才茂智能换热站无线远程监测系统

▋方案需求

随着国民经济的不断进步和人民生活水平日益提高，社会对环境的要求越来越高。近年来我国北方城镇大力提倡城镇集中供热，改变原来各单位、各片区自己供热、单独建立锅炉房给城市带来的污染，由城市外围的一个或者多个热电厂提供热源，市内各片区建立换热站，统一给用户供热。这样就大大减少了燃煤对城市的环境的污染，同时也节省了能源。

随着科学技术的日新月异，尤其是计算机、通讯技术的迅速发展，自动化控制水平也得到了快速的发展和广泛的应用，需求用户对供热质量的要求不断提高和能源紧张的今天，提高供热质量同时节约能源势在必行。城镇热网远程监控系统是通过对供热系统的温度、压力、流量、开关量等进行测量、控制及远传，实现对供热过程有效的遥测及控制。城镇热网远程集中监控系统是区域供热系统中的重要组成部分，它将实时、全面了解供热系统的运行状况，监视不利状况的压差，保证区域供热系统安全合理地运行，并可根据运行数据进行供热规划和科学调配，为热力部门提供准确、有效的重要数据。达到整个系统的节能目的。提高了供热品质及舒适度，延长了设备的使用寿命。

供热系统是一个多参量、大滞后的复杂系统，供热系统综合节能控制技术，有针对性的解决供热系统热源、管网、终端用户三个部分实际问题，提供三个主要环节的信息化管理平台，实现了热源控制一体化，管网智能化，终端用户信息化；解决了系统整体过量供热，管网存在水力失调，室温存在冷热不均的问题，达到整个系统的节能目的。

▋方案介绍

供热换热站控制系统是—个多层次的控制系统。控制系统集换热站的自动控制系统、各个换热站与监控中心之间的通讯系统、监控中心的监控管理系统的全自动的控制方案。换热站一般由循环水泵组成的循环水系统、补水泵组成的补水系统、由调节阀组成的温度调节系统构成。

换热站的控制系统自动完成数据采集、设备控制、实时通讯、故障报警等功能。换热站由动力配电柜、PLC控制器、各种传感器、执行器等设备构成，配电柜完成循环泵系统和补水系统的控制功能，具有手动和自动运行模式，换热站的运行程序独立存在于其控制系统PLC内，它能够脱离上位机监控管理软件而单独运行，其运行参数可以通过监控中心的上位机监控管理系统来观察并实施调整。既能独立完成本地控制，又能在监控中心远程操作。由变送器输出的压力、温度、流量等参数，通过PLC控制器对这些参数进行实时采集和处理。PLC控制系统对一次网的电动调节阀、二次网的循环系统、补水系统等进行自动控制。

换热站远程监控系统利用无线通讯系统将运行状态数据传给监控中心的管理系统，各个换热站独立工作，同时接受监控中心进行的运行参数调整。

▋系统组成

 换热站在线远程监控系统分为四部分：

1、采集层监测仪表传感器（流量计、流量积算仪、电镀阀、温度传感器，压力传感器）；

2、传输层数传终端（采集现场仪器仪表信号，通过NB-IOT/DTU等网络传输到监控中心）；

3、云平台（基于云服务器通信网络平台）；

4、管理中心（计算机、监控软件、手机端APP）。

采集层通过PLC控制器、触摸屏、电动调节阀、变频器、压力、温度、流量变送器，串行通讯转换模块、4G/5G通信模块等部件构成。变送器对现场信息进行采集并传送给PLC，PLC再根据上位机对给定信号和反馈信号进行比较运算，运算结果作为控制信号发送到前端I/O 模块，由I/O 模块转换成模拟量去控制电动调节阀、变频器、补水泵动作。

根据二次供回压差自动控制变频器，从而控制循环泵的转速。根据二次回水压力变送器控制补水泵启停。传输层通过数据传输终端DTU将数据传输到监控中心的服务器上，由服务器上的供热管理平台对数据进行定时采集、记录，并可在控制中心的大屏幕上直观地显示出来。其运行参数可由本地触摸屏或监控中心设置。

应用层监控中心通过NB-IoT/DTU无线通讯模块与换热站PLC进行通讯，完成换热站运行与管理系统数据之间的数据交换，实时监控，并具备报警、趋势记录、结算累计、统计分析等多项功能, 来实现现场参数的采集、调度室与各换热站的数据实时通讯控制，既可以监视各换热站的运行情况，也可以调整换热站的运行状态。

▋系统解决的问题

1、实时数据远传中心功能

才茂4G DTU无线数据传输模块可以实现传输如下实时数据能：

一次温度、压力、流量远程传送；

二次温度、压力、流量远程传送；

一次瞬时热量的计算，远程传送；

二次瞬时热量的计算，远程传送；

一次流量累计积算及显示，一次热量累计积算及显示；

二次流量累计积算及显示，二次热量累计积算及显示；

当前阀开度显示；

当前室外温度显示；

当前柜门报警状态显示；

以上数据可根据预先设定的时间间隔定时向中心发送。同时，以上数据可分别由中心单独招测，也可以一次性中心全部招测

2、 原始电流值的远程传送

根据预先设定的状态，可以远程传送当前温度，压力，流量等参数原始电流值，供用户比较原始数据和计算出的温度压力等数据是否一致。同时可以在必要时，实现电流数据的远程传输，供中心长期监测，比较之用。

3、 中心远程对时功能

为了保证中心系统时钟同下位机各个站点的系统时钟高度一致，每次才茂4G DTU无线数据传输模块，或间隔一定的时间以后，会自动同中心系统进行时钟校对，保证整个系统时钟高度一致。

4、远程自动化控制功能

才茂4G DTU无线数据传输模块可以远程设定调节阀的各种自动化控制模式：

根据室外温度调节二次网供水温度模式；

根据预先设定的各个时间段的供水温度调整二次网的供水温度；

根据预先设定的各个时间段的阀开度调整一次网的阀开度；

设定当前的供水温度值；

设定当前的阀开度；

设定当前的阀偏移量；

5、远程报警参数设置功能

远程设定如下参数的上下限报警值，当测量值超出该值设定的上下限时，本地PLC通过才茂4G DTU无线数据传输模块自动上传报警数据，

同时中心有声音和视觉的提示：

一次温度，压力，流量；

二次温度，压力，流量；

室外温度；

阀开度；

柜门状态；

6、远程量程设定

可以通过才茂4G DTU无线数据传输模块远程分别设定如下参数的量程：

一次供水温度；

一次回水温度；

二次供水温度；

二次回水温度；

一次供水压力；

一次回水压力；

二次供水压力；

三次回水压力；

一次供水流量；

室外温度；

7、远程自控参数设定

远程设置无棣各换热站PLC所用到的各种自控参数。主要包括如下：

室外温度同供水温度之间的对应关系表

供水温度偏差同阀开度变化量之间的对应关系表

一天之内各个不同时间段的二次供水温度关系表

一天之内各个不同时间段的阀开度变化关系表

自控调整周期

配合不同模式设定当前供水温度，阀开度，阀偏移量等参数

8、远程设定报警功能开关

报警功能开关控制自动报警，并实时远传该报警数据。

▋中心软件功能概述

整个组态软件系统架构是基于分布式的C-S架构，在两台互为热备的数据服务器上安装组态王服务器版本，负责实时采集、处理从区域控制器上传的各种实时监控数据，在两台监控工作站上安装组态王通用版，在工程师站上安装组态王开发运行版。

冗余监控服务器

热网监控中心的监控服务器（兼操作员站），采用双机冗余热备形式和基于客户／服务器方式的开放系统。

主要功能包括：

a）通过交换机与现场各个下位机（PLC）连接。通过4G DTU无线数据传输模块与热网中各个热力站控制子系统连接，采集现场过程数据，进行统一的存储与管理；

b）作为整个监控系统的数据库，存储各种数据，包括实时数据和历史资料：c）作为人机接口（HMI），通过多媒体手段（画面、声音等），为操作人员提供热网中各个热力站形象直观的现场过程数据、过程报警、事件报警等；d）作为人机接口，操作员通过输入设备（鼠标、键盘等），向热网中各个热力站发送调控指令：

e）按照设计要求为投影仪等提供显示画面和过程数据。

▋方案优势

1、有效提高供热系统的自动化控制水平，并且能很大程度上提高供热行业的管理水平；

2、供热工程中的自动控制对于保证供热系统优质供热、安全运行、经济节能；

3、配备多种接口资源，包括模拟信号采集、开关量输入、输出，脉冲信号输入等；

4、 支持RS232/RS485方式的用户数据接口，可接入PLC等各种设备；

5、 通讯协议完善，组态软件支持，用户免开发；

6、NB-IoT/DTU多种传输模块，方便用户选择多模式组网方式；

7、提供用户设置软件，开放式接口，方便与其它软件连接；

8、工业级设计，稳定可靠，坚固耐用；

9、具备强大的扩展功能，可随时增加用户，拷贝功能、报表打印功能、计算工具功能。

10、 可扩充工作站数目，并且保持采集点数据同时发送，监控管理中心同时接收所有采集点发送的数据. 

▋系统实现客户价值

系统同时会将设备运转和维护状况等信息实时传送到监控中心和各生产管理部门，为生产的指挥调度提供准确及时的第一手资料，减少所需的现场职守和维护人员， 最大程度的保障换热站生产正常运行，通过智能化管理减少运营维护成本，提升终端用户使用体验感。