白卫东，杨多富，李宗凯，丛 光，李海峰

（1.大唐吉林发电有限公司，长春130000；2.长春市泓奕翔科技有限公司，长春130031）

现存换热站的自动化电气控制部分因为是分步建设的原因，导致每个阶段的控制标准因为不同公司建设标准不一样而使自动化控制部分不一致，巡检人员在处理问题时，需要花费更多时间判断故障；控制系统的不一致也容易出现各种故障原因，不易进行系统的统计与分析，不能形成规律化操作，给巡检人员和生产人员带来严重不便。

随着自动化技术的快速发展，国内自动化行业出现了很多自动化控制系统，经过几年的技术积累，控制系统技术已经比较成熟。换热站控制系统因为设备的有所不同，有了一定技术积累，但是对甲方来说如何统一换热站的控制标准还有待于进一步研发，统一控制标准对甲方的工作效率和对设备的熟练掌握都有快速的提高，对上位机控制系统的控制更有积极的作用。本文采用标准化来代替以前控制系统的标准不统一方式，对现有设备巡检方式进行了根本性的改革，研制出一套可方便进行故障分析统计及比较的换热站标准化数据，通过统计分析的结果，可以对设备的运行情况进行判断，对设备的维护提供依据，并实现信息共享及远程诊断［1］。

1 标准化设计与实现

1.1 主要功能及组成

在换热站自控系统研发时，必须遵循实用性强、可靠性高、智能化水平高的设计原则。系统数据采集分为人工录入和自动采集两部分，所有数据存储到服务器中。可编程控制器（PLC）控制系统标准化的主要功能就是简化人机界面数据库，使数据库研发更简单，快捷，效率更高，同时规范PLC控制系统的数据使用。

换热站自动化控制系统标准化包括外部设备接线标准化，内部寄存器地址标准化，上位机人机界面点表标准化，站内仪表标准管理等［2］。

1.2 换热站电气控制系统标准化

a.换热站控制系统应由PLC控制系统、变频电气柜、自动化仪表等组成，可以完成数据采集、现场就地显示、全自动控制、故障报警等功能。

b.换热站内加装一次网热表，二次网及补水系统均加装流量计量。

c.补水系统通过定压变频的方式进行控制，即设定二次回压后，变频器根据设定好的比例积分微分（PID）自动调节阀变频运行；换热站内应有停泵报警、换热器故障报警、站内水位报警等措施。

d.所有控制系统内通信线缆均采用0.5RVVP或1.0RVVP屏蔽线缆，线缆要沿专用桥架敷设。

e.电气柜应具有一定的机械强度和严密的结构，并具备通风装置。箱内弱电及强电系统应独立设置。

f.二次网及楼宇控制系统由楼宇电磁阀、户表系统、室温采集等组成。

g.监控平台：有换热站、楼宇到终端热用户的整个供热系统的实时数据监测、存储、控制平台，并开放对外接口。

h.换热站自控系统应包含以下参数：室外温度；一、二次网的供、回水温度；一、二次网的供、回水压力；一次网热量；二次网供水流量；补水流量、水箱水位；循环泵和补水泵的启停及运行状态等；单元流量、单元阀门开度；分户计量热表、分户室温。执行机构应包括一次网的电动调节阀、二次网循环泵变频器、补水泵变频器、电磁阀和单元阀门开度等。

i.PLC统一配置。以某300系列模块为例。单区模块配置及位置包括：1个电源模块（PS 307 10 A），1个CPU 模块（CPU 315-2PN／DP），1个通信模块（CP 341RS422／485），3个模拟量输入模块（6ES7 331-7KF02-4AB1），1 个 模 拟 量 输 出 模 块（6ES7 332-5HF00-0AB0），1 个 数 字 量 输 入 模 块（6ES7 321-1BL00-0AA0），1 个 数 字 量 输 出 模 块（6ES7 322-1BL00-0AA0）。双区模块配置及位置：1个电源模块（PS 307 10A），1 个 CPU 模块（CPU 315-2PN／DP），1 个接口模块（6ES7 365-0BA01-0AA0），1个通信模块（CP 341RS422／485），6个模拟量输入模块（6ES7 331-1KF02-0AB0），2个模拟量输出模块（6ES7 332-5HF00-0AB0），1个数字量输入模块（6ES7 321-1BL00-0AA0），1个数字量输出模块（6ES7 322-1BL00-0AA0）。这样就形成了标准化模块配置，硬件地址确定并且统一。在规定寄存器统一地址，标准化就形成了统一的模式。

1.3 计量仪表标准化

换热站要安装压力表和温度表等仪表，就地仪表安装应符合规范要求；仪表需安装在可视处；在安装仪表后，需要恢复原来安装的保温层，外表等，并且对设备和管道进行压力试验；流量取源部件在管道上安装时应符合前5后3的原则，即顺着水流的前方预留出内径5倍的距离，后方预留出3倍内径的距离，因为这样可以使流量的水平反向的水流足够平稳，计量仪表采集的数据更准确。

1.4 电气建设标准化

换热站电源最大电流不超过设备运行电流的1.2倍；配电室内应配备数量适当、合格可用的消防器材并放在明显位置；380V（或220V）电源电缆必须与仪表、通信等弱电电缆隔离敷设；仪表线缆应采用金属穿管或专用电缆桥架敷设，接线处不得裸露电线（电缆），不得采用明线敷设；电动机电缆采用套装蛇皮管，两端分别接入电缆穿管和电动机接线盒内。

1.5 站内仪表控制标准化

温度控制方式可以实现室外气候补偿功能的流量控制、一次回水温度、二次侧供水温度、回水温度，或二次供、回水平均温度控制一次电动调节阀，并具备分时段控制功能；电动调节阀可以实现手动设定开度、二次供温控制、供回水平均温度控制，并且可以手动设定分时段温度控制曲线。

流量控制应根据单元流量大小进行调节进而控制用户的温度；流量计精度满足 GB／T 32224—2015《热量表》。

压力控制应满足：循环泵控制按照二次网供回压力的设定来实现PID控制；补水泵控制按照二次网回水压力的设定来实现PID控制；在二次供水上安装电磁泄压阀，当压力过高时，泄压阀自动泄压；补水电磁阀根据水箱液位的高低来控制，即水箱液位低时启动，水箱液位高时停止。

1.6 数据库客户端标准化

上位机软件客户端的画面控制工艺流程图可以根据现场站内的单双区来添加，如单区工艺流程图，双区工艺流程图，三区工艺流程图，多区工艺流程图等形成分类化管理，把相同的站归类形成相同的工艺流程图，这样在控制的时候，可以更快、更便捷地找到所要控制的设备，在历史数据中，能够形成相同类型区域相同参数对比，可以更加形象对比出同一时间的数据变化，产生规范的周报表、月报表、年报表等。例如同时段热力站的水电热等参数报表对热源起到参考作用，更会对下一年度的热量变化起到预测作用。而室外温度的对比能预测相同室外温度条件下所消耗的热量是多少，对天气预报模块起到补充作用。

数据库的标准化管理包括相同区域的点表添加，相同热表等仪表设备的添加，相同通讯控制系统的添加。为了更方便快捷有效地完成多站添加，必须形成统一的标准化点表，即命名方式差异化管理，如第一个站中的一次供温可以用1＿t11，第二个站的一次供温可以用2＿t11（变化名头的形式），这样在添加多个站点的时候只需要在Excel表格中替换相应的名称，不需要每个站都添加一遍从而浪费大量工作时间，也不利于工作人员在出现错误的时候查找问题的根源。数据库标准化能节省大量工作时间，有利于总结归纳各种信息，便于操作，能更快的发现问题，解决问题，提高了企业的生产效率及自身自动化程度。

2 标准化技术应用

标准化的实施需要甲方在接收新的热力站的时候，有明确的电气配置的规划，因为不同编程公司在自控系统编程时都有自己的命名方式和习惯，这样会导致需要现场巡检人员熟悉每个换热站。标准化的实施会避免这类问题的出现，因为配置相同的站，出现的问题类似，解决的方式类似，更有利于发现问题，解决问题。大唐吉林发电有限公司热力分公司中的35个站，经过标准化的实施，完成了部分热力站的统一规划，包括换热站电气相关设备及其控制系统、计量仪表、数据库客户端的标准化，新增了上位机热网测控的点表标准化配置，使点表配置更简洁，操作更简单，对站的控制与显示更方便［3］。

3 小结

本文利用标准化技术针对换热站电气相关设备及其控制系统研发出一套换热站标准化，对外部设备接线、内部寄存器地址、上位机人机界面点表、站内仪表进行标准化管理，利用大数据的收集、整理，判断问题的根源，全面优化换热站电气控制系统，有利于供热企业对各换热站的管理，提高自身的应变能力，为供热用户提供更好的服务。大唐吉林发电有限公司热力分公司通过该套标准化系统的应用，完成了部分热力站的统一规划，新增了上位机热网测控的点表标准化配置，使点表配置更简洁，操作更简单，提高了巡检人员和运行人员的工作效率，更加方便对换热站的控制与显示。