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换热站自动控制系统

一、概述
       热电公司主要负责为企业及生活的居民提供能源服务,系统全部投运后可满足各类建筑的生产﹑生活﹑供热﹑制冷用蒸气。采用0.6MPa的饱和蒸气为基本热力工作介质:冬季做为各用户暖气系统的热源,通过换热器(多数为板式换热器)的工作使暖气系统的循环水达到控制的温度;夏季以0.6MPa的饱和蒸气通过溴化锂制冷机(多数为蒸气型双效式)的工作循环满足用户的舒适性及冷气空调的要求。

二、系统原理
      本系统为现场实时测控系统与远程监控系统,它对测量数据的处理以及控制算法都是以数字计算为基础,通过软件实现的。同大多数计算机化监控系统一样,主体部分由传感器﹑现场采集模块﹑GPRS模块及工业平板电脑﹑主控计算机﹑远程监控中心等部分组成。
1﹑工业平板电脑﹑主控计算机:
       1)主控计算机的工作过程完全由预先编制的软件决定,而常规仪表是由电子逻辑电路或其它机械硬件逻辑实现,控制管理功能是由软件还是由硬件实现是计算机控制与常规仪表控制的主要区别。
        2)本系统运行以VC编制的程序,将各种输入信号通过数据总线直接接到计算机输入端口,从而实现数据采集与控制管理保护功能,而不是像常规仪表控制器由各自独立的一对一的单回路控制或保护电路构成,如此主控计算机就有可能全面考虑控制对象的各种参数,对其进行统一的系统性的控制﹑保护及管理。
        3)工业平板电脑便携,简单,实用,多应用于工业现场附近。内置WinCE,Linux 嵌入式操作系统,性能稳定,抗温,抗湿,抗干扰能力强。带有触摸屏,触控式操作,自主运行,实时显示监控!
2﹑传感器
        传感器感测出需要监测控制的各种物理量并将其变为电信号送至计算机,相当于主控计算机的眼睛。本系统将各类参数的状态以电压﹑开关信号等方式传送至现场模块,主要有温度传感器﹑压力传感器﹑液位传感器及电流传感器。
3﹑现场模块
        由TPD-DAM3046系列现场模块完成数据采集与控制信号向执行器的发送,再通过RS485通讯方式将信号传送至转换模块TPD-DAM3210,转换成能与计算机串口连接的RS232通讯方式。
4﹑执行器
        可由计算机直接控制的各种开关和阀门,计算机通过调整执行器来具体实现控制功能,相当于主控计算机的手和脚。控制器通过现场模块的两类输出通道与执行器连接:
        1)开关量输出通道(DO)。它可以由控制软件将输出通道设置成高电频或低电频,通过驱动电路即可带动继电器或其它开关组件,也可以驱动指示灯显示状态;
        2)仿真量输出信道(AO)。输出的信号是0~10V的电压,其值的大小是由控制软件决定的,由于计算机内部处理的信号都是开关量信号,因此这种可连续变化的仿真量信号是通过数字-仿真转换电路(D/A)产生的。
5、GPRS模块
        1)简述:GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacket Radio Service)的英文简称,是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。
        2)GPRS模块通过串口与平板电脑或主控计算机相连。在对GPRS通信模块进行配置时预先输入数据中心的固定IP地址、采集数据命令,采集时间间隔等必要参数,同时,也可以远程设置相关参数。GPRS通信模块收到控制器发来的数据后,把这些数据送到前面设置的IP地址网络服务器中,通过端口映射转发到数据中心服务器。GPRS发送数据的过程为:数据送到中国移动GPRS网络中,然后再经过Internet,最后在数据中心通过接入专线或宽带拨号网络的服务器接收,接收服务器完成数据处理,写库,转发等一系列工作。

三﹑自动化控制系统的构成
1﹑硬件主体:对各类传感器分述如下:
        (1)温度传感器
        选用热电阻温度传感器TPD-101,热电阻是随温度变化的测温组件,其电阻值随温度上升而增大,其受热部分(感温组件)用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上,工业上用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻两大类,本系统使用的是铂热电阻,分度号为Pt100,适用温度范围-200~850℃,普通热电阻基本结构除感温组件外,还有保护套管﹑安装固定装置﹑接线盒等。
        (2)压力传感器
        TPD-203型压力传感器为开发的第一个采用单芯片的压力变送器,它的封装适合用于严酷环境,工作温度为-45~125℃,结构由不锈钢﹑玻璃﹑焊剂﹑硅和黄铜组成。采用全校整和温度补偿,提供线性放大的输出,基于阻特性的单芯片技术极大地提高了长期使用的可靠性。
        (3)液位传感器
        TPD系列液位开关可提供非常准确的液位测量,1个LED和1个光电接收器被放入塑料的半圆球内,根据光的内部反射原理,当无液体时,绝大多数LED光都会被光电接收器接收到,当液体覆盖球表面时,圆球顶与液体界面的折射系数发生变化,光电接收器接收的LED光将会减少,因此输出将会发生变化,开/关输出信号与现场模块数字量输入端相连从而为计算机定时读取。
2﹑数据传输: 
        数据传输路径一:通过TPD-DAM3000系列485模块对传感器过来的信号进行采集,并将采得的信号由485接口发送给平板电脑,进行实时监控。或输出外部信号调控执行器件的动作。
        数据传输路径二:通过TPD-DAM3000系列485模块对传感器过来的信号进行采集,然后由TPD-DAM3210模块将485信号变送成232信号,并发送给主控计算机。主控计算机再通过GPRS模块将信号传送给远程监控中心。

四﹑实际运行效果
        自动化控制系统自投入运行以来,运行状况良好,确保了换热系统安全稳定运行,没有出现故障,换热站内不再设置运行人员,提高了效率。通过平板电脑与GPRS模块实现了现场监测与远程监测的双重监控。

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