集散控制系统(DCS)在多热源热水工程系统中的应用.pdf

《集散控制系统(DCS)在多热源热水工程系统中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、化工自动化及仪表第40卷集散控制系统(DCS)在多热源热水工程系统中的应用李凯杨前明(山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛266590)摘要在分析多热源热水工程控制特点的基础上，针对目前热源供水自控系统存在的问题，给出了DCS系统的控制结构及其相关软、硬件的设计方案。实际教据监测结果表明，DCS控制系统弥补了现有系统控制方面的不足，改善了网络通信的稳定性，降低系统运行成本。关键词多热源热水系统DCS控制数据监测网络通信中图分类号THl65+．2文献标识码A文章编号1000-3932(2013)09-1126-05多热源热

2、水工程(MultiHeatSourceofHotWater，MHSHW)是一种集太阳能、空气能及回收余热等多种热源为一体的系统工程，现有的控制系统结构比较单一、控制精度及其稳定性有待进一步提高，对于多参量、多个子系统而言需要寻求一种更好的解决方案。DCS(DistributedControlSystem)控制系统因其具有系统联合控制、稳定性强及适应性好等优点，在大型系统控制过程中得到比较广泛的应用。笔者以MHSHW系统为对象，根据其对运行过程控制要求提出了利用智能I／O设备、PLC和组态软件为基础的DCS控制系统解决方案。

3、能够实现运行过程的联合控制、多目标多参数监测、分散控制与集中操作管理‘j1，提高了系统运行效率，降低其运行成本，响应了国际社会普遍关注的新能源利用与节能减排倡导。1DCS控制系统组成、原理与特点DCS系统是由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统”1，其组成原理如图1所示。《蹈霹饔lⅡ：J图1DCS控制系统组成原理示意图收稿日期：2013-01．11I：Ⅲ：第9期李凯等．集散控制系统(DCS)在多热源热水工程系统中的应用系统是以通信网络为依托，现场总线网络分布式的数据采集单元对现场各种标准化监测仪表的

4、数据进行采集，并通过网络向监控层传输数据和接收监控层的控制指今。在过程监控级利用组态软件实现系统运行过程中测量数据的集中显示与管理、现场各控制单元的控制组态、数据显示的图文组态、实时数据处理以及实时控制指令等功能。系统管理网络通过数据库和专用的管理软件，实现系统的各项生产运营管理¨1。2MHSHW系统DCS实现方法及关键技术2．1MHSHW控制结构蒸耋蟪饕薹MHSHW系统热源主要包括太阳能集热系统、空气源热泵热水系统和污水余热回收3个组成部分。热负荷主要用于对热水加热，提供生活洗浴、采暖及其他功能。MHSHW系统自动控制主

5、要集中在太阳能集热、热泵循环及供水等子循环的执行低压电器，如水泵驱动电机、电磁阀门及电热等低压电器，系统温度、液位、功率以及光照强度等参数有对应检测传感器完成。图2所示为MHSHW控制结构框图，主要由现场控制级、过程监控级和系统管理级3部分组成。PClⅡⅢIADSLIIntemet网络通信层L墅．：二一⋯TI⋯T,：：⋯!墨：：：⋯⋯P⋯一iL⋯⋯jL一⋯一图2多热源热水系统DCS结构框图现场控制级为系统的最底层，主要负责现场I／O设备和现场总线仪表的数据采集和反馈；现场采集信号主要包括模拟量与开关量两类信号，模拟量有液位

6、(日)、压力(p)、流量(g)、温度(T)、光照度以及功率(P)等信号，开关量包括循环泵、增压泵及管道电磁阀等执行元件的开关信号指令。过程监控级主要指工程师站，由监控主机和PLC控制器组成。MHSHW监控系统由上位机与可编程控制器(PLC)为控制核心，实现系统运行参数实时监测；根据检测的数据进行运算、处理后，实现自动补水、各子系统(如集热器与集热水箱、热泵与保温水箱等)的温差自动循环、防冻循环及排空循环等功能控制；根据系统热负荷总体需求，实现合理用能调配。管理层Pc机和数据库服务器组成DCS系统化工自动化及仪表第40卷的系

7、统管理级。2．2DCS系统工作过程多热源热水系统DCS系统可归纳为3个工作过程：a．数据采集阶段。现场控制级采集热水系统中各传感器的参数值(如温度、流量、液位以及压力等)，将这些环境参数传递给本地区域控制器(PLC实现)。b．数据处理阶段。经过区域控制器的处理把数据传输给上一级PLC系统，由主控PLC将数据分发给上位机的不同子监控系统，即完成测量值的输入、运算和控制量的输出，并实时地呈现给管理人员。c．控制执行阶段。管理人员根据实际需要或预先设计好的预警值，向主控PLC发出控制指令，然后由主控PLC将其转发到相应的区域控制

8、器中，进行分段控制。对设备的控制命令，包括各类循环泵、热泵等开关量信号，可以由监控人员受控发出、也可以是系统根据预警方案自动发出，提高了系统总体智能化水平。为实现分布式监控策略，需要有多个PLC作为区域控制器，各个系统相互独立，系统维护便捷、可靠性得到提高。2．3DCS实现方法2．3．1智能I／O智能I