文登恒源供熱

一、項目情況

1、項目概括

 在現有熱網(wǎng)監控平臺基礎上，設計完成50個(gè)自控站的自動(dòng)化控制系統，電源進(jìn)線(xiàn)、配電、防雷、接地、站房照明系統也包含在其中。自控站按照混水站自控系統配置設計，只是本期不配置混水泵及其動(dòng)力裝置，自控站預留混水泵控制接口。負責對控制系統安裝、調試（含監控中心組態(tài)、聯(lián)調）、試運，即交鑰匙工程。負責技術(shù)培訓和售后服務(wù)（包括系統升級）,提供PLC控制器邏輯編程及組態(tài)中文說(shuō)明書(shū)、變頻器中文說(shuō)明書(shū)、控制系統安裝運行維護說(shuō)明書(shū)。

 據現場(chǎng)對去年安裝自控點(diǎn)的考察，熱網(wǎng)監控平臺于2015年建成，由山東瑯卡博能源科技股份有限公司承建。下位控制系統采用美國羅克韋爾（ROCKWELL）公司Micro850系列PLC控制器，上位機控制軟件采用北京亞控公司KingSCADA軟件，熱力站控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)4G-VPN--移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )數據專(zhuān)線(xiàn)的方式與上位機進(jìn)行通訊。本次50個(gè)自控點(diǎn)盡量做到與原有系統一致,在原有上位機平臺增加此次50個(gè)自控點(diǎn)的管理畫(huà)面及運行數據，這樣方便用戶(hù)對自控系統的管理及維護。

2、項目目標

 今日之中國，其經(jīng)濟發(fā)展早已到了由粗放向集約升級轉型的時(shí)代；作為基礎設施之一的城鎮集中供熱，也將跨入信息化管理的階段，更是智慧城市重要組成部分。

供熱節能是一項綜合系統工程，它需要（自熱源生產(chǎn)供應、干支管網(wǎng)輸配、熱力站房轉換、庭院管網(wǎng)平衡至用戶(hù)實(shí)際需求）全過(guò)程的科學(xué)調控。

因此，本次工程建設的的總體目標是:

●實(shí)現公司生產(chǎn)運行數據的信息化、集中化管理，提高數據的有效性、一致性和共享性。

●通過(guò)對數據的分析，提供給相關(guān)人員作為參考，從而達到科學(xué)調度、節能增效、減少事故的效果。并且能提高各部門(mén)的協(xié)同能力、工作效率、應急能力。

●通過(guò)氣象管理進(jìn)行合理的熱量調度，實(shí)現管網(wǎng)的水力平衡，節能降耗。

●進(jìn)行能耗分析考評，考核各供熱站的管理質(zhì)量，能耗分析可為領(lǐng)導決策提供數據支持。

●建成全國一流的供熱運行調度管理的綜合性服務(wù)平臺。

二、平臺擴建方案：

本方案遵循以下幾個(gè)基本原則

穩定性原則

熱網(wǎng)監控平臺于2015年建成，系統采用了先進(jìn)的體系結構和軟硬件技術(shù)，滿(mǎn)足目前以及將來(lái)相當一段時(shí)間對系統的需求。因此本次50個(gè)自控點(diǎn)就在原有平臺的基礎上擴建，從而達到既滿(mǎn)足現階段工作對系統水平和能力的要求，又能夠在今后數年內保持其技術(shù)的實(shí)用性，從而保護投資的有效性。

可靠性原則

數據和系統的可靠性和安全性對一個(gè)應用系統是至關(guān)重要的，因此對于信息系統來(lái)說(shuō)，要充分考慮到可能出現的問(wèn)題，必須把這一原則作為極為重要因素考慮。

數據交換、業(yè)務(wù)集成和信息展現所處理、傳送和管理的信息，可能涉及到不同部門(mén)和系統的秘密或敏感信息，此類(lèi)信息處理和傳遞的任何環(huán)節如果出現漏洞，其損失將是巨大的。因此，系統的安全性將是十分重要的原則。其次，數據交換、業(yè)務(wù)集成和信息展現承受著(zhù)大批量的關(guān)鍵性數據的流轉、交換和存儲，系統的可靠性將是系統建設需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

開(kāi)放性和互操作性

信息系統建設的根本目的在于信息交換，因此在系統建設中采用的各項軟、硬件技術(shù)和產(chǎn)品必須符合開(kāi)放性原則，符合當前國際標準或者事實(shí)上的國際標準。

系統的實(shí)用性

根據業(yè)務(wù)實(shí)際需求，高效實(shí)用地滿(mǎn)足企業(yè)業(yè)務(wù)管理的具體要求，并能充分解決系統應用過(guò)程中遇到的其它問(wèn)題。系統將提供一體化管理模式和部分分開(kāi)的管理模式，各種模式均可以根據實(shí)際情況進(jìn)行調整;同時(shí)系統應提供簡(jiǎn)潔、明快的操作接口，與現有流行軟件的接口風(fēng)格一致，以便業(yè)務(wù)人員使用方便;系統管理的信息包括文本、圖形、圖像等多種信息，系統能準確快速地處理各種媒體信息存儲的一致性和媒體信息的同步傳輸。

可擴充性和升級能力

系統采用較少底層編程和面向服務(wù)設計技術(shù)，對于其可擴充性和升級能力是強有力的支持。

可維護性

從應用系統的設計、硬件設備的選型等方面考慮通用性、開(kāi)放性，在系統局部發(fā)生故障時(shí)，運行維護人員能盡快發(fā)現并能及時(shí)處理，避免故障擴大并快速恢復正常運行。具有在線(xiàn)的修改能力，提供遠程可維護功能。

本方案對系統標準和實(shí)施步驟進(jìn)行統一規劃，避免以后的系統擴展帶來(lái)的二次投資，同時(shí)考慮到現場(chǎng)已經(jīng)具備的條件，對現有的設備進(jìn)行驗證，對不符合標準的予以更換，對符合標準的保留使用。 

熱網(wǎng)運行數據的實(shí)時(shí)監測

系統設備的遠程控制

熱網(wǎng)運行數據分析、存儲、應用

系統多工況的運行調度

系統運行故障診斷、報警處理等

2）、熱網(wǎng)監控系統：

  “熱網(wǎng)監控系統”（SCADA)，將為客戶(hù)節能服務(wù)體驗提供強大的支撐。除了系統本身具有完善的功能外，更可借助其他相關(guān)系統數據的無(wú)縫連接，便于從全局的角度對實(shí)時(shí)、歷史數據進(jìn)行深度關(guān)聯(lián)分析，并從海量的數據中挖掘出對供熱節能有價(jià)值的信息。

    熱源、熱力站是熱力系統中保障熱能轉換供應的兩個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)；而熱網(wǎng)運行監控系統是保障其實(shí)時(shí)、安全、經(jīng)濟運行的最佳手段。

2.1）、“熱網(wǎng)監控系統”的獨特特點(diǎn)：

本系統除了具足一些常規功能外，尚更為關(guān)注：

1)系統失水耗熱量

2)水力失調度

3)系統能耗綜合指標的分析管理

4)調節閥、熱量表和流量計的準確選型與設計

5)系統失水快速預警與處置

6)自控失效報警

7)設備綜合運行管理

8)無(wú)人值守換熱站的侵入、浸水等安控

9)換熱器性能參數評估

10)熱網(wǎng)運行參數的辨識和優(yōu)化

11)系統多工況調度策略的預置

2.2.1）管網(wǎng)平衡分析：

通過(guò)管網(wǎng)示意圖模式，實(shí)時(shí)監測管網(wǎng)各個(gè)站點(diǎn)運行壓力及溫度、熱量、流量等參數，整體把握關(guān)鍵運行數據，了解各換熱站的運行概況，達到一目了然，掌控全局的效果。同時(shí)，對管網(wǎng)壓差、溫差進(jìn)行分析，如有站點(diǎn)偏離管網(wǎng)平衡運行的壓差、溫差，系統自動(dòng)閃爍報警提示操作人員。

2.2.2）管網(wǎng)負荷預測：

    系統可以根據未來(lái)3天的天氣情況，根據我們供熱面積及室內達標溫度等情況，提前預測供熱管網(wǎng)運行所需的熱量、流量、供水溫度等，從而，對調度人員調控提供數據參考來(lái)控制換熱站運行。

2.2.3） 工藝監控畫(huà)面：

1）工藝運行參數監測

根據現場(chǎng)工藝流程繪制的工藝流程圖，能夠滿(mǎn)足用戶(hù)的視覺(jué)需求，達到身臨現場(chǎng)的效果。工藝監控可以使得工作人員直觀(guān)的了解各換熱站的運行情況，能夠對現場(chǎng)的工藝過(guò)程畫(huà)面進(jìn)行瀏覽，了解生產(chǎn)運行的狀況、獲知關(guān)鍵性的數據：如一、二次網(wǎng)供回水壓力、溫度、流量、熱力等參數，以及設備的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，如一次回水調節閥的開(kāi)度、循環(huán)泵電流、頻率及PID參數等。

2）設備遠程控制

用戶(hù)的操作更加形象和簡(jiǎn)單，操作員可以點(diǎn)擊畫(huà)面中的設備，就可以彈出操作面板，具備相關(guān)權限的操作人員可以對設備進(jìn)行遠程啟�；蚴沁\行參數的在線(xiàn)修改設置，達到遠程調控的目的。

 3）本站報警及操作查詢(xún)

系統針對每個(gè)站點(diǎn)，提供單獨的報警及事件查詢(xún)功能，用戶(hù)可以隨時(shí)查詢(xún)該站點(diǎn)的報警信息，以及該站的操作記錄，便于管理人員掌握每個(gè)站點(diǎn)的運行情況以及操作調控記錄，便于對調控方案進(jìn)行查詢(xún)監督。

 4）參數遠程設置

我們提供的無(wú)人值守控制器具備多種溫度曲線(xiàn)和分時(shí)段控制功能，以及供水溫度控制、回水溫度控制或是平均溫度控制等多種控制邏輯，便于用戶(hù)根據自己的供熱狀況合理選擇。所有參數修改以及控制邏輯選擇，都可以通過(guò)遠程參數設置，而無(wú)需到現場(chǎng)。

5）站房信息簡(jiǎn)介

     在每個(gè)換熱站中，用戶(hù)都可以查看該換熱站的供熱信息情況以及站房?jì)仍O備臺賬，例如：該換熱站供熱范圍，設計供熱能力，實(shí)際供熱面積，換熱站設備信息，負責人及聯(lián)系方式，設備臺賬等多種信息，便于相關(guān)人員全面掌握。  

2.2.4）數據展示：

   系統提供多種數據分析展示方式，如趨勢曲線(xiàn)、報表、柱狀圖等，滿(mǎn)足不同的需求，實(shí)現多方位的數據展示分析。

   趨勢曲線(xiàn)不僅具有多繪圖區、多數據軸、多時(shí)間軸，并且能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)趨勢曲線(xiàn)和歷史趨勢曲線(xiàn)在線(xiàn)轉換，可以方便的進(jìn)行個(gè)性化趨勢曲線(xiàn)的查詢(xún)、對比分析。

   報表系統，數據報表是生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的一個(gè)部分，利用報表系統可將生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的實(shí)時(shí)和歷史數據記錄并查詢(xún)，以一定格式輸出給用戶(hù)。

2.2.5）能耗分析：

   能耗分析功能能夠對時(shí)間段內各個(gè)站點(diǎn)的用熱量、用電量、補水量進(jìn)行統計與數據對比分析，能夠分析出各個(gè)站點(diǎn)的平均單位能耗，為管理人員分析考核各個(gè)換熱站能耗提供了數據依據；有利于運行人員針對性解決能耗高的換熱站問(wèn)題，實(shí)現節能降耗的目的。

2.2.6）預警預警功能：

   報警預警可使操作人員第一時(shí)間內獲知運行過(guò)程中設備故障/保養維護信息和將要產(chǎn)生的生產(chǎn)事故信息。設備故障/保養維護報警：當運行過(guò)程中設備一旦發(fā)生故障時(shí)，或當設備需要保養維護是，相應的區域顯示閃爍同時(shí)伴隨報警語(yǔ)音的提示，提醒維護人員及時(shí)到達現場(chǎng)對設備進(jìn)行維修、保養。生產(chǎn)事故預警：當供回水流量、溫度等一旦達到設定的預警值時(shí)，就會(huì )彈出預警對話(huà)框，提醒操作人員及時(shí)對生產(chǎn)狀況進(jìn)行調整，預防事故的發(fā)生。

   報警預警設有優(yōu)先級管理，各類(lèi)報警預警進(jìn)行精確判斷，實(shí)現故障自動(dòng)報警、事故自動(dòng)預警，并顯示所有報警預警列表及詳細的報警預警信息。支持多種報警方式，如語(yǔ)音報警、閃爍報警，滿(mǎn)足用戶(hù)的視聽(tīng)需求。

2.2.7）通訊網(wǎng)絡(luò )檢測

   系統能夠自動(dòng)檢測網(wǎng)絡(luò )通訊狀態(tài)，當某一個(gè)站點(diǎn)通訊故障，無(wú)法采集數據時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)報警，提示操作人員進(jìn)行相應處理；系統同時(shí)具備網(wǎng)絡(luò )自恢復功能，如果不是設備損壞，系統會(huì )嘗試進(jìn)行數據恢復，最大限度保持網(wǎng)絡(luò )通訊暢通。

2.2.8）資料管理：

   系統提供電子資料管理功能，用戶(hù)可以根據需要，隨時(shí)查找各個(gè)換熱站的竣工資料或是設備臺賬等資料，便于各部門(mén)協(xié)同合作。

2.2.9）系統安全與管理：

根據組織結構特點(diǎn)可以設置不同的用戶(hù)權限，如管理者、工程師、現場(chǎng)值班人員。每個(gè)用戶(hù)可以對應一個(gè)角色也可以對應多個(gè)角色，用戶(hù)角色的變化直接影響到其在系統里的操作權限。系統為每個(gè)角色定義可訪(fǎng)問(wèn)及操作的內容范圍，保證系統信息的安全，尤其是生產(chǎn)運行管理的核心數據安全。

 4.2.2.10）WEB發(fā)布功能：

通過(guò)Web發(fā)布服務(wù)器實(shí)現系統的網(wǎng)絡(luò )發(fā)布，可通過(guò)IE瀏覽器進(jìn)行工藝畫(huà)面的瀏覽，可隨時(shí)隨地進(jìn)行工藝畫(huà)面的監控。實(shí)現了對客戶(hù)信息服務(wù)的動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性和交互性，在Web畫(huà)面中用戶(hù)能夠對數據進(jìn)行瀏覽，包括實(shí)時(shí)數據、歷史數據、報警數據以及事件數據，對于具有操作權限的用戶(hù)還可以進(jìn)行相關(guān)操作，沒(méi)有權限的人無(wú)法進(jìn)行數據訪(fǎng)問(wèn)

2.2.11）交接班管理：

管理人員可為各個(gè)部門(mén)如何調度中心和執行部門(mén)制定班次，分配班組人員，相關(guān)人員按照制定的計劃進(jìn)行交接班。

值班人員的調度記錄和值班日志會(huì )自動(dòng)保存在系統中。交接班時(shí)，接班人員能夠看到上一班的工作記錄，讓接班人員清楚的獲取信息完成交接班工作。值班人員可以隨時(shí)查看了解當前和歷史值班詳細資料，便于及時(shí)發(fā)現問(wèn)題解決問(wèn)題。

2.3）換熱站控制系統

換熱站是供熱工程熱能轉換的主要場(chǎng)所，換熱站單系統典型控制流程圖

由于現有的換熱站就地控制系統品牌采用ROCKWELL AB800系列，此次50個(gè)自控站盡量統一采用標準化配置，為后期的維護和運行打下堅實(shí)的基礎。對其他方面改造設想如下：

2.3.1、所有自控站的控制器、傳感器、變頻器、執行機構及通訊模塊組成熱網(wǎng)監控系統的遠程終端站（RTU），RTU通過(guò)與其相連的儀表和執行機構完成對混水站和其它現場(chǎng)設備的數據采集和控制功能�？刂破髂芘c電氣控制柜及工藝配合實(shí)現熱力站的全自動(dòng)控制，能夠安全啟停機組，達到無(wú)人值守。所有的RTU通過(guò)中國移動(dòng)無(wú)線(xiàn)4G-VPN通道與熱力調度中心系統相連，若某一控制器發(fā)生故障，熱力調度中心系統也可以保持正常的運行。

2.3.2、自控站應采用變頻調速技術(shù)（預留該接口）和PLC智能控制技術(shù)。其控制部分主要由變頻器、可編程序邏輯控制器、信號轉換單元、交流接觸器單元、隔離繼電器單元、熱繼電器保護單元、控制測量?jì)x表等優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品組成。具有全自動(dòng)/手動(dòng)切換功能；電機故障切換功能；過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)熱等保護功能和故障自診斷功能；實(shí)現多站點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)控制，全自動(dòng)轉換，全自動(dòng)無(wú)人值守控制。

2.3.3、自控站內主要控制功能

1) 參數測量

主要完成熱網(wǎng)現場(chǎng)過(guò)程的模擬量（如溫度、壓力、流量、熱量、電量等）、狀態(tài)量的測量、并完成相應的物理量的上下限比較、PID運算、邏輯運算等功能。

2) 通訊功能

控制器具有通訊功能，并且采用開(kāi)放的通訊協(xié)議( OPC )，具有10BaseT RJ45通訊口，支持TCP/IP協(xié)議、Modbus 協(xié)議、CJ/T188協(xié)議，控制器應帶有RS485接口，能與超聲波熱量表、電量表通訊。

3) 混水泵控制 （預留該接口）

支持混水泵一用一備，可以就地/遠程手動(dòng)切換,也可以自動(dòng)定期切換,變頻器采取一拖二配置

4) 二次供水溫度閉環(huán)調節

控制器應能以閉環(huán)的方式控制調節閥來(lái)調節一次水的流量，以保證二次網(wǎng)所需的供水溫度。當管網(wǎng)負荷過(guò)大或供熱不足時(shí)，控制器控制調節閥使之起到流量控制器的作用以保證全網(wǎng)的水力平衡。

5）二次網(wǎng)壓差閉環(huán)調節（預留該接口）

控制器采集二次網(wǎng)供回、水壓力信號，與二次網(wǎng)壓差預設值比較，控制變頻器頻率輸出，使混水泵轉速隨之變化，從而使二次網(wǎng)壓差跟隨設定值。

6) 日歷、時(shí)鐘功能

7) 掉電保護功能

8) 顯示操作功能

控制器應具備中文顯示和操作界面。

9) 遠程控制調節功能

控制器除能在就地進(jìn)行自動(dòng)控制和調節外，還能在監控中心的命令下和允許的范圍內，對換熱子站和其它現場(chǎng)設備進(jìn)行遠程控制和調節。

10) 組態(tài)功能

RTU的站名、站號、物理量轉換公式、限值均可在監控中心和現場(chǎng)進(jìn)行組態(tài)上裝和下載�？刂破鲬�使用不依賴(lài)于電源的存儲器存儲組態(tài)信息，并將組態(tài)信息上傳到監控中心。

11) 環(huán)境溫度曲線(xiàn)補償功能 

根據室外溫度和供水溫度設定值，設定供水溫度曲線(xiàn)或平移已有曲線(xiàn)。

12)報警控制功能

通過(guò)觸摸屏可以設置報警體性質(zhì)和聯(lián)鎖保護之。當參數超過(guò)報警值時(shí)，PLC發(fā)出聲光報警信號進(jìn)行提醒；當參數超過(guò)聯(lián)鎖值時(shí)，設備自動(dòng)停止。

12.1報警值包括：

停電報警、二次供水壓力高、二次回水壓力低、二次供水溫度高、循環(huán)泵故障報警、補水泵故障報警。

12.2聯(lián)鎖值包括：

二次供水壓力超高、二次回水壓力超低、二次供水溫度超高。

13) 手動(dòng)或遠端控制

可以通過(guò)操作面板實(shí)現手動(dòng)控制，或者通過(guò)監控系統進(jìn)行遠端控制。

14)設備聯(lián)鎖：

為防止站內運行時(shí)發(fā)生異常狀況造成管網(wǎng)以及設備受損，必須設置聯(lián)鎖保護。聯(lián)鎖保護大致分為循環(huán)泵聯(lián)鎖、溫控閥聯(lián)鎖。所有聯(lián)鎖保護必須設置單獨的投入和退出按鈕。

14.1循環(huán)泵聯(lián)鎖：

循環(huán)泵設有連鎖保護：

14.1.1  循環(huán)泵過(guò)電流或發(fā)生故障，停止運行循環(huán)泵并鎖死；只有查明原因后，可通過(guò)聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)解鎖（在啟�？刂粕献鱿拗疲�。

14.1.2  二級網(wǎng)回水壓力超低時(shí)，防止循環(huán)泵抽空，循環(huán)泵控制輸出為0（注：二級網(wǎng)回水壓力超低時(shí)停泵，為防止頻繁啟泵停泵現象產(chǎn)生，影響循環(huán)泵壽命，故當二級網(wǎng)回水壓力超低停泵后，二級網(wǎng)回水壓力需大于停泵值一定回差時(shí)，方可解除連鎖保護，

14.2 溫控閥聯(lián)鎖：

（1）系統斷電時(shí)自動(dòng)關(guān)閉溫控閥。

（2）循環(huán)泵在停止狀態(tài)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉溫控閥。

（3）二次供水溫度超高時(shí)自動(dòng)關(guān)閉溫控閥。

15） 緊急停機：

為應付突發(fā)狀況，必須觸摸屏上醒目位置設置“緊急停機”按鈕。當出現緊急情況時(shí)，按下“緊急停機”，選擇“確認”后，可以瞬間停止換熱站的運行。

16） 巡檢

為加強對巡檢人員的管理，在現場(chǎng)的觸摸屏上設置巡檢的確認按鈕，當巡檢人員到達時(shí)，按下按鈕，系統會(huì )自動(dòng)記錄時(shí)間信息，加強維修人員的管理。

17）電量計量功能（預留該接口）

需通過(guò)通訊接口與控制器進(jìn)行通訊，使耗電量數據能夠上傳到控制中心。

18）自動(dòng)除濕功能

根據環(huán)境濕度變化，完成自動(dòng)除濕功能。要求高效、節能。

換熱站主要設備表

三、  通用設計原則

3.1、本次工程設計主要依據為：

《供熱計量技術(shù)規程》（JGJ173-2009）

《城鎮供熱管網(wǎng)設計規范》（CJJ34-2010）

《城市供熱管網(wǎng)工程施工及驗收規范》

《城市熱力網(wǎng)設計規范》

《城市供熱管網(wǎng)工程質(zhì)量檢驗評定標準》

《供熱工程術(shù)語(yǔ)》

3.2、遵循的標準：

在熱網(wǎng)監控系統系統硬件及應用軟件的設計、制造、檢驗、包裝、運輸均遵循下列主要標準：

GB ： 中國國家標準

JB :  國家機械部標準

IEC：國際電工委員會(huì )標準

DIN：德國工業(yè)標準

IEEE：電氣與電子工程師協(xié)會(huì )

NEMA：國家電氣制造廠(chǎng)協(xié)會(huì )

IES：照明工程師協(xié)會(huì )