基于GPRS和PLC变频恒压供水系统在市政供暖中应用.doc

基于GPRS和PLC变频恒压供水系统在市政供暖中应用 　　摘要：本论文采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输，利用无线通讯技术实现换热站的无人值守。然后用数字PID对系统中的恒压控制进行设计。最后对系统的软硬件设计进行了简要的介绍。 　　关键词：变频调速 恒压供水 PLC GPRS 监控系统 　　中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0120-01 　　1 引言： 　　市集中供热具有节约能源、减少污染、改善人民生活和工作条件的综合效益，目前在为数众多的换热站中，仍有相当大的一部分处于仪表监视、人工操作的状态，运行水平很不理想。 　　城市集中供热采用自动控制是发展的必然趋势，热网自动控制系统，具有测量精度高、测点覆盖面大，可靠性稳定性高、操作简便、功能强大等特点，可以对热网的温度、压力、流量、液位等各种工况参数进行自动采集、监测，通过传输网络将数据汇总传送至中控室计算机，实现远程监测并与企业内部局域网进行汇接，构成企业网络的一部分。实现了热网生产调度管理的自动化和网络化。通讯系统可以采取通过Modem、ADSL、GPRS、数传电台等有线、无线多种数据传输方式，各有不同的特点。本文主要介绍介绍GPRS无线通讯的使用。 　　2 系统原理，组成及实现功能 　　2.1系统原理 　　本方案系统设计由三层组成：上层是中控室的计算机监控系统，实现中央和地方两级监控和协调调度，中间层是无线通讯（GPRS、数传电台等），下层是各个热力站PLC组成的控制系统，实现了对保证热用户供暖需求的调节控制。 　　采用可编程控制器（PLC）与变频调速装置构成控制系统，优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，这样既可以满足供水要求，还可节约电能，使系统处于可靠的工作状态，实现恒压供水。同时为了实现远程监控和降低成本增加了GPRS通信设备。 　　2.2 GPRS远程传输技术在恒压供水系统中的应用 　　由于热源厂与供暖公司相距较远，为了节约成本同时达到很好的传输效果，供暖公司远程监控系统是通过GPRS通信和Internet网络来实现的，现场数据采集监控终端与GPRS模块连接，远程数据监控??心主机上安装必要的软件，主机必须拥有固定IP地址（或域名）。GPRS模块登录上GSM网络后，自动连接到数据监控中心，向数据监控中心报告其IP地址，并保持和维护链路的连接。这样，数据监控中心和GPRS模块之间就可以通过IP地址用TCP/IP协议进行双向数据通信。 　　2.3系统组成 　　本控制系统主要由2台75kw的水泵，1台30kw的水泵，一台75kw的变频器，一台37kw的变频器，一套PLC，一台TP270，宏电GPRS DTU，2台上位机及若干辅助部件构成。同时根据现场实际情况2台75kw水泵使用75kw的变频器一拖二控制，一台30kw的水泵用37kw的变频器实现变频运行。并由组态王软件把个热力站的数据分别读取上来。 　　2.4系统实现功能 　　监控系统可以实现对一次网、二次网的供回水温度压力、水箱液位、室外温度、阀门开度、频率反馈、一次网流量、二次网流量、补水流量等模拟量，泵启停、断电等状态量，累计补水量、累计耗热量等脉冲量进行采集检测。对控制泵的启停、阀门开度及温度压力、流量等信号进行监视、计量，并计算出供热换热功率、供热热能等。可完成室外及室内温度补偿、最优化启停、回水温差限制等优化控制工作。 　　3 系统构成 　　3.1 系统硬件设计 　　（1）PLC 　　采用西门子公司的S7—226做为整个控制系统的核心控制器，并辅以输入输出扩展模块。此型号的可编程控制器带有两个串口，便于一边和控制拒上的TP270相连，在柜面上实时显示各种参数；一边用自由口和GPRS数传模块相连，定时发出数据给供水公司的上位机。PLC主要实现数据的采集，转换，分析，存储，发出控制命令调节变频器实现恒压供水。 　　（2）变频器 　　变频器主要是采用VVVF方式控制的供水专用变频器。它为水泵电机提供频率可变的电源，从而改变电机的转速，进而改变出水流量，实现恒压供水。此方案中两台变频器都是西门子公司的产品。 　　（3）TP270触摸屏 　　利用该产品的显示功能，实时显示实际压力值，压力设定值，出水流量，水池液位等数据，并且可以手动按键设定压力。通过高速PPI与s7—200 PLC通讯，速率可达187.5kb/s。 　　（4）无线数传终端DTU 　　DTU是整个GPRS系统的核心部分，它具有发送数据给数据中心的功能，同时还可以接受来自数据中心的数据。通过设置相应的通讯参数就可以使其与GSM网络相连，进而通过Internet网络与数据中心建立连接。 　　3.2 系统软件设计