供熱事業是民生工程，同時又是國家節能減排的重要組成部分。換熱站作為供熱系統中重要的分配單元，其工作性能和輸配效率決定著供熱質量高低和市民用熱舒適度和滿意度，以及節能效果。因此，優化和提成換熱站自控系統的智能化水平是供熱企業整改措施的重要環節。
換熱站通常有1-4套換熱機組，供應商在換熱站系統配置時，為節約成本盡可能降低配置（如多機組共用熱表、水表、電表、PLC），這樣造成每個換熱站的軟件、硬件設計方案不一致、數據協議標準不一致、工業組態軟件地址不一致，一旦出現問題根本無從查起。
PLC系統構建換熱站控制系統時，傳感器多數采用的是4-20mA的信號，如壓力、溫度、液位、變頻器頻率等，這些信號在傳輸過程受到干擾、線路損耗、PLC進行A/D轉換的第個過程都容易造成失真，嚴重情況溫度的偏差值±1℃以上，目前多數企業僅解決了數據有沒有的問題，數據的準確性需要進一步的完善。
多數熱力企業的統計分析也僅僅換熱站級的數據統計，很難做到機組級的統計分析，主要原因是缺少單個機組的計量裝置（熱表、補水表、電能表），只有做到機組級別的數據統計分析，才能進一步的優化未來的控制參數。
熱力企業不僅有可能存在多套供熱平臺、收費系統、客服系統，各系統之間數據無法互通，系統聯動難，同時也造成系統維護的工作量增大。
2.1.1換熱機組硬件標準化設計，每個換熱機組均設置單獨計量裝置（熱、電、水），PLC硬件標準化設計，統一硬件標準。
2.1.2通訊協議、數據格式標準化，針對換熱機組、二網閥、用戶室溫、用戶熱表定義其數據格式、地址，其中包括壓力、溫度、流量、熱量、電量、液位、頻率、電流等。
依據換熱機組、熱源、二網平衡系統、用戶室溫監控系統、用戶熱計量系統特性，有針對性的對各子系統制定數據更新周期及數據存儲周期。
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更新周期 |
存儲周期 |
備注 |
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熱源 |
≤1秒 |
1次/分鐘 |
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換熱機組 |
≤1秒 |
1次/分鐘 |
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二網平衡閥 |
≤2分鐘 |
≤2分鐘 |
設備更新數據同時進行數據存儲 |
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用戶室溫 |
≤30分鐘 |
≤30分鐘 |
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用戶熱表 |
≤1天 |
≤1天 |
設定溫度、壓力、流量、熱量、電量、補水量等數據的計量標準，依據各種傳感器及PLC自動化的特性制定各種類型傳感器的系統計量精度。
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名稱 |
單位 |
顯示小數位 |
系統測量精度 |
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溫度 |
攝氏度（℃） |
0.01℃ |
±0.1℃ |
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壓力 |
公斤（Bar） |
0.01Bar |
±0.03Bar |
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熱量 |
吉焦(GJ) |
0.1GJ |
±1%（一級表） |
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瞬時熱量 |
吉焦/小時（GJ/h） |
0.1GJ/h |
±1%（一級表） |
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水流量 |
立方米(m3) |
0.1m3 |
±2%（二級表） |
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瞬時水流量 |
立方米/小時（m3/h） |
0.1m3/h |
±2%（二級表） |
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電量 |
度（KWH） |
0.1KWH |
有功1級、無功2級 |
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功率 |
千瓦（KW） |
0.1KW |
1級 |
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電壓 |
伏特（V） |
0.1V |
±0.1V |
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電流 |
安培（A） |
0.1A |
±0.1A |
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電機頻率 |
頻率（Hz） |
0.01Hz |
±0.01Hz |
2.4 換熱機組及二網平衡系統依據用戶室溫監控系統的數據反饋，自動調節機組的及樓棟的供給量。
2.5 以實現大網平衡為目標，同時兼顧換熱機組運行安全：管網壓力安全、系統安全、設備安全。
3.1 以利舊為主，盡可能使用現有的自控產品：PLC、觸摸屏、低壓電器等，降低改造成本。
3.2 以機組為單元，每套換熱機組對應一套自控系統，PLC程序、觸摸屏、通訊協議、數據格式標準一致。
3.3 每個機組分別安裝計量裝置：一網熱能表、二網流量計、補水表、電計量表。
3.4 通Modbus過通訊采集變頻器的輸出頻率、輸出電流、運行、故障等信息。
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序號 |
數據 |
來源 |
信號類型 |
序號 |
數據 |
來源 |
信號類型 |
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1 |
一次網供水溫度 |
溫度傳感器 |
RS485-Modbus |
22 |
二次備循環泵頻率 |
循環泵變頻器 |
RS485-Modbus |
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2 |
一次網回水溫度 |
溫度傳感器 |
RS485-Modbus |
23 |
二次備循環泵功率 |
RS485-Modbus |
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3 |
一次網供水壓力 |
壓力傳感器 |
RS485-Modbus |
24 |
二次備循環泵電流 |
RS485-Modbus |
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4 |
一次網回水壓力 |
壓力傳感器 |
RS485-Modbus |
25 |
補水泵累計流量 |
補水表 |
RS485-Modbus |
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5 |
一次過濾器后壓力 |
壓力傳感器 |
RS485-Modbus |
26 |
主補水泵頻率 |
主補水泵變頻器 |
RS485-Modbus |
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6 |
一次網瞬時流量 |
熱能表 |
RS485-Modbus |
27 |
主補水泵功率 |
RS485-Modbus |
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7 |
一次網累計流量 |
RS485-Modbus |
28 |
主補水泵電流 |
RS485-Modbus |
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8 |
一次網瞬時熱量 |
RS485-Modbus |
29 |
備補水泵頻率 |
備補水泵變頻器 |
RS485-Modbus |
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9 |
一次網累計熱量 |
RS485-Modbus |
30 |
備補水泵功率 |
RS485-Modbus |
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10 |
一次電動閥開口度 |
電動調節閥 |
4-20mA |
31 |
備補水泵電流 |
RS485-Modbus |
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11 |
二次網供水溫度 |
溫度傳感器 |
RS485-Modbus |
32 |
水箱水位 |
液位傳感器 |
4-20mA |
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12 |
二次網回水溫度 |
溫度傳感器 |
RS485-Modbus |
33 |
有功功率 |
電能表 |
RS485-Modbus |
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13 |
二次網供水壓力 |
壓力傳感器 |
RS485-Modbus |
34 |
無功功率 |
RS485-Modbus |
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14 |
二次網回水壓力 |
壓力傳感器 |
RS485-Modbus |
35 |
視在功率 |
RS485-Modbus |
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15 |
二次過濾器后壓力 |
壓力傳感器 |
RS485-Modbus |
36 |
總功率因數 |
RS485-Modbus |
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16 |
二次網泵出口壓力 |
壓力傳感器 |
RS485-Modbus |
37 |
U相電壓 |
RS485-Modbus |
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17 |
二次網瞬時流量 |
流量計 |
RS485-Modbus |
38 |
V相電壓 |
RS485-Modbus |
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18 |
二次網累計流量 |
RS485-Modbus |
39 |
W相電壓 |
RS485-Modbus |
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19 |
二次網主循環泵頻率 |
主循環泵變頻器 |
RS485-Modbus |
40 |
U相電流 |
RS485-Modbus |
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20 |
二次網主循環泵功率 |
RS485-Modbus |
41 |
V相電流 |
RS485-Modbus |
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21 |
二次網主循環泵電流 |
RS485-Modbus |
42 |
I相電流 |
RS485-Modbus |
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43 |
水浸報警 |
浸水傳感器 |
開關信號 |
通過觸摸屏HMI顯示上表所有參數，根據用戶需求可自行配置：就地遠程操作、水泵起停、一網閥手自動控制、上下限液位、補水壓力上下限等各種功能。
PLC系統可依據設定的參數自動運行：二次網溫度與一次網調節閥的PID調節；補水泵自動補壓；水箱自動補水；管網自動泄壓等功能。
系統硬件配置方案：
柜體上需配有鎖，所有鎖用同一把鑰匙。柜體外殼采用不小于2.0mm厚的鋼板，配件采用電焊或螺栓組裝。柜體裝配后先進行除銹酸洗、磷化處理、清洗，然后噴塑。依照加工要求，柜子應整潔布局合理，在制造設備之前應畫出圖紙并提供給買方。
防護等級應不低于IP54；控制柜配備巡檢按鈕，記錄巡檢時間及次數。
控制柜為成套供貨，除前述已有的設備外，全部配件均須全套配齊。并且應提供控制柜的外形圖、內部布置圖、設備及元器件清單等資料。
控制柜為單面前開門式，柜內設備、器件、配件等不允許采用背面緊固的方式安裝。
按電源種類分別設電源總開關，各用電回路分開關根據負荷情況選配。電源開關采用優質的小型空氣斷路器。
柜內繼電器采用優質的小型功率電磁繼電器，形式為插件式，接線插座采用螺栓壓接式。
24V直流電源采用高品質產品，紋波電壓小于50mV，正常使用容量小于其額定值的70%，輸出與輸入必須完全電隔離。
柜內配線應采用匯線槽方式，線芯截面積應根據通過的電流大小進行選配，配線顏色按信號種類，根據國家標準配置。接線端子應采用壓接式接線端子，接線時須按順序排號，并貼有端子標鑒，標簽不可擦除。AI回路必須配保險端子進行保護。
信號、屏蔽接地均應采用與柜體完全接地的銅排連接方式。
柜內應設有電源工作指示燈、控制器運行指示燈、門控照明燈、門控排風扇、門鎖等。
每個控制器柜對轄區的在線檢測儀表提供220VAC或24VDC工作電源。
柜內來自于室外的進線需有防雷設備（包括通訊線路，電源進線，儀表信號輸入，儀表供電線路）。
PLC采用西門子SMART200系列SR30，配置1ⅹ模擬量EM-AM03模塊、1ⅹSB-CM01/485擴展卡。
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SMART200 SR30基本技術參數 |
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外形尺寸（mm） |
110 x 100 x 81 |
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用戶 |
程序存儲區 |
18K字節 |
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存儲區 |
數據存儲區 |
12K字節 |
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保持存儲區 |
10K字節 |
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本機數字量I/O |
18輸入/12輸出 |
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信號板擴展 |
1 |
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信號模塊擴展 |
6 |
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高速計數器 |
6（全部） |
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脈沖捕捉輸入 |
14 （加信號板 16） |
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存儲卡 |
microSD卡（可選） |
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實時時鐘精度 |
± 120 秒 / 月 |
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實時時鐘保持時間 |
7天 典型值 / 6天 最小 |
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PID 回路 |
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供電能力（mA） |
最大 1400 mA(5 V DC) |
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TPC1031Ni，是以Cortex-A7多核CPU為核心、主頻1GHz的智能物聯網觸摸屏，該產品設計采用10.1英寸TFT液晶顯示屏，分辨率1024*600，四線電阻式觸摸屏。
2
MODBUS-ROUTER的SLAVE端配置有1路RJ45接口和一個RS485接口，支持TCP/IP及RS485-MODBSU RTU從站協議，主要用于與PLC（或上位機）連接。
2
MODBUS-ROUTER每個端口都采用電源隔離、光耦隔離，保護現場各類設備發生時也不會相互影響。
2
MODOUS-ROUTER每個COM端口均可配置不同的參數，支持多種MODBUS配置參數，支持MODBUS主站協議與各類儀表設備連接。
2
MODBUS-ROUTER可根據配置的參數自動完成數據讀寫，并將現場設備的數據信息映像至內存數據區域。
2
MODBUS-ROUTER配置的通訊故障寄存器，針對每條通訊指令的狀態都存有記錄，PLC(或上位機)可一次性的讀取每條指令的通訊狀態。
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基本參數 |
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外觀尺寸 |
266ⅹ95ⅹ50mm |
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安裝方式 |
導軌安裝 |
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供電電源 |
DC24V |
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通信端口 |
RJ45接口，10/100/1000M自適應，支持TCP/IP-Modbus從站協議 |
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Com0支持RS485-ModbusRTU從站協議 |
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Com1~8支持RS485-ModbusRTU主站協議 |
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Modbus命令 |
Com1~4支持4條通訊命令 |
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Com5~8支持6條通訊命令 |
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儀表供電 |
Com1-8支持雙路DC24V傳感器供電 |
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接線方式 |
卡簧式端子 |
壓力傳感器采用電阻橋式壓力傳感器和24位ADC，完全校準壓力，主要用于高分辨率和精確的壓力測量。
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基本參數 |
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供電電壓 |
DC24V |
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測量范圍 |
0~1600Kpa（0~1.6Mpa）絕對壓力 |
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測量精度 |
-20℃~0℃ |
±3Kpa |
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0℃~85℃ |
±2Kpa |
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電氣聯接方式 |
赫斯曼接頭 |
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通訊協議 |
RS485-ModbusRTU（從站協議） |
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IP防護 |
IP66 |
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安裝方式 |
G1/2螺紋 |
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基本參數 |
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供電電壓 |
DC24V |
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測量范圍 |
-20~125℃ |
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測量精度 |
-20℃~125℃ |
±0.5℃ |
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10℃~85℃ |
±0.1℃ |
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電氣聯接方式 |
赫斯曼接頭 |
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通訊協議 |
RS485-ModbusRTU（從站協議） |
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IP防護 |
IP66 |
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安裝方式 |
G1/2螺紋 |
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基本參數 |
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安裝形式 |
外夾式 |
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管徑 |
DN80-DN1000 |
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被測介質 |
充滿被測管道的水、污水及其它均質液體，懸浮物含量<10g |
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流速范圍 |
0m/s～12m/s（Vt=0.3m/s） |
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準確度等級 |
1.0級/1.5級 |
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環境溫度 |
-10℃~85℃ |
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環境濕度 |
≤85%RH |
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工作電源 |
DC12V~DC36V，1A |
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防護等級 |
IP65 |
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聲路數量 |
雙聲路 |
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基本參數 |
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材質 |
鑄鐵 |
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精度等級 |
2級 |
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工作溫度 |
0-30℃ |
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工作壓力 |
1.0Mpa |
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通訊接口 |
RS485-ModbusRTU |
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波特率 |
9600kbit/s |
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工作電源 |
DC12V~DC24V |
|
防護等級 |
IP65 |