低取決于移動(dòng)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置,根據(jù)中國移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)情況,目前可提供20~40Kbps的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸;
◇ 組網(wǎng)簡單、迅速、靈活 GPRS無線系統(tǒng)可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地的構(gòu)建覆蓋全中國的虛擬移動(dòng)數(shù)據(jù)通信專用網(wǎng)絡(luò),為廣大中小用戶提供接入便利,節(jié)省接入投資;
◇ 通信鏈路由專業(yè)運(yùn)營商維護(hù) 由于采用中國移動(dòng)的GPRS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),因此鏈路維護(hù)也由中國移動(dòng)負(fù)責(zé),免除通信鏈路維護(hù)的后顧之憂;
◇ 防雷擊  由于采用中國移動(dòng)的GPRS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),所以在不影響上網(wǎng)的前提下,GPRS DTU的發(fā)射功率非常小,天線非常短,而且無需高架,克服了有線傳輸和無線電臺(tái)傳輸容易引雷擊壞設(shè)備的缺點(diǎn)。

2)GPRS模塊通過串口與平板電腦或主控計(jì)算機(jī)相連。在對GPRS通信模塊進(jìn)行配置時(shí)預(yù)先輸入數(shù)據(jù)中心的固定IP地址、采集數(shù)據(jù)命令,采集時(shí)間間隔等必要參數(shù),同時(shí),也可以遠(yuǎn)程設(shè)置相關(guān)參數(shù)。GPRS通信模塊收到控制器發(fā)來的數(shù)據(jù)后,把這些數(shù)據(jù)送到前面設(shè)置的IP地址網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中,通過端口映射轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。GPRS發(fā)送數(shù)據(jù)的過程為:數(shù)據(jù)送到中國移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)中,然后再經(jīng)過Internet,最后在數(shù)據(jù)中心通過接入專線或?qū)拵芴柧W(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器接收,接收服務(wù)器完成數(shù)據(jù)處理,寫庫,轉(zhuǎn)發(fā)等一系列工作。


三﹑自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成

1﹑硬件主體:對各類傳感器分述如下:

(1)溫度傳感器

選用熱電阻溫度傳感器,熱電阻是隨溫度變化的測溫組件,其電阻值隨溫度上升而增大,其

受熱部分(感溫組件)用細(xì)金屬絲均勻地雙繞在絕緣材料制成的骨架上,工業(yè)上用的熱電阻有

鉑熱電阻和銅熱電阻兩大類,本系統(tǒng)使用的是鉑熱電阻,分度號為Pt100,適用溫度范圍-

200~850℃,普通熱電阻基本結(jié)構(gòu)除感溫組件外,還有保護(hù)套管﹑安裝固定裝置﹑接線盒等。

(2)壓力傳感器

4040PC 型壓力傳感器為霍尼韋爾開發(fā)的第一個(gè)采用單芯片的壓力變送器,它的封裝適合用于

嚴(yán)酷環(huán)境,工作溫度為-45~125℃,結(jié)構(gòu)由不銹鋼﹑玻璃﹑焊劑﹑硅和黃銅組成。采用全校

整和溫度補(bǔ)償,提供線性放大的輸出,基于阻特性的單芯片技術(shù)極大地提高了長期使用的可

靠性。

(3)液位傳感器

霍尼韋爾LL 系列液位開關(guān)可提供非常準(zhǔn)確的液位測量,1

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