淄博安森自动化设备有限公司

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公司产品

公司名称:淄博安森自动化设备有限公司

公司地址:山东省淄博市高新区小庄工业园

联系人:闫经理

联系电话:13561606600

网址:www.zbansen.com

上位机系统工程
上位机系统工程
上位机系统工程

  一、概述

  随着地球资源的减少,政府把节能减排提上了重要议程,而油烟在线监测仪的普及则无疑成为节能减排的一个亮点。城市集中供热是国家大力推广的节能和环保措施,是今后供热的发展方向,它具有热效率高、节能、污染小、供热效果好等优点。搞好城市集中供热工程,必须要全面提高供热技术水平。一是要提高供热系统的信息自动化与控制水平,另一点就是要提高供热行业的管理水平。供热工程中的信息自动化与控制对于保证供热系统优质供热、安全运行、经济节能、环境保护具有十分重要的作用。而油烟在线监测仪是专为热网调度信息自动化而设计的,它集人机界面、数据库管理、计算机网络、远程数据通讯、过程控制和信号检测等先进技术于一体,是实现供热系统现代化管理的一个不可缺少的重要手段。

  油烟在线监测仪实行全省内热网统一监控管理和调度分配,具体做法是:以供热公司为核心采用四级管理体系,一个管理中心,三级热量管理的运行管理方案。四级管理为省级政府部门能实时监控全省热网的运行情况;市级政府部门能实时监控全市热网的运行情况;供热公司监控及管理所属范围内的热网运行情况;换热站监控所属范围内供热用户的运行情况。一个管理中心为在供热公司设立一个中央控制室,监视、控制、管理所属范围内的热网运行情况,并实时向市、省级领导部门提供热网运行信息。三级热量管理是对热源、一次网和二次网的热量进行数字化分配,保证整个热网的平衡,稳定。

  二、系统软硬件基础

  软件基础:

  操作系统:win7/windows XP

  组态软件:WINCC、KingView/KingSCADA、ForceControl等

  数据库:OPCserver、KingHistorian、ODBC等

  硬件基础:PLC、通信工具、仪表、变频/软器、电动调节阀、电机等。

  三、平台架构

  1.省级热网信息平台

  省级热网信息平台实时监视各市热网的运行参数,掌握全省热能的使用情况,力求做到既满足用户供暖需求,又实现有效监控并达到节能减排目的。

  结构

  2.市级热网信息平台

  市级热网信息平台实时监视各供热公司热网的运行参数,掌握全市热能的使用情况,及时采取合适的调控措施。

  结构

  3.供热公司中央控制室

  热网中央控制室主要由数据服务器、操作员工作站、工程师工作站、通讯网关、模拟屏、以太网交换机、防火墙、打印机、UPS电源等组成。对规模较小的供热企业,可不设数据服务器,直接操作员工作站兼数据服务器的功能;对于系统规模较大的供热企业来说,如果换热站规模超过50个以上,建议采用专用的数据服务器,运行管理人员主要通过操作员工作站完成监控工作。

  数据服务器上安装热网监控系统软件,负责采集现场PLC控制站的数据,监测各换热站的运行情况并指导操作员进行操作。数据服务器实时地从现场PLC控制站采集数据以保证其数据库不断更新。服务器还向现场PLC控制站发送控制和参数设置指令。运行管理人员可从中央控制室通过操作员工作站能够方便地得到换热站运行的数据并向换热站下达指令。

  热网中央控制室监控系统采集所有换热站的历史数据、实时数据,建立历史数据库;先进的报警管理功能,可以随时接收来自各换热站的故障报警,发出报警信息;优秀的图形化人机交互界面,用户使用更加方便;输出生产报表、管理报表,如日报、周报、月报、年报以及小时平均报表等。

  通讯网络

  四、通讯网络

  通讯网络是整个热网监控系统联络的枢纽,各个换热站、热源、管道监控节点通过通讯网络系统形成一个统一的整体。为了实现运行数据的集中监测、控制、调度,必须建立连接所有监控点的通讯网络。随着网络技术的飞速发展,用户选择的空间越来越大,而且各个地方由于网通、电信、移动、联通部门提供的服务在价格和技术上差异较大,对于通讯方式的选择应该结合实际情况进行仔细分析和比较,最终选择最适合自己的通讯方式。目前可供用户选择通讯网络主要有如下四种方式:

  (1)拨号通讯网络:直接采用调制解调器拨号

  优点:网络建设简单,维护工作量小,运行费用较低;

  缺点:网络不稳定,实时性差,同时只能有一个站上报数据;

  (2)无线通讯网络:无线电台,采用公用无线频段,自建无线发射、接收站

  优点:运行费用较低;

  缺点:安装工作量较大、网络不太稳定,易受干扰,实时性差。

  (3)移动通讯网络:GPRS/CDMA网络

  优点:安装简单,不受传输距离限制,抗干扰能力强,易维护;

  缺点:运行费用相对较高。

  (4)虚拟专用网络、ADSL等各种宽带技术

  优点:实时性较好,安装简单,易维护,网络的安全防范性好;

  缺点:运行费用相对较高。

  五、管网监控

  集中供热管网庞大而复杂,为了能更好的掌握管网的运行情况,需在关键节点处对温度,压力,流量等参数进行实时监控。

  管网运行状态实时监测是基于移动或联通公网实现了热网运行状态参数的实时监控,这些参数真实科学地反映出热网的实际状态,为管理者的决策提供指导,有着巨大的经济效益和社会效益。由于城市供热管网庞大和分散,人工管理难度较大。本方案可以对远程现场的运行设备进行监视和控制,以实现管网温度,压力,流量等参数等传送及控制,直观显示各节点的实时数据等。便于及时了解及控制远端生产运行情况,降低故障率,缩短检修时间。各管网监测点的数据采集终端可自动采集管道温度、压力、流量等的实时数据,信息传输到中央控制室,中央控制室通过对传输回来的数据进行分析,可找到出故障的地点,从而当一个远端出现故障时,能在最短的时间内解决问题。GPRS/CDMA/GSM网络,可实现数据的无线传输功能;GPRS/CDMA方式等实时在线,按流量计量;GSM可定时或手动发、收短信,按条收费。

  组成

  (1)管网运行状态实时监测——前端

  根据现场物理量的不同选用不同类别和量程的传感器,通过变送器将不同的传感器信号统一成标准信号(4-20mA,0-5V等)送给采集器。采集器将信号传递给传输部分,由传输部分按系统通信规约向中央控制室传输相关信息。

  前端信息一般包括有管网温度、压力、流量等信息。

  (2)管网运行状态实时监测——监控中心

  中央控制室的数据接入方法有多种,网通宽带接入、移动GPRS接入、联通CDMA接入等,用户可以根据自身的条件和前端点数的多少选择合理的方式组建中心平台。

  六、系统功能:

  (1)管网数据实时监测

  管网节点的数据能够实时显示在监测中心的服务器屏幕上,准确地反映管线的实际运行状态,数据实时监测,间隔固定时间记录一次数据。显示的方式既有电子地图动态实时数据显示,也有实时数据曲线、历史曲线,具有友好的人机界面。并保存各节点管网参数等,另外保存操作员的操作日志、报警纪录等。节点设备运行状态显示,工作状态是否正常,能够在服务器上显示。

  (2)主动召测功能

  即任何时候可以在中央控制室的工作站上主动提取节点的数据。节点能够随时接受召测,上报相关数据,实现远程监测功能。数据采用校验算法,保证数据可靠传输。

  (3)数据报表功能

  自动生成日报、月报、年报,也可随时进行统计报表、打印。可以设置自动打印功能。

  数据报表:包括对管道压力、温度、补水水量、室内外温度、调节阀开度、用电量、供热量等生成日报表、月报表和实时报表,并做出曲线图(历史曲线、实时曲线),并将重要数据列表显示。

  法有多种,网通宽带接入、移动GPRS接入、联通CDMA接入等,用户可以根据自身的条件和前端点数的多少选择合理的方式组建中心平台。

  六、系统功能:

  (1)管网数据实时监测

  管网节点的数据能够实时显示在监测中心的服务器屏幕上,准确地反映管线的实际运行状态,数据实时监测,间隔固定时间记录一次数据。显示的方式既有电子地图动态实时数据显示,也有实时数据曲线、历史曲线,具有友好的人机界面。并保存各节点管网参数等,另外保存操作员的操作日志、报警纪录等。节点设备运行状态显示,工作状态是否正常,能够在服务器上显示。

  (4)管线数据分析

  根据监测的实时数据,分析各个节点的情况,对于异常情况产生报警;基于管线数据模型分析沿线的压力损失和流量损失,对于压力异常产生告警。可按日、月、年绘出,可统计管路趋势图。实时绘制某几个节点参数曲线图。

  (5)数据存储备份功能

  系统数据库可以本地存储,其存储时间根据需求和计算机配置决定。使用人员可根据需要,把数据随时备份出来,在系统破坏后,利用备份的数据,恢复系统的原始状态。其他计算机通过内部局域网络,查询各种数据,并打印相应报表,即实现资源共享。

  (6)数据远端演示功能

  除了中央控制室外,系统可以在任何想建分中心的地方建立分监控中心,通过GPRS网络和中央控制室连接,极大程度地方便了用户管理和使用。分监控中心的权限只限于数据监视,而不允许向下操作,保证了系统的安全,中央控制室与各个分监控中心的数据完全同步实时显示。

  (7)故障自动报警功能

  监测点的GPRS流量压力采集传输处理器自动将故障信息上报到中央控制室,自动打印报警信息。

  (8)系统扩充升级功能

  系统具有开放的数据接口,方便后期节点的增加和扩容。中央控制室通过显示共享器扩展投影机大屏幕显示,系统可扩展移动笔记本电脑远程监测数据,系统可通过交换机扩展到局域网数据共享。

  (9)系统安全权限设置功能

  权限设置提供完善的安全认证,非法用户不能进入系统,合法用户根据权限可进行相应的操作。

  (10)能耗管理功能

  计量和能源管理系统对生产过程能源生产、能源供应、能源消耗进行实时监控与管理,通过自动采集和人工录入的能源数据,对生产过程的能源消耗量和单耗量进行统计和分析,编制各种能源报表与分析曲线等直观图形,参照生产计划和消耗定额进行对比和分析,为生产管理、调度指挥、岗位操作提供及时准确的能源数据信息,实时监控生产过程的能源状况,有效控制能源消耗,便于及时发现耗能症结,及时采取节能措施,及时调度指挥,及时操作,达到最大限度的减少生产能耗,降低生产成本,增加生产效益。l

  主要功能

  Ø对能源数据的实时采集:实时采集水、电、蒸汽、煤碳等能源的消耗数据,计算消耗量和单耗。

  Ø能源消耗动态分析,根据能耗数据实时动态分析生产能耗情况,寻找生产

  能耗症结,实现辅助决策。

  Ø实现能源信息自动化处理、能源信息表格和图形化分析、能源信息动态查

  询、能耗计划网上发布、能源消耗辅助考核。

  Ø能源消耗辅助平衡,根据能耗数据实现能耗预平衡,根据平衡结果找出能

  耗不平衡因素。

  能耗管理以分站为单位做数据分析,同时汇总总数据分析。可以直观的显示近期和周期内热量、水量、电量使用详情,对比分析显示,可数据分析打印报表,并作出能耗计划,预测能耗。

  能耗分析:可以通过棒图、饼图、曲线图进行数据分析,也可直接数据列表对比分析,可打印报表。将每个站点的热量、水量、电量进行统计分析,画面将热量、水量、电量与上个周期和平均值进行对比显示增加与减少的差值和百分比,并结合报警系统对偏大差值做出报警。

  能耗预测:做出能耗预测画面可以自动预测也可以通过提供的计算公式,输入变化值(△Ty预测室外变化温差)得出结果,并打印能耗预测计划报表。计算公式如下:

  1、电量:△Pd=△D/△T·Dy(设备正常运行状态下)△Pd为每日每度电量变化基数,Dy为前一日用电量Dt为当日用电量差值△D=Dt-Dy,△T每日平均室外温度温差。Pd为平均每日每度电量变化基数

  预测电量:D=Dy·(1+△Ty·Pd)△Ty预测室外变化温差(区分正负)

  2、水量:△Sr=△S/Sy(设备正常运行状态下)△Sr为每日水量变化基数,Sy为前一日用电量St为当日用电量差值△S=St-Sy。Sr为平均每日水量变化基数

  预测水量:S=Sy·(1+Sr)

  3、热量:△Rd=△R/△T·Ry(设备正常运行状态下)△Rd为每日每度热量变化基数,Ry为前一日换热量Rt为当日换热量差值△R=Rt-Ry,△T每日室外平均温度温差。Rd为平均每日每度热量变化基数

  预测热量:R=Ry·(1+△Ty·Rd)△Ty预测室外变化温差(区分正负)

  (11)远程抄表功能

  通过增加硬件后实现热源点、换热站内数据交换,气温测点用户温度采集,还有增加硬件后实现的热、水、电表的数据采集,将数据上传到数据服务器显示到我们组态的画面中,抄表系统数据全面结合工艺流程图显示直观方便。

  数据远传抄表数据点:热源点、;换热站、气温测点、用户温度。

  以站点为单位实现热源点与换热站的数据监控。热源点将站内的温度、压力、流量、电量、风机状态、等参数上传到监控系统中。换热站将站内的温度、压力、流量、水箱水位、电动调节阀状态、循环泵补水泵的启停状态等参数上传到监控系统中。气温测点的室内、室外温度,用户温度都将数据上传到监控系统中。热源点数据在系统不实现控制功能;换热站数据具备远控功能,相关部门通过权限实现对换热站的远程控制调节。

  (12)报警功能

  报警条目以红色字体显示包括:变量报警与事件报警。报警显示报警时间、报警日期、事件类型、变量名、报警值、变量新旧值、报警组、域名、操作员等。相关部门通过权限点击报警画面按钮可以查看绝大部分变量(管道压力、温度、补水水量、室内外温度、调节阀开度、变频器故障、水箱水位低、回水压力低等)的实时报警与历史报警、并通过按钮进行报警清除。

  七、系统特点

  (1)基于GPRS或CDMA无线网络实现大范围内管线运行状态监测,为用户省去了昂贵的网络建设和维护费用,实时性高,组网费用低;

  (2)监测信息丰富真实,系统响应速度快;

  (3)大容量数据库,历史数据存储没有后顾之忧;

  (4)多个分中心支持,GPRS接入,方便用户管理;

  (5)高可靠工业级设计,维护简单。

  (6)经济效益、社会效益显著,运行成本低廉。

  八、换热站监控

  换热站是连接供热公司和用户极为重要的环节,其工作安全性、可靠性直接影响锅炉的安全性和供热质量。目前换热站大都采用人工监控,一方面浪费人力;另一方面在出现事故隐患时操作人员难以发现,易造成设备事故。同时,各换热站都独立运行,难以达到供热系统整体最佳状态,易造成热力失衡,影响供热效果而造成能源的极大浪费。

  为满足供热的发展和供热用户要求,热网监控与管理系统可对换热站的温度、压力、流量、开关量等进行信号采集测量、控制、远传,实时监控换热站一次网、二次网温度、压力、流量,循环泵、补水泵运行状态,及水箱液位等各个参数状态,进而对供热过程进行有效的监测和控制。该系统可不间断的传输数据,使监控人员实时的了解整个系统的运行状况,使远程现场运行情况一目了然,调控自如。

  现场控制站

  现场控制站主要由液晶显示操作终端和PLC控制系统两部分组成。彩色液晶显示屏主要完成各种监控画面、采集参数的显示,并实现一些参数设定信息的输入。

  现场控制站主要功能是对换热站、热用户运行参数(一、二次网温度、压力、流量等)、各种设备运行状态进行实时监控及采集,并根据气象环境和负荷的变化按预先设定的控制方式对换热站循环泵、补水泵和调节阀进行自动调节,来实现换热机组的完全自动控制,在通讯网络的支撑下,现场控制站将换热运行数据传送到供热公司的中央控制室,同时接收中央控制室发来的控制指令。

  控制系统

  一次网控制

  (1)工艺组成

  硬件主要由一次供水电动调节阀、室外温度传感器、一次供回水温度传感器、二次供回水温度传感器组成。

  (2)工艺控制原理

  一次网供热量的调节控制是由PID控制器来实现的。控制器根据室外温度生成二次网供回水平均温度的设定值,指令一次网的电动调节阀动作。通过调节电动阀的开度,控制一次网流量变化量。再由流量的变化调节用户的供热量。

  (3)自动控制框图

  从图中可以看出,目标设定值与反馈回来的二次网供回水平均温度作比较,产生的差值经过PID运算,得出控制量来调节阀门的开度,实现闭环控制。如下图所示。


 

  二次网控制

  (1)工艺组成

  硬件主要由变频器、循环水泵、二次供回水温度和压力传感器、室外温度传感器及控制电路组成。

  (2)工艺控制原理

  换热站间接连接供热方式,一次网与二次网水力工况互不影响。二次网循环水泵的工作参数一般都是按设计供热负荷选取,对于实施分户热计量的用户采暖系统,二次网具备变流量运行功能,即使对于通常用户采暖系统,在实际运行中,随着热负荷变化循环水泵变流量参与供热调节也可节约大量热能。此外,用户室内采暖系统无论是单管还是双管系统,最佳调节方式都是质量并调,即随室外温度的变化,不但调节供水温度,而且要调节系统流量,这样才能真正消除系统的水平失调和垂直失调。

  (3)自动控制框图

  从下图中可以看出,目标设定值与反馈回来的二次网供回水温差作比较,产生的差值经过PID运算,得出控制量来调节泵的流量,实现闭环控制。

  补水恒压自控

  (1)工艺组成

  硬件由补水泵、变频器、补水泵定压采样旁通(置于循环水泵上)、泄压旁通(置于补水泵上)、水箱、水箱液位计、给水电磁阀组成。

  (2)工艺控制原理

  补水定压系统的作用是防止二次网倒空,保证系统在规定压力下恒压运行。该功能是通过变频调速控制柜完成的。系统压力信号来自定压采样旁通上的压力传感器,当此压力值低于设定压力时,变频控制柜指令补水泵加速补水;当系统压力高于设定压力时,变频控制柜指令补水泵减速补水;当系统压力超过限定压力时,泄压旁通上的旁通阀开启,进行排水泄压。在这里,从定压旁通上取压力信号是为了寻找真正的恒压点位置,如果恒压点位置确定准确,则系统恒压点的压力就能按设定值精确控制。水箱液位是通过液位传感器提供的,当液位超过高液位时,给水电磁阀关闭;当水箱液位降到低于下水位时,给水补给,换热站按停机程序关机,待恢复到正常水位,换热站按开机程序自动投运。

  (3)自动控制框图

  如下图所示,在正常情况下,进行正常的PID调节,当系统压力超限时,管网上的排压阀打开。水箱控制方式是:当液位高于高高限时,控制器给出关闭给水阀的信号;当液位低于低低限时供水程序停止,直到液位恢复。

  热计量

  (1)工艺组成与参数

  硬件由一次供回水温度传感器,一次回水安装的流量计、积分仪组成。热计量需上传和就地显示的参数分别是瞬时流量、累计流量与瞬时热量、累计热量。

  换热站设置热计量装置为实施按热计量收费提供了计量手段,而且“热量与流量”作为重要的运行参数,对核算各个换热站技术经济指标和指导供热运行提供了重要依据。

  九、热网视频远程监控

  随着我国供热系统的发展,安全、高效、无人或少人值守模式已成为了供热站发展的方向。在这一大趋势下,计算机技术、网络技术、音视频数据传输技术为供热系统提供科技保障,尤其作为视频数据传输的网络视频技术实现了供热系统的远程可视化管理,极大地提供了系统安全性,远程管理的高效性和无人值守的独立性。

  视频监控的优势

  (1)监管更全面

  供热系统的各个部门需要及时进行有效地信息沟通。依靠电话、传真等传输手段不够方便。网络视频管理平台依托网络技术可以提供实时的数据传输和影像、语音传输能力,使得沟通更加方便快捷。

  (2)使用更安全

  管网及换热站安装有大量重要设备,地理位置又相对分散,安全防盗不容忽视。网络视频技术可以有效解决这些问题,通过网络远程用户可以对管网及供热站的情况一目了然,并通过录像功能记录下每一个细节,可以有效遏制违法事件的发生。

  (3)分散部署、集中管理

  根据供热公司对管网及换热站远程维护、安全生产管理、集中管理、减员增效等需求,推出了热网视频远程监控系统方案。系统以图像监控为主、数据监控为辅,结合多种报警功能,正适应了热网系统管网及换热站分散、无人或少人值守的需要。该系统采用了先进的图像压缩传输技术,能够实现管网节点及各换热站的现场状况视频、环境参量的监控和报警,能够实时、直接地了解和掌握各个管网及换热站的情况,及时对发生的事件做出反应,并且操作简单方便,适合供热公司维护使用。