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pSpace3.6 Database在供热生产控制系统中的应用 |
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作者：大庆油田 盛亮 姚庆刚 |
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摘 要：基于pSpace3.6 Database搭建了大庆油田矿区服务事业部外围物业管理公司所属区域的供热生产控制系统，实现了10个物业管理处，主要服务油田偏远厂矿的物业与供暖工作，推进供热系统向自动化、智能化控制方向发展，保证供热质量。
关键词：pSpace 3.6；控制系统 ；PLC ；供热
1 pSpace3.6 Database完成的功能
外围物业管理公司经过二年的时间已搭建了生产指挥中心，建立了热网指挥调度平台。在供热指挥平台上，对区域供热系统建立和推广了多热源联网调度系统。多热源联网运行技术的核心内容是在保证用户供热质量的前提下，实现各热源的供热量按需要进行自由调度。一是能够让低能耗的热源尽量满负荷运行，减少高能耗热源的供热量，达到总体减少能源消耗的目的。二是可以提高系统的安全性。
系统主要由供热系统数据监测平台、供热系统分析评价平台、气象信息预报发布平台、供热系统热源调度平台四部分组成。供热系统数据监测平台是整个管理系统的基础，负责将各偏远厂矿的数据集成到外围物业公司指挥中心的数据平台上，完成参数、流程、趋势显示、数据存储记录，数据查询、报表及报警功能。在这些基本功能基础上再进行调度，从外围物业公司总体供热目标出发，根据供热数据、气象信息、热源及热网运行状况等信息向各基层单位下达计划，控制热源总热量，达到适量供热。最后从能源消耗和供热质量两方面进行数据对比，对整个供热系统的供热质量和供热能耗建立评价体系，使整个供热系统的运行达到科学量化的水平，改善供热质量，降低能源消耗。
此平台实现整个供热系统的集中量化管理、分散就地控制的总体目标。所谓集中量化管理即实现各基层供热单位能源消耗和供热质量两项指标的统一分析与评价，并建立科学量化的供热评价指标体系，通过供热综合能效指标全面评价供热单位能耗水平，使供热的管理数据化。
所谓分散就地控制，指各基层供热单位指挥中心根据外围物业公司指挥中心发布的计划供热量，自主的在计划供热量范围内对热源及换热站进行就地控制、根据实际运行情况及各自特点自行调节。
2 控制策略设计
在热网自控系统中，室外温度的变化是系统产生扰动的决定性因素，控制的主要目的就是抵消室外温度变化产生的扰动影响，维持系统的平衡。pSpace3.6 Database可以提供：有供水温度调节；回水温度调节；供回水平均温度调节；供热量调节四种调节方式。根据不同情况选择不同的调节方式。
2.1供水温度曲线的生成
针对不同用户，比如住宅、工厂，由于其热用户的性质不同，热负荷的需求量就不同，同时供热量具有时段性，为达到节约热能的目的，可以针对不同的热用户制定针对性的供热曲线。同时根据日期的不同可以灵活的调整温度曲线。
通过历年的运行经验及历史数据的递推分析，可以通过填表的方式自动生产曲线。表1 温度调节
 综合上表和日室外温度曲线自动生成如下的换热站供水温度曲线,此曲线是按一定时间内的平均室外温度平均值生成的供水温度曲线。
3 软件设计
该系统主要以力控pSpace3.6 Database、力控Forcecontrol 6.1与西门子PLC相结合，共同组建热网监控系统。本系统服务器使用IBM的服务器，通过无线网桥采集PLC 的数据。并且通过pSpace3.6 Database做WEB服务器，使得相关人员在任何一个能上Internet的计算机上都可以对现场的数据和控制过程进行远程监控和管理。
归纳出如上的换热站调节框图,算法控制器一般采用PID算法或者根据人工经验归纳出的模糊算法。时序控制器通过一定的时间间隔触发算法控制器动作，防止控制器频繁动作。
3.1供热系统数据监测平台
在供热系统数据监测平台上主要使用了pSpace3.6 Database的VIEW功能和I/O server功能，根据数据监测的功能需要，画面分为监控画面、功能画面和辅助画面。监控画面为换热站流程和数据监控、锅炉的流程和数据监控；功能画面有趋势曲线画面、统计报表画面、系统历史报警画面；辅助画面有登录画面、重要操作的确认画面，硬件故障的报警弹出画面等。
人机的信息交流方式的于人机界面的合理性、甚至系统安全性上都有重要影响，系统建设时进行了以下考虑：
(1)在每个主要画面下端都显示实时报警栏，在主要画面中包含所有需要显示的数据信息(现场实时数据采集，设备的就地远程状态，设备运行状态等)，尽量以最少的画面全面地反映系统的状态;
(2)系统进入自动运行状态时，可以实现系统的安全顺序开关、系统的闭环控制等功能，在设备发生故障时，软件会启用安全连锁功能模块，保证系统安全。
(3)在画面左侧设有系统操作菜单栏，无论在任何画面下，系统都可手动和自动互切，系统操作菜单栏通过系统层次结构显示各个子系统级、设备级的操作界面，解决了系统设备多、手动操作复杂的问题。同时关键操作(如系统急停)被包含于在系统任何主画面之下，这些措施方便了操作者在由于外部环境变化所造成的意外情况下的及时采取对策，从而发挥了人在系统中的作用，提高了系统的安全性。
3.2供热系统分析评价平台
供热系统分析评价平台是建立在系统数据监测平台基础之上，根据系统数据监测平台采集的数据进行系统的分析，通过分析得到的数据对系统进行指导。设定供水温度曲线就是分析平台的主要功能之一。
针对不同用户，比如住宅、工厂，由于其热用户的性质不同，热负荷的需求量就不同，同时供热量具有时段性，为达到节约热能的目的，可以针对不同的热用户制定针对性的供热曲线。同时根据日期的不同可以灵活的调整温度曲线。
通过历年的运行经验分析及历史数据的递推分析，可以通过填表的方式自动生产曲线。
综合上表和室外温度曲线自动生成如下的换热站供水温度曲线,此曲线是按一定时间内的平均室外温度平均值生成的供水温度曲线。
3.3 编译开发环境
面向对象设计的脚本编译环境，“所见即所得”，方便引用方法和变量；类“Basic”的语言环境，提供面向对象编程方式；脚本类型和触发方式多样，支持条件动作、数据变化动作、窗口动作、循环动作等；脚本支持多种结构，支持数组运算和FOR循环结构；
3.4报警与事件系统的设计
本设计采用软件的报警与事件系统，软件在运行时自动记录系统状态变化、操作过程等重要事件，一旦发生事故，可就此作为分析事故原因的依据，为实现事故追忆，提供基础资料；
操作人根据生产需要将生产重要画面、曲线实时抓拍并存放到本地保存；报警和事件记录存放关系型数据库中，便于分析、查询和统计；软件本身提供多种报警检查方式，构建完善报警系统；
支持传统的声光报警、语音文件报警，支持操作人员报警确认管理机制；支持GSM方式短信报警，生产出现问题的时候，通过移动网络可以将报警信息及时的发送到管理者的手机上；支持电话语音报警、E-mail通知方式报警；
面向对象设计的脚本编译环境，“所见即所得”，方便引用方法和变量；类“Basic”的语言环境，提供面向对象编程方式；脚本类型和触发方式多样，支持条件动作、数据变化动作、窗口动作、循环动作等；脚本支持多种结构，支持数组运算和FOR循环结构；
4 结 语
本文介绍了一种基于pSpace3.6 Database的供热生产控制系统，重点讲述了应用组态软件现实时监控的设计及实现换热站的监控过程。目前，组态软件技术逐渐趋于成熟，国产软件更是发展迅速。组态软件因操作简单，功能强大，应用面广，活跃于工控行业应用在不同领域中。
本系统现正处于稳定运行状态，实践证明该系统设计方案合理，具有较高的可靠性，利用该系统的控制方法，对多个对象进行控制，得到了满意的控制效果，具有推广应用的实际价值。(end)
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(10/31/2011) |
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