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UW2100通用智能控制器在換熱站中的應用

行業方案

 

摘要:UW2100通用智能控制器是杭州優穩自動化聯合浙江大學、上海電氣、上海寶信等,在國家863“高端大規??删幊套詣踊刂破髋c系統”研發的基礎上,成功研制的小型可編程控制器與系統。本文首先對該控制器的功能特點和技術優勢進行了簡單介紹,并通過分析換熱站的工作原理,使2100控制器與之緊密結合,從而將換熱效率提高到90%以上。

一、換熱站自控系統的基本構成

換熱站就地自控系統由UW2100控制器、人機界面(觸摸屏)、VPN防火墻、UPS、控制柜體等設備構成。主要實現換熱站內各種數據的采集及設備控制。在正常情況下,就地自控系統獨立控制本換熱站自動運行。在聯網情況下,換熱站就地自控系統可以接受熱網監控系統的指令運行。換熱站就地自控系統可選擇通過光纖網絡或者GPRS無線網絡,采用VPN防火墻和熱網監控中心組建VPN網絡進行通信,將過程數據實時傳至熱網監控中心,并通過熱網監控中心遠程實時發布設備控制質量和進行過程運行參數目標設置。

1.1換熱站現場控制器

UW2100通用型智能控制器采用工業級高性能嵌入式微控器,基于實時多任務操作系統微內核,提供IEC61131-3FBD標準編程語言,支持modbus、GPRS等協議,具備用戶程序、配置參數及關鍵數據掉電保持功能。


UW2100簡介

A、功能簡介:

1、嵌入式操作系統,解釋運行IEC61131-3FBD;

2、集成6模入,2模出,4數入,4數出

3、支持2RS485通訊,支持主從MODBUS-RTU協議; 

4、內置實時時鐘,支持總線同步;

5、可選支持以太網(百兆)或GPRS無線通訊。

B、技術指標:

1、模擬量輸入:支持0~10V、0~20mA、Pt1000、Pt100等多種信號的輸入,精度0.2%F.S.;

2、模擬量輸出:支持0~20mA的輸出,精度0.5%F.S.;

3、數字量輸入:支持計數器、電平信號輸入;

4、數字量輸出:支持4通道繼電器輸出,觸點容量1A/30VDC;

5、軟件運行最小周期80ms;

6、外形尺寸:120mm×77mm×42mm;重量:小于250g;

7、控制器運行溫度范圍-20-70

UW2100控制器可獨立工作,可實現以下功能:

a參數采集、處理(包括數字運算、邏輯運算、流量累計等)和顯示功能;

b獨立完成現場閉環控制和內部聯鎖控制功能;

c獨立完成現場監測;

d配置必要的硬件和軟件、人機界面等可實現對現場有關參數進行設定和修改;

e報警功能;

f向工程師站及其它現場控制單元發送必要的數據;

g接收操作員站、工程師站發送的命令,完成控制任務;

h具有故障分析功能。

控制單元除了獨立實現以上的自動監控功能外,還具有遠程和遠設功能,即在熱網監控中心可以完成現場控制單元的參數設定和設備的控制。

1.2 UW2100控制器優勢

1)結構緊湊,適用于供熱自控系統。它通過I/O通道,輸入數字量和模擬量、模擬輸出和數字輸出和現場儀表相連,I/O數可通過控制器級聯來滿足工程的要求。

2)應用程序組態軟件含多種專用功能塊,程序可以通過485通訊接口下載到控制器。編程語言符合IEC61131-3標準. 具有面向對象編程的圖形化編輯工具。

3)控制器內置通訊組件,RS-485 接口支持 Modbus RTU 模式,可通過VPN寬帶網絡實現與熱網監控中心的通訊。

4)控制器可以通過人機界面現場操作,數據上傳,熱力站可以完全無人值守。             

5)具有良好的可擴展性,可進行多控制器級聯達成控制要求。

6)具有遠程維護功能。

二、換熱站控制方案

1、數據采集:通過UWinTechPro控制工程應用軟件創建數據庫,讀取控制器數據,由人機界面(觸摸屏)顯示運行參數;并以GPRS無線通訊協議或以太網等上傳到熱網監控中心,實現遠程監控;采集信息包含但不局限于以下內容:

壓力(壓差):一次網供、回水壓力,二次網供、回水壓力,一次網供水過濾器前后壓差,二次網回水過濾器前后壓差,二次網出口供回水壓差。

溫度:一次網供水、回水溫度、二次網供水、回水溫度,室外溫度;

閥位:一次網電動調節閥閥位

液位:水箱液位

變頻電機運行頻率:循環泵變頻器反饋頻率、補水泵變頻器反饋頻率

運行狀態:循環泵啟、停狀態、故障狀態;補水泵啟、停狀態、故障狀態;

報警情況:能根據設定的情況進行報警。

2、溫度控制回路:

換熱站的基本控制策略即保證二次水出口溫度、壓力恒定,通過控制一次水進水電動調節閥來保證溫度恒定。

將預設定溫度作為給定值,測量溫度作為反饋值,通過PID計算輸出閥門開度保證二次供水溫度的恒定。預設溫度根據室外溫度和熱網監控中心給定的值權衡計算得出,這個設定點可跟隨室外溫度的變化和供熱站給定值而改變。

控制器通過模擬量輸出信號控制調節閥的運行,可選擇手自動控制;自動情況下,根據二次供溫反饋值和設定值進行PID計算,自動連續控制調節閥開度;手動情況下,人工給定調節閥開度。

3、 補水控制(補水泵控制)

控制器通過補水泵變頻器啟??刂撇⒄{節補水泵轉速,可選擇手自動控制兩種模式。自動情況下,根據二次回壓設定值,進行啟停判定,低于二次回壓值啟動補水泵,高于二次回壓值停止補水泵;手動情況下,人工直接啟停補水泵。補水泵頻率控制也可選擇手自動,自動情況下,根據二次回壓反饋值和設定值差值進行PID計算,自動連續控制補水泵頻率。手動情況下,人工直接修改補水泵頻率。

 

 

4、循環泵控制

4.1泵的啟??刂疲嚎蛇x擇手自動控制兩種模式。自動情況下,根據二次供回壓差值進行啟停判定,低于設定值時啟動循環泵,當出現故障后,自動停止循環泵;手動情況下,人工直接啟停循環泵。

4.2泵的頻率控制:可選擇手自動控制兩種模式,自動情況下,根據二次供回壓差反饋值和設定值差值進行PID計算,自動連續控制循環泵頻率,手動情況下,人工直接給定循環泵頻率。

5、泄水電磁閥控制

泄水電磁閥可選擇手自動控制兩種模式,手動情況下通過觸摸屏或者上位監控系統直接開閉電磁閥;自動情況下,當二次供壓超過安全設定值,在安全閥打開之前,先打開泄水電磁閥進行泄水,降低管道壓力,保護管道運行安全,當二次供壓恢復到正常值時,關閉泄水電磁閥。

6、水箱補水電磁閥控制

水箱補水電磁閥可選擇手自動控制兩種模式,手動情況下通過觸摸屏或者上位監控系統直接開閉電磁閥;自動情況下,當水箱液位低于安全設定值時,打開補水電磁閥給水箱補水,當水箱液位達到正常值時,關閉補水電磁閥。

7、系統聯鎖保護

1)泵閥互鎖:當循環泵運行停止后,為保護設備,自動關閉一次調節閥,防止二次高溫水過熱汽化,損壞換熱器;

2)一次回溫高高限:設定一次回溫高高限,當一次回溫超過高高限后報警,自動關閉一次調節閥;

3)二次供溫高高限:設定二次供溫高高限,當二次供溫超過高高限后報警并自動停止循環泵運行,保護末端用戶;

4)二次供壓高高限:設定二次供壓高高限,當二次供壓達到高高限時報警并自動停止循環泵運行,防止管道超壓;

5)二次回壓低低限:設定二次回壓低限和低低限,當二次回壓達到低限時啟動補水泵進行補水,當二次回壓達到低低限時報警并自動停止循環泵運行,防止管道倒空,循環泵空轉損壞;

6)水箱液位低低限:設定水箱液位低低限,當水箱液位達到低低限時報警并停止補水泵運行,防止管道倒空,補水泵空轉損壞;

7)停電報警:當控制器監測到UPS前繼電器傳過來的停電信號時,進行停電報警,并關閉一次調節閥。

8.通訊功能

與觸摸屏通訊:采用Modbus協議

與熱量表通訊:采用Modbus協議

與熱網監控中心通訊:采用工業以太網TCP/IP或GPRS無線傳輸協議

 

 

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