1 概述
為實(shí)施藍(lán)天工程，北京大部分供暖已采用清潔燃料，但由于原系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，缺乏先進(jìn)監(jiān)控手段和管理不科學(xué)，造成燃料費(fèi)用居高不下。經(jīng)調(diào)查分析，大多數(shù)集中鍋爐房的供熱系統(tǒng)在整個(gè)循環(huán)供熱的過程中散熱損失大、供熱區(qū)域內(nèi)熱水循環(huán)量的水動(dòng)力嚴(yán)重失衡，實(shí)際的熱水循環(huán)量超出設(shè)計(jì)值所需幾倍，不但造成供暖系統(tǒng)的供熱不均，達(dá)不到住戶的供暖要求，同時(shí)還要增加運(yùn)行費(fèi)用。本文根據(jù)現(xiàn)有北京市某工廠小區(qū)實(shí)際情況開發(fā)設(shè)計(jì)，該小區(qū)具有代表性，使得該系統(tǒng)稍加改動(dòng)即可應(yīng)用于目前很多的供熱系統(tǒng)。
該小區(qū)原供熱狀況直如下：鍋爐房共有三臺(tái)5.6MW燃?xì)鉄崴仩t。原來，季最冷時(shí)一般也只運(yùn)行2臺(tái)，小區(qū)共計(jì)lO.32萬余平方米的建筑面積。主要供暖對(duì)象是車間熱水供水、辦公樓供水、生活熱水、住宅樓供水和集中空稠供水。原系統(tǒng)鍋爐的燃燒調(diào)整及起停，采取的是粗放型管理模式，不能根據(jù)供熱負(fù)荷的實(shí)際情況，進(jìn)行合理、有效的集控和聯(lián)控，使每臺(tái)鍋爐處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，并達(dá)到供熱平衡。
此外，現(xiàn)有設(shè)備的利用不合理，搭配不匹配，限制了設(shè)備功能的充分發(fā)揮。供熱時(shí)量與質(zhì)的調(diào)節(jié)無法同步，供熱區(qū)域內(nèi)的熱量分配電就無法均勻調(diào)控，造成區(qū)域間與樓字間的供熱質(zhì)量出現(xiàn)差別。根據(jù)目前供熱系統(tǒng)資源不能合理分配，只監(jiān)不控等缺點(diǎn)，世紀(jì)長(zhǎng)秋設(shè)計(jì)了基于組態(tài)軟件的供熱節(jié)能系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
（1）供熱系統(tǒng)同時(shí)具有控制和監(jiān)控功能，計(jì)算機(jī)作為控制和監(jiān)視的管理中心，真正從用戶熱負(fù)荷實(shí)際需要出發(fā)，反過來控制整個(gè)鍋爐房供熱系統(tǒng)。
（2）智能化控制每一供暖之路，使溫度調(diào)節(jié)個(gè)性化、程序化，減少人為干擾，充分體現(xiàn)對(duì)用戶的人文關(guān)懷。
（3）供熱系統(tǒng)各個(gè)不同供熱區(qū)域?qū)嵭蟹謪^(qū)控制功能，使各個(gè)供暖區(qū)根據(jù)各自不同情況實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間，不同溫度的供暖。
（4）使用的各種溫度曲線、各種供熱單元負(fù)荷曲線為基礎(chǔ)開發(fā)的溫控設(shè)備大幅度降低用戶的運(yùn)行費(fèi)用，最大限度科學(xué)合理使用能源，將能耗控制到合理值。
（5）用世紀(jì)星組態(tài)軟件監(jiān)控提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全可靠性，降低人為操作的不確定性、隨意性、勞動(dòng)強(qiáng)度，管理更科學(xué)。
2 系統(tǒng)的硬件組成
系統(tǒng)主要有工控機(jī)（研華）、打印機(jī)、RTU柜包含數(shù)傳電臺(tái)、模擬量輸入輸出模塊、開關(guān)量輸入輸出模塊、UPS電源、通訊電線和一些通訊電纜。
工控機(jī)是核心，將首站的模塊采集到的數(shù)據(jù)利用雙絞屏蔽線通過RS-485串口通訊協(xié)議采集到計(jì)算機(jī)，在界面上實(shí)現(xiàn)顯示。各個(gè)供熱鍋爐的數(shù)據(jù)通過鍋爐的數(shù)傳電臺(tái)和首站的數(shù)傳電臺(tái)進(jìn)行通訊，將數(shù)據(jù)送入工控機(jī)；工控機(jī)也將下達(dá)的指令通過數(shù)傳電臺(tái)發(fā)送到各個(gè)鍋爐。這樣就完成了所有參數(shù)的采集傳輸和命令傳輸。
3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及功能的實(shí)現(xiàn)
3.1 組態(tài)軟件簡(jiǎn)介
工控組態(tài)軟件是利用系統(tǒng)軟件提供的工具。通過簡(jiǎn)單形象的組態(tài)工作，即可構(gòu)成所需的軟件功能。組態(tài)軟件正在以提高系統(tǒng)的成功率和可靠性、縮短項(xiàng)目統(tǒng)開發(fā)周期、減少開發(fā)費(fèi)用等優(yōu)勢(shì)代替著各種計(jì)算機(jī)語言的軟件開發(fā)，受到了越來越多的科技人員的重視和青睞，并已顯示出形成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件主導(dǎo)地位的趨勢(shì)。
由北京世紀(jì)長(zhǎng)秋科技有限公司研制的世紀(jì)星組態(tài)軟件，具有功能完善、操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，是一套基于Windows平臺(tái)的用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、曲線和報(bào)表輸出、企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)以及高性能、高可靠性、低成本的嵌入系統(tǒng)等功能。本文將介紹基于工控軟件世紀(jì)星的供熱節(jié)能系統(tǒng)。
3.2 主要功能的實(shí)現(xiàn)
（1）定時(shí)段及溫度限值控制原系統(tǒng)導(dǎo)致大量的辦公區(qū)域在夜間能源空耗現(xiàn)象突出。
由于運(yùn)行溫度單一，造成無法根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)溫度調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的鍋爐房對(duì)外網(wǎng)的熱水溫度．都是采用單一的出水溫度方式進(jìn)行。即鍋爐只有一個(gè)出水溫度．即使許多換熱站供暖循環(huán)二次水的溫度也只能靠一次水的變化而變化，調(diào)節(jié)閥門也僅僅靠人工初始設(shè)的開關(guān)控制，一般都是維持一個(gè)固定開度不變。即二次水溫度僅靠一次水溫變化．來帶動(dòng)二次水溫度簡(jiǎn)單的“質(zhì)調(diào)節(jié)”，卻無法實(shí)現(xiàn)量與質(zhì)的同步調(diào)節(jié)。
該系統(tǒng)可以使各供熱區(qū)域的各支路（包括車間供水、辦公樓供暖、住宅樓供暖、集中空調(diào)供水）出口溫度，按照不同溫度的需要和不同的運(yùn)行時(shí)間需要，進(jìn)行任意的分溫、分時(shí)、分段調(diào)整，這樣可以避免原系按照最高區(qū)域溫度設(shè)計(jì)，其它不需要這樣高溫度供熱的區(qū)域用戶，例如大量辦公樓下班后．由于與家屬宿舍樓在同樣采暖系統(tǒng)中仍然采用同樣溫度和方式供熱，而產(chǎn)生能源的大量浪費(fèi)。
（2）外圍設(shè)備的自動(dòng)控制。
原系統(tǒng)由于沒有集中控制，所以對(duì)于閥門的關(guān)閉等操作都是工人師傅手動(dòng)完成，給系統(tǒng)操作帶來了極大的不便。本系統(tǒng)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了外圍設(shè)備的自動(dòng)控制。簡(jiǎn)單的幾個(gè)按鍵操作即可實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍設(shè)備的控制。
（3)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障顯示和記錄。
那對(duì)于原系統(tǒng)．一旦發(fā)生故障，操作人員無法立即知道是哪個(gè)部分發(fā)生異常，只能憑經(jīng)驗(yàn)尋找，而且對(duì)于當(dāng)前各部分的運(yùn)行狀態(tài)無法整體觀測(cè)到，這就給系統(tǒng)的運(yùn)行和操作帶來了很大的不便，生產(chǎn)效率很低。而本文介紹的系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，通過世紀(jì)星組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍋爐運(yùn)行的所有參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，使得所有參數(shù)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)可以在同一畫面中顯示，這樣操作人員就可以方便、快速的了解各部分的運(yùn)行情況，大大提高了生產(chǎn)效率。
此外，故障報(bào)警功能使實(shí)際運(yùn)行中的某個(gè)參數(shù)超過設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警告，操作人員只要檢查相對(duì)應(yīng)部分的設(shè)置即可。故障報(bào)警信息會(huì)由系統(tǒng)自動(dòng)記錄，以便以后察看。
如圖1所示：
4 總結(jié)
本文介紹的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分支路、分溫度、分時(shí)間的自動(dòng)控制，使得出水溫度不再是一個(gè)固定值，避免了造成各供暖分路的要求與供應(yīng)之間的矛盾，原來系統(tǒng)的該熱的時(shí)候不熱、不需要熱的時(shí)候反而熱的現(xiàn)象不再出現(xiàn)。各支路按照室外天氣溫度進(jìn)行變化補(bǔ)償，大大節(jié)約了資源。經(jīng)計(jì)算和實(shí)地考察，該系統(tǒng)與原系統(tǒng)相比，可節(jié)省資源45％以上，此外，實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障顯示記錄和實(shí)時(shí)曲線使系統(tǒng)控制更加自動(dòng)化、系統(tǒng)化，大大提高了工作效率。
