大連大發(fā)供熱公司作為大連市第二大供熱企業(yè)，現(xiàn)有集中供熱面積1700萬m2，由2個熱源單位供熱，分別是發(fā)電公司、泰山熱電公司，另有四座事故備用鍋爐房，共有2個中繼泵站、270余個換熱站，承擔著大連市約15萬戶的供暖。集中供熱由二個熱源分別供給，二個熱源的主干管已聯(lián)成環(huán)狀，主干管之間設(shè)隔離門，運行方式目前為雙熱源獨立運行。該項目從2012年6月開始實施，現(xiàn)以對80余個換熱站進行改造，原有換熱站在循環(huán)泵及補水泵系統(tǒng)增加了變頻器，并增加流量、溫度、壓力傳感器，以西門子公司生產(chǎn)的PLC（可編程控制器）作為主控設(shè)備。

　　1、工作原理

　　1.1 變頻器工作原理

　　主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

　　1.2 PLC工作原理

　　PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。

　　PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式：⑴每次掃描過程，集中采集輸入信號，集中對輸出信號進行刷新；⑵輸入刷新過程，當輸入端口關(guān)閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入；⑶一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新；⑷元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。⑸掃描周期的長短由三條決定：①CPU執(zhí)行指令的速度；②指本身占有的時間；③指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非常快的。⑹由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。

　　2、配置組成

　　2.1 系統(tǒng)組成

　　該系統(tǒng)由可編程控制器（PLC）、輸出繼電器以及觸摸屏監(jiān)控畫面組成。

　　2.2 硬件組成

　　以西門子公司生產(chǎn)的可編程控制器（PLC）為主控設(shè)備，本系統(tǒng)硬件型號如下：

　　電源模塊： 6ES7 307-1EA01-0AA0

　　CPU模塊： 6ES7 314-1AG14-0AB0

　　以太網(wǎng)通訊模塊： 6GK7 343-1CX10-0XE0

　　開關(guān)量輸入： 6ES7 321-1BH02-4AA1

　　開關(guān)量輸出： 6ES7 322-1BH01-4AA1

　　模擬量輸入： 6ES7 331-1KF02-4AB1（8通道）

　　模擬量輸出： 6ES7 332-5HF00-4AB1（8通道）

　　輸出繼電器： 歐姆龍 DC 24V

　　大連大發(fā)供熱公司作為大連市第二大供熱企業(yè)，現(xiàn)有集中供熱面積1700萬m2，由2個熱源單位供熱，分別是發(fā)電公司、泰山熱電公司，另有四座事故備用鍋爐房，共有2個中繼泵站、270余個換熱站，承擔著大連市約15萬戶的供暖。集中供熱由二個熱源分別供給，二個熱源的主干管已聯(lián)成環(huán)狀，主干管之間設(shè)隔離門，運行方式目前為雙熱源獨立運行。該項目從2012年6月開始實施，現(xiàn)以對80余個換熱站進行改造，原有換熱站在循環(huán)泵及補水泵系統(tǒng)增加了變頻器，并增加流量、溫度、壓力傳感器，以西門子公司生產(chǎn)的PLC（可編程控制器）作為主控設(shè)備。

　　1、工作原理

　　1.1 變頻器工作原理

　　主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

　　1.2 PLC工作原理

　　PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。

　　PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式：⑴每次掃描過程，集中采集輸入信號，集中對輸出信號進行刷新；⑵輸入刷新過程，當輸入端口關(guān)閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入；⑶一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新；⑷元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。⑸掃描周期的長短由三條決定：①CPU執(zhí)行指令的速度；②指本身占有的時間；③指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非常快的。⑹由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。

　　2、配置組成

　　2.1 系統(tǒng)組成

　　該系統(tǒng)由可編程控制器（PLC）、輸出繼電器以及觸摸屏監(jiān)控畫面組成。

　　2.2 硬件組成

　　以西門子公司生產(chǎn)的可編程控制器（PLC）為主控設(shè)備，本系統(tǒng)硬件型號如下：

　　電源模塊： 6ES7 307-1EA01-0AA0

　　CPU模塊： 6ES7 314-1AG14-0AB0

　　以太網(wǎng)通訊模塊： 6GK7 343-1CX10-0XE0

　　開關(guān)量輸入： 6ES7 321-1BH02-4AA1

　　開關(guān)量輸出： 6ES7 322-1BH01-4AA1

　　模擬量輸入： 6ES7 331-1KF02-4AB1（8通道）

　　模擬量輸出： 6ES7 332-5HF00-4AB1（8通道）

　　輸出繼電器： 歐姆龍 DC 24V

　　2.3 軟件組成

　　系統(tǒng)的軟件是由編程軟件STEP 7，組態(tài)軟件wincc comfort。本系統(tǒng)觸摸屏畫面是用西門子公司的wincc comfort畫成，系統(tǒng)主要由以下畫面組成：主畫面、一次網(wǎng)參數(shù)總覽、二次網(wǎng)參數(shù)總覽、循環(huán)泵補水泵操作、調(diào)節(jié)閥控制、系統(tǒng)畫面、清零操作、巡檢記錄、內(nèi)部參數(shù)。

　　3、功能介紹

　　3.1 變頻器功能

　　傳統(tǒng)的換熱站內(nèi)二次網(wǎng)循環(huán)泵都是以孔板或者閥門調(diào)節(jié)來控制泵出口流量及壓力，對設(shè)備損耗、電能的浪費以及人力要求很高。對外部流量的調(diào)節(jié)造成很大的困擾。

　　變頻器的使用可以選擇根據(jù)外部要求進行簡易調(diào)節(jié)，通過設(shè)置頻率達到控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，進而達到控制泵出口流量及頻率或者通過壓差控制方式控制泵的出力，達到節(jié)能（節(jié)電）的效果。

　　傳統(tǒng)的換熱站內(nèi)二次網(wǎng)補水泵的控制方式都是以壓力指針判斷泵的啟停，頻繁的操作造成設(shè)備的損耗及人力的浪費。變頻器對補水泵的使用是以恒壓控制方式控制，當補水壓力即循環(huán)泵入口壓力低時進行補水，恢復(fù)需要壓力時停泵。以大連大發(fā)供熱公司一年的采暖期為比較，使用變頻前與使用后作為比較，節(jié)約電能20%—40%。

　　3.2 PLC功能

　　PLC系統(tǒng)主要針對換熱站相關(guān)設(shè)備進行設(shè)備控制，數(shù)據(jù)采集控制，及監(jiān)視等。換熱站系統(tǒng)控制設(shè)備一般有：循環(huán)泵、補水泵，以及調(diào)節(jié)流量的調(diào)節(jié)閥等。顯示溫度、壓力、流量等各種參數(shù)。

　　遠程控制循環(huán)泵以及補水泵的啟停、手動控制調(diào)節(jié)閥的開度、自動定壓補水、調(diào)節(jié)閥自動定溫調(diào)節(jié)開度、循環(huán)泵自動定溫調(diào)節(jié)頻率、考察看站人員的工作情況。PLC的選用可以實現(xiàn)工藝控制的自動化，由CPU、輸入/輸出模塊接收測量信號（如溫度，壓力，流量等轉(zhuǎn)化來的電信號）、遠程掃描模塊、中間繼電器、光電轉(zhuǎn)換模塊等組成，通過專用軟件編程（梯形圖或語言命令），利用網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)或局域網(wǎng)等）實現(xiàn)對執(zhí)行元件（如閥門的開閉，馬達的啟停，調(diào)速等）的控制來達到供熱平衡的目的。

　　4、結(jié)束語

　　變頻器結(jié)合PLC在換熱站的應(yīng)用，在集中供熱行業(yè)已經(jīng)形成一種趨勢，并且日趨完善。這種自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，在節(jié)約電能、降低運行成本的同時，依靠其簡易、穩(wěn)定的運行已經(jīng)慢慢為廣大供熱企業(yè)所接受。