自动控制供热系统计算机应用论文

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一、问题的提出

自动化控制（automaticcontrol）是相对人工控制概念而言的，指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究和运用将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高了控制效率，它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。作为工程科学的一个分支，自动控制领域的发展经历了几个重大演进过程，而第三代过程控制体系，则源于上个世纪70年代开始的数字计算机的应用，由于计算机产生的巨大技术优势，从而产生了第三代过程控制体系。这个被称为第三代过程控制体系是自动控制领域的一次革命，它充分发挥了计算机的特长，并由此产生了被称为“集中控制”的中央控制计算机系统。目前，我国供热行业正面临着大的技术变革，对于供热系统最经济控制而言，自动化控制应满足如下要求：应该是最有利于实现节能的控制系统；应该是可以实现无人值守的控制系统；应该是寿命长、维修工作量少、维护简单的控制系统；应该是初投资小、运行费用低的控制系统。而实现计算机自动控制能够满足以上需求，无疑是供热系统自动化控制的的必然发展趋势。

二、计算机在供热系统自动化控制中的作用

在目前的供热企业中，计算机的主要用途还仅限于打字、报表等比较初级工作，供热企业的信息化水平与实现供热企业生产过程的自动化、管理方式的网络化、决策支持的智能化等的要求还不适应，迫切要求在生产的关键环节提升自动化控制水平。而计算机自动控制由于具备如下功能，其作用是非常明显的。一是在数据采集及传输方面，能够实时采集公司所有换热站（包括水一水站、汽一水站）的全部技术数据，包括压力、温度、流量、热量、水电消耗及水泵状态等各种基础数据，通过无线或有线方式将各个子站的数据传输到中央调度室，可以在调度室了解到各个换热站的各项运行参数。由此，改变了以往手工操作下调度员很对运行工况“情况不明，心中无数”、致使调节处于盲目状态的情况。例如，我们采用间连热网全网平衡软件，通过OPC方式从组态软件中获得相关数据，这些数据包括：室外温度，热源的供水流量、供水温度、回水温度等。此软件动态的通过室外温度的时间序列法进行热网所需负荷预测、热源的供回水温差的需求、热源的供水流量的需求等。二是在冷热控制方面，能够均匀调节流量，消除冷热不均。换热站自动控制各个换热站可以根据室外气温的变化通过调节一级管网电动阀门的开度来及时控制二级管网的供回水温度，通过调度给定的控制曲线，各个换热站可以独立运行，保证运行参数始终在给定的范围内运行。同时调度在中央调度室可以根据需要随时干预子站的运行，调度可以遥控子站的电动阀门，调整运行参数。三是在故障预测方面，能够及时诊断故障确保安全运行。

计算机自动控制系统通过对供热系统运行参数的分析，即可对热源、热力网和热用户中发生泄漏、堵塞等故障进行及时诊断，发现问题及时处理，同时指出故障位置，以便及时检修，保证系统安全运行。四是在能源考核管理方面，能够实现量化管理。由于计算机自控系统可以建立各种信息数据库，能够对运行过程的各种信息数据进行分析，对各个换热站的水、电、热进行各种统计、比较及计算，调度及公司领导可以随时了解整个管网能源消耗情况手掌握热同的经济技术状态，计量能力的提高，为量化管理的实现提供了物质基础。例如，采用间连热网全网平衡软件，可以对二次网的供回平均温度进行排序，使用户更好的了解热网的运行情况。如果热网存在支线的情况，排序可以应用于每条支线。同时，软件可以排出全网的最高的和最低的二十个热力站。这些都为加强能源考核管理提供了科学依据。

三、计算机在供热系统自动化控制中的运用

供热系统计算机自动控制是必然的发展趋势。目前，根据供热情况的区别，使用的有如下几种计算机自动控制系统：（1）直接数字控制系统（简称DDC）；（2）监督控制系统（简称SCC）；（3）分级控制系统；（4）集散控制系统（简称DCS）。我们认为，综合考虑多种因素，采用集散控制系统（即DCS）更为安全经济。DCS是计算机技术、数字通讯技术和现代控制技术结合的产物，是信息时代的控制技术。通常DCS系统的体系结构分为三层：现场控制级、集中操作监视级、综合信息管理级。DCS是面向整体面向系统的控制技术，目标是整个系统的最优化控制，包括现场实时控制的最优化和综合信息管理的最优化，其优点在于人机界面好，便于操作管理；系统高度安全可靠，能达到最优化管理；利用充分的数据信息，科学节能运行。推广运用集散控制系统，要注意把握以下几个关键问题。一是要完善中心DCS软硬件系统以发挥出最大效力。二是完善DCS控制系统上位数据处理，发挥控制室的中央控制功能。三是完善DCS控制系统对各换热站的分布式控制。四是完善人工智能控制，用人工的知识经验与自控系统相互配合共同搞好锅炉控制。

四、计算机在供热系统自动化控制中的运用实证

实践中，我们可考虑采用上述间连热网全网平衡软件。该软件主要功能包括：全网平衡功能（一次网电动阀或一次网的分布式变频泵）、一次网阀的时间表控制模式、二次网变频循环泵的控制功能、控制效果的评价功能、负荷预测功能、阀位自动跟踪功能等。一是全网平衡功。如上所述，通过OPC方式从组态软件中获得相关数据及处理，能够达到均匀供热的目的。就一次网阀的时间表控制模式而言，此软件对一次网的电动阀（分布式变频泵）提供时间表的控制模式，如果其中的某一个热力站需要采用时间表控制模式，可以将热力站设定为某一时间表模式，在时间表模式中，主要规定设备的不参加全网平衡调节的时间段及此时间段内的二次网供回水平均温度的设定值。二是二次网变频循环泵的控制功能。间连热网全网平衡软件通过OPC方式从组态软件中获得相关数据，这些数据包括热力站内的二次网供水温度、二次网回水温度、二次网变频循环泵频率的反馈值和设定值等参数。同时用户通过配置文件“后台配置文件.MDB”输入热网的其它信息。软件根据获得的参数信息，采用一定的控制算法，控制二次网变频循环泵的动作，从而是二次网的供回水温差基本达到控制目标。三是控制效果的评价功能。间连热网全网平衡软件通过OPC方式从组态软件中获得相关数据，软件根据获得的参数信息，采用一定的算法，可以得出热网每条支路及整个热网的均方差和失调度等评价指标，同时可以得出每条支路的二次网供回水平均温度的排行榜，整个热网二次网供回水平均温度最高和最低的热力站及热力站所属的支线编等。四是负荷预测功能。间连热网全网平衡软件通过OPC方式从组态软件中获得相关数据，这些数据包括：室外温度，热源的供水流量、供水温度、回水温度等。此软件动态的通过室外温度的时间序列法进行热网所需负荷预测、热源的供回水温差的需求、热源的供水流量的需求等。五是阀位自动跟踪功能。在软件运行的过程中，操作员可以通过组态软件对一次网电动阀门（一次网分布式变频泵、二次网变频循环泵）进行手动调节，此软件能够记忆手动调节的阀门（变频器的频率输出）位置，在下次进行全网（设备）的调控时在此基础上进行调节。这样在自控不太理想或有工况变化的情况下，能够进行手动干预，缩短系统的反应时间，提高系统的控制效果。

五、结语

总之，供热系统的自动控制是目前供热行业里的最好的项目之一。近年来随着节能和环保意识的加强，供热技术有了突飞猛进的发展。计算机技术的发展及自控技术的发展使得供热领域里的计算机过程控制成为我国供热行业里的热点技术问题。若要实现节能的目的，必须要实现自动控制，只监测不控制的系统对节能的意义是不大的。若要实现最节能的目的，必须突出计算机在供热系统自动化控制中的作用，广泛普及和提升计算机在供热系统自动化控制中的运用和水平。