一、項目情況

1、項目概括

 在現(xiàn)有熱網(wǎng)監(jiān)控平臺基礎(chǔ)上，設(shè)計完成50個自控站的自動化控制系統(tǒng)，電源進線、配電、防雷、接地、站房照明系統(tǒng)也包含在其中。自控站按照混水站自控系統(tǒng)配置設(shè)計，只是本期不配置混水泵及其動力裝置，自控站預留混水泵控制接口。負責對控制系統(tǒng)安裝、調(diào)試（含監(jiān)控中心組態(tài)、聯(lián)調(diào)）、試運，即交鑰匙工程。負責技術(shù)培訓和售后服務（包括系統(tǒng)升級）,提供PLC控制器邏輯編程及組態(tài)中文說明書、變頻器中文說明書、控制系統(tǒng)安裝運行維護說明書。

 據(jù)現(xiàn)場對去年安裝自控點的考察，熱網(wǎng)監(jiān)控平臺于2015年建成，由山東瑯卡博能源科技股份有限公司承建。下位控制系統(tǒng)采用美國羅克韋爾（ROCKWELL）公司Micro850系列PLC控制器，上位機控制軟件采用北京亞控公司KingSCADA軟件，熱力站控制器通過無線4G-VPN--移動網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)專線的方式與上位機進行通訊。本次50個自控點盡量做到與原有系統(tǒng)一致,在原有上位機平臺增加此次50個自控點的管理畫面及運行數(shù)據(jù)，這樣方便用戶對自控系統(tǒng)的管理及維護。

2、項目目標

 今日之中國，其經(jīng)濟發(fā)展早已到了由粗放向集約升級轉(zhuǎn)型的時代；作為基礎(chǔ)設(shè)施之一的城鎮(zhèn)集中供熱，也將跨入信息化管理的階段，更是智慧城市重要組成部分。

供熱節(jié)能是一項綜合系統(tǒng)工程，它需要（自熱源生產(chǎn)供應、干支管網(wǎng)輸配、熱力站房轉(zhuǎn)換、庭院管網(wǎng)平衡至用戶實際需求）全過程的科學調(diào)控。

因此，本次工程建設(shè)的的總體目標是:

●實現(xiàn)公司生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)的信息化、集中化管理，提高數(shù)據(jù)的有效性、一致性和共享性。

●通過對數(shù)據(jù)的分析，提供給相關(guān)人員作為參考，從而達到科學調(diào)度、節(jié)能增效、減少事故的效果。并且能提高各部門的協(xié)同能力、工作效率、應急能力。

●通過氣象管理進行合理的熱量調(diào)度，實現(xiàn)管網(wǎng)的水力平衡，節(jié)能降耗。

●進行能耗分析考評，考核各供熱站的管理質(zhì)量，能耗分析可為領(lǐng)導決策提供數(shù)據(jù)支持。

●建成全國一流的供熱運行調(diào)度管理的綜合性服務平臺。

二、平臺擴建方案：

本方案遵循以下幾個基本原則

穩(wěn)定性原則

熱網(wǎng)監(jiān)控平臺于2015年建成，系統(tǒng)采用了先進的體系結(jié)構(gòu)和軟硬件技術(shù)，滿足目前以及將來相當一段時間對系統(tǒng)的需求。因此本次50個自控點就在原有平臺的基礎(chǔ)上擴建，從而達到既滿足現(xiàn)階段工作對系統(tǒng)水平和能力的要求，又能夠在今后數(shù)年內(nèi)保持其技術(shù)的實用性，從而保護投資的有效性。

可靠性原則

數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的可靠性和安全性對一個應用系統(tǒng)是至關(guān)重要的，因此對于信息系統(tǒng)來說，要充分考慮到可能出現(xiàn)的問題，必須把這一原則作為極為重要因素考慮。

數(shù)據(jù)交換、業(yè)務集成和信息展現(xiàn)所處理、傳送和管理的信息，可能涉及到不同部門和系統(tǒng)的秘密或敏感信息，此類信息處理和傳遞的任何環(huán)節(jié)如果出現(xiàn)漏洞，其損失將是巨大的。因此，系統(tǒng)的安全性將是十分重要的原則。其次，數(shù)據(jù)交換、業(yè)務集成和信息展現(xiàn)承受著大批量的關(guān)鍵性數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)、交換和存儲，系統(tǒng)的可靠性將是系統(tǒng)建設(shè)需要重點考慮的問題。

開放性和互操作性

信息系統(tǒng)建設(shè)的根本目的在于信息交換，因此在系統(tǒng)建設(shè)中采用的各項軟、硬件技術(shù)和產(chǎn)品必須符合開放性原則，符合當前國際標準或者事實上的國際標準。

系統(tǒng)的實用性

根據(jù)業(yè)務實際需求，高效實用地滿足企業(yè)業(yè)務管理的具體要求，并能充分解決系統(tǒng)應用過程中遇到的其它問題。系統(tǒng)將提供一體化管理模式和部分分開的管理模式，各種模式均可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整;同時系統(tǒng)應提供簡潔、明快的操作接口，與現(xiàn)有流行軟件的接口風格一致，以便業(yè)務人員使用方便;系統(tǒng)管理的信息包括文本、圖形、圖像等多種信息，系統(tǒng)能準確快速地處理各種媒體信息存儲的一致性和媒體信息的同步傳輸。

可擴充性和升級能力

系統(tǒng)采用較少底層編程和面向服務設(shè)計技術(shù)，對于其可擴充性和升級能力是強有力的支持。

可維護性

從應用系統(tǒng)的設(shè)計、硬件設(shè)備的選型等方面考慮通用性、開放性，在系統(tǒng)局部發(fā)生故障時，運行維護人員能盡快發(fā)現(xiàn)并能及時處理，避免故障擴大并快速恢復正常運行。具有在線的修改能力，提供遠程可維護功能。

本方案對系統(tǒng)標準和實施步驟進行統(tǒng)一規(guī)劃，避免以后的系統(tǒng)擴展帶來的二次投資，同時考慮到現(xiàn)場已經(jīng)具備的條件，對現(xiàn)有的設(shè)備進行驗證，對不符合標準的予以更換，對符合標準的保留使用。 

熱網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測

系統(tǒng)設(shè)備的遠程控制

熱網(wǎng)運行數(shù)據(jù)分析、存儲、應用

系統(tǒng)多工況的運行調(diào)度

系統(tǒng)運行故障診斷、報警處理等

2）、熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)：

  “熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)”（SCADA)，將為客戶節(jié)能服務體驗提供強大的支撐。除了系統(tǒng)本身具有完善的功能外，更可借助其他相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的無縫連接，便于從全局的角度對實時、歷史數(shù)據(jù)進行深度關(guān)聯(lián)分析，并從海量的數(shù)據(jù)中挖掘出對供熱節(jié)能有價值的信息。

    熱源、熱力站是熱力系統(tǒng)中保障熱能轉(zhuǎn)換供應的兩個關(guān)鍵節(jié)點；而熱網(wǎng)運行監(jiān)控系統(tǒng)是保障其實時、安全、經(jīng)濟運行的最佳手段。

2.1）、“熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)”的獨特特點：

本系統(tǒng)除了具足一些常規(guī)功能外，尚更為關(guān)注：

1)系統(tǒng)失水耗熱量

2)水力失調(diào)度

3)系統(tǒng)能耗綜合指標的分析管理

4)調(diào)節(jié)閥、熱量表和流量計的準確選型與設(shè)計

5)系統(tǒng)失水快速預警與處置

6)自控失效報警

7)設(shè)備綜合運行管理

8)無人值守換熱站的侵入、浸水等安控

9)換熱器性能參數(shù)評估

10)熱網(wǎng)運行參數(shù)的辨識和優(yōu)化

11)系統(tǒng)多工況調(diào)度策略的預置

2.2.1）管網(wǎng)平衡分析：

通過管網(wǎng)示意圖模式，實時監(jiān)測管網(wǎng)各個站點運行壓力及溫度、熱量、流量等參數(shù)，整體把握關(guān)鍵運行數(shù)據(jù)，了解各換熱站的運行概況，達到一目了然，掌控全局的效果。同時，對管網(wǎng)壓差、溫差進行分析，如有站點偏離管網(wǎng)平衡運行的壓差、溫差，系統(tǒng)自動閃爍報警提示操作人員。

2.2.2）管網(wǎng)負荷預測：

    系統(tǒng)可以根據(jù)未來3天的天氣情況，根據(jù)我們供熱面積及室內(nèi)達標溫度等情況，提前預測供熱管網(wǎng)運行所需的熱量、流量、供水溫度等，從而，對調(diào)度人員調(diào)控提供數(shù)據(jù)參考來控制換熱站運行。

2.2.3） 工藝監(jiān)控畫面：

1）工藝運行參數(shù)監(jiān)測

根據(jù)現(xiàn)場工藝流程繪制的工藝流程圖，能夠滿足用戶的視覺需求，達到身臨現(xiàn)場的效果。工藝監(jiān)控可以使得工作人員直觀的了解各換熱站的運行情況，能夠?qū)ΜF(xiàn)場的工藝過程畫面進行瀏覽，了解生產(chǎn)運行的狀況、獲知關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)：如一、二次網(wǎng)供回水壓力、溫度、流量、熱力等參數(shù)，以及設(shè)備的實時運行狀態(tài)，如一次回水調(diào)節(jié)閥的開度、循環(huán)泵電流、頻率及PID參數(shù)等。

2）設(shè)備遠程控制

用戶的操作更加形象和簡單，操作員可以點擊畫面中的設(shè)備，就可以彈出操作面板，具備相關(guān)權(quán)限的操作人員可以對設(shè)備進行遠程啟�；蚴沁\行參數(shù)的在線修改設(shè)置，達到遠程調(diào)控的目的。

 3）本站報警及操作查詢

系統(tǒng)針對每個站點，提供單獨的報警及事件查詢功能，用戶可以隨時查詢該站點的報警信息，以及該站的操作記錄，便于管理人員掌握每個站點的運行情況以及操作調(diào)控記錄，便于對調(diào)控方案進行查詢監(jiān)督。

 4）參數(shù)遠程設(shè)置

我們提供的無人值守控制器具備多種溫度曲線和分時段控制功能，以及供水溫度控制、回水溫度控制或是平均溫度控制等多種控制邏輯，便于用戶根據(jù)自己的供熱狀況合理選擇。所有參數(shù)修改以及控制邏輯選擇，都可以通過遠程參數(shù)設(shè)置，而無需到現(xiàn)場。

5）站房信息簡介

     在每個換熱站中，用戶都可以查看該換熱站的供熱信息情況以及站房內(nèi)設(shè)備臺賬，例如：該換熱站供熱范圍，設(shè)計供熱能力，實際供熱面積，換熱站設(shè)備信息，負責人及聯(lián)系方式，設(shè)備臺賬等多種信息，便于相關(guān)人員全面掌握。  

2.2.4）數(shù)據(jù)展示：

   系統(tǒng)提供多種數(shù)據(jù)分析展示方式，如趨勢曲線、報表、柱狀圖等，滿足不同的需求，實現(xiàn)多方位的數(shù)據(jù)展示分析。

   趨勢曲線不僅具有多繪圖區(qū)、多數(shù)據(jù)軸、多時間軸，并且能夠進行實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線在線轉(zhuǎn)換，可以方便的進行個性化趨勢曲線的查詢、對比分析。

   報表系統(tǒng)，數(shù)據(jù)報表是生產(chǎn)過程中必不可少的一個部分，利用報表系統(tǒng)可將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的實時和歷史數(shù)據(jù)記錄并查詢，以一定格式輸出給用戶。

2.2.5）能耗分析：

   能耗分析功能能夠?qū)�時間段內(nèi)各個站點的用熱量、用電量、補水量進行統(tǒng)計與數(shù)據(jù)對比分析，能夠分析出各個站點的平均單位能耗，為管理人員分析考核各個換熱站能耗提供了數(shù)據(jù)依據(jù)；有利于運行人員針對性解決能耗高的換熱站問題，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

2.2.6）預警預警功能：

   報警預警可使操作人員第一時間內(nèi)獲知運行過程中設(shè)備故障/保養(yǎng)維護信息和將要產(chǎn)生的生產(chǎn)事故信息。設(shè)備故障/保養(yǎng)維護報警：當運行過程中設(shè)備一旦發(fā)生故障時，或當設(shè)備需要保養(yǎng)維護是，相應的區(qū)域顯示閃爍同時伴隨報警語音的提示，提醒維護人員及時到達現(xiàn)場對設(shè)備進行維修、保養(yǎng)。生產(chǎn)事故預警：當供回水流量、溫度等一旦達到設(shè)定的預警值時，就會彈出預警對話框，提醒操作人員及時對生產(chǎn)狀況進行調(diào)整，預防事故的發(fā)生。

   報警預警設(shè)有優(yōu)先級管理，各類報警預警進行精確判斷，實現(xiàn)故障自動報警、事故自動預警，并顯示所有報警預警列表及詳細的報警預警信息。支持多種報警方式，如語音報警、閃爍報警，滿足用戶的視聽需求。

2.2.7）通訊網(wǎng)絡(luò)檢測

   系統(tǒng)能夠自動檢測網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，當某一個站點通訊故障，無法采集數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)會自動報警，提示操作人員進行相應處理；系統(tǒng)同時具備網(wǎng)絡(luò)自恢復功能，如果不是設(shè)備損壞，系統(tǒng)會嘗試進行數(shù)據(jù)恢復，最大限度保持網(wǎng)絡(luò)通訊暢通。

2.2.8）資料管理：

   系統(tǒng)提供電子資料管理功能，用戶可以根據(jù)需要，隨時查找各個換熱站的竣工資料或是設(shè)備臺賬等資料，便于各部門協(xié)同合作。

2.2.9）系統(tǒng)安全與管理：

根據(jù)組織結(jié)構(gòu)特點可以設(shè)置不同的用戶權(quán)限，如管理者、工程師、現(xiàn)場值班人員。每個用戶可以對應一個角色也可以對應多個角色，用戶角色的變化直接影響到其在系統(tǒng)里的操作權(quán)限。系統(tǒng)為每個角色定義可訪問及操作的內(nèi)容范圍，保證系統(tǒng)信息的安全，尤其是生產(chǎn)運行管理的核心數(shù)據(jù)安全。

 4.2.2.10）WEB發(fā)布功能：

通過Web發(fā)布服務器實現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，可通過IE瀏覽器進行工藝畫面的瀏覽，可隨時隨地進行工藝畫面的監(jiān)控。實現(xiàn)了對客戶信息服務的動態(tài)性、實時性和交互性，在Web畫面中用戶能夠?qū)��?shù)據(jù)進行瀏覽，包括實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)以及事件數(shù)據(jù)，對于具有操作權(quán)限的用戶還可以進行相關(guān)操作，沒有權(quán)限的人無法進行數(shù)據(jù)訪問

2.2.11）交接班管理：

管理人員可為各個部門如何調(diào)度中心和執(zhí)行部門制定班次，分配班組人員，相關(guān)人員按照制定的計劃進行交接班。

值班人員的調(diào)度記錄和值班日志會自動保存在系統(tǒng)中。交接班時，接班人員能夠看到上一班的工作記錄，讓接班人員清楚的獲取信息完成交接班工作。值班人員可以隨時查看了解當前和歷史值班詳細資料，便于及時發(fā)現(xiàn)問題解決問題。

2.3）換熱站控制系統(tǒng)

換熱站是供熱工程熱能轉(zhuǎn)換的主要場所，換熱站單系統(tǒng)典型控制流程圖

由于現(xiàn)有的換熱站就地控制系統(tǒng)品牌采用ROCKWELL AB800系列，此次50個自控站盡量統(tǒng)一采用標準化配置，為后期的維護和運行打下堅實的基礎(chǔ)。對其他方面改造設(shè)想如下：

2.3.1、所有自控站的控制器、傳感器、變頻器、執(zhí)行機構(gòu)及通訊模塊組成熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的遠程終端站（RTU），RTU通過與其相連的儀表和執(zhí)行機構(gòu)完成對混水站和其它現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制功能�？刂破髂芘c電氣控制柜及工藝配合實現(xiàn)熱力站的全自動控制，能夠安全啟停機組，達到無人值守。所有的RTU通過中國移動無線4G-VPN通道與熱力調(diào)度中心系統(tǒng)相連，若某一控制器發(fā)生故障，熱力調(diào)度中心系統(tǒng)也可以保持正常的運行。

2.3.2、自控站應采用變頻調(diào)速技術(shù)（預留該接口）和PLC智能控制技術(shù)。其控制部分主要由變頻器、可編程序邏輯控制器、信號轉(zhuǎn)換單元、交流接觸器單元、隔離繼電器單元、熱繼電器保護單元、控制測量儀表等優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品組成。具有全自動/手動切換功能；電機故障切換功能；過壓、過流、過載、過熱等保護功能和故障自診斷功能；實現(xiàn)多站點聯(lián)網(wǎng)控制，全自動轉(zhuǎn)換，全自動無人值守控制。

2.3.3、自控站內(nèi)主要控制功能

1) 參數(shù)測量

主要完成熱網(wǎng)現(xiàn)場過程的模擬量（如溫度、壓力、流量、熱量、電量等）、狀態(tài)量的測量、并完成相應的物理量的上下限比較、PID運算、邏輯運算等功能。

2) 通訊功能

控制器具有通訊功能，并且采用開放的通訊協(xié)議( OPC )，具有10BaseT RJ45通訊口，支持TCP/IP協(xié)議、Modbus 協(xié)議、CJ/T188協(xié)議，控制器應帶有RS485接口，能與超聲波熱量表、電量表通訊。

3) 混水泵控制 （預留該接口）

支持混水泵一用一備，可以就地/遠程手動切換,也可以自動定期切換,變頻器采取一拖二配置

4) 二次供水溫度閉環(huán)調(diào)節(jié)

控制器應能以閉環(huán)的方式控制調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)一次水的流量，以保證二次網(wǎng)所需的供水溫度。當管網(wǎng)負荷過大或供熱不足時，控制器控制調(diào)節(jié)閥使之起到流量控制器的作用以保證全網(wǎng)的水力平衡。

5）二次網(wǎng)壓差閉環(huán)調(diào)節(jié)（預留該接口）

控制器采集二次網(wǎng)供回、水壓力信號，與二次網(wǎng)壓差預設(shè)值比較，控制變頻器頻率輸出，使混水泵轉(zhuǎn)速隨之變化，從而使二次網(wǎng)壓差跟隨設(shè)定值。

6) 日歷、時鐘功能

7) 掉電保護功能

8) 顯示操作功能

控制器應具備中文顯示和操作界面。

9) 遠程控制調(diào)節(jié)功能

控制器除能在就地進行自動控制和調(diào)節(jié)外，還能在監(jiān)控中心的命令下和允許的范圍內(nèi)，對換熱子站和其它現(xiàn)場設(shè)備進行遠程控制和調(diào)節(jié)。

10) 組態(tài)功能

RTU的站名、站號、物理量轉(zhuǎn)換公式、限值均可在監(jiān)控中心和現(xiàn)場進行組態(tài)上裝和下載�？刂破鲬�使用不依賴于電源的存儲器存儲組態(tài)信息，并將組態(tài)信息上傳到監(jiān)控中心。

11) 環(huán)境溫度曲線補償功能 

根據(jù)室外溫度和供水溫度設(shè)定值，設(shè)定供水溫度曲線或平移已有曲線。

12)報警控制功能

通過觸摸屏可以設(shè)置報警體性質(zhì)和聯(lián)鎖保護之。當參數(shù)超過報警值時，PLC發(fā)出聲光報警信號進行提醒；當參數(shù)超過聯(lián)鎖值時，設(shè)備自動停止。

12.1報警值包括：

停電報警、二次供水壓力高、二次回水壓力低、二次供水溫度高、循環(huán)泵故障報警、補水泵故障報警。

12.2聯(lián)鎖值包括：

二次供水壓力超高、二次回水壓力超低、二次供水溫度超高。

13) 手動或遠端控制

可以通過操作面板實現(xiàn)手動控制，或者通過監(jiān)控系統(tǒng)進行遠端控制。

14)設(shè)備聯(lián)鎖：

為防止站內(nèi)運行時發(fā)生異常狀況造成管網(wǎng)以及設(shè)備受損，必須設(shè)置聯(lián)鎖保護。聯(lián)鎖保護大致分為循環(huán)泵聯(lián)鎖、溫控閥聯(lián)鎖。所有聯(lián)鎖保護必須設(shè)置單獨的投入和退出按鈕。

14.1循環(huán)泵聯(lián)鎖：

循環(huán)泵設(shè)有連鎖保護：

14.1.1  循環(huán)泵過電流或發(fā)生故障，停止運行循環(huán)泵并鎖死；只有查明原因后，可通過聯(lián)鎖開關(guān)解鎖（在啟�？刂粕献鱿拗疲�。

14.1.2  二級網(wǎng)回水壓力超低時，防止循環(huán)泵抽空，循環(huán)泵控制輸出為0（注：二級網(wǎng)回水壓力超低時停泵，為防止頻繁啟泵停泵現(xiàn)象產(chǎn)生，影響循環(huán)泵壽命，故當二級網(wǎng)回水壓力超低停泵后，二級網(wǎng)回水壓力需大于停泵值一定回差時，方可解除連鎖保護，

14.2 溫控閥聯(lián)鎖：

（1）系統(tǒng)斷電時自動關(guān)閉溫控閥。

（2）循環(huán)泵在停止狀態(tài)時自動關(guān)閉溫控閥。

（3）二次供水溫度超高時自動關(guān)閉溫控閥。

15） 緊急停機：

為應付突發(fā)狀況，必須觸摸屏上醒目位置設(shè)置“緊急停機”按鈕。當出現(xiàn)緊急情況時，按下“緊急停機”，選擇“確認”后，可以瞬間停止換熱站的運行。

16） 巡檢

為加強對巡檢人員的管理，在現(xiàn)場的觸摸屏上設(shè)置巡檢的確認按鈕，當巡檢人員到達時，按下按鈕，系統(tǒng)會自動記錄時間信息，加強維修人員的管理。

17）電量計量功能（預留該接口）

需通過通訊接口與控制器進行通訊，使耗電量數(shù)據(jù)能夠上傳到控制中心。

18）自動除濕功能

根據(jù)環(huán)境濕度變化，完成自動除濕功能。要求高效、節(jié)能。

換熱站主要設(shè)備表

三、  通用設(shè)計原則

3.1、本次工程設(shè)計主要依據(jù)為：

《供熱計量技術(shù)規(guī)程》（JGJ173-2009）

《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》（CJJ34-2010）

《城市供熱管網(wǎng)工程施工及驗收規(guī)范》

《城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》

《城市供熱管網(wǎng)工程質(zhì)量檢驗評定標準》

《供熱工程術(shù)語》

3.2、遵循的標準：

在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)硬件及應用軟件的設(shè)計、制造、檢驗、包裝、運輸均遵循下列主要標準：

GB ： 中國國家標準

JB :  國家機械部標準

IEC：國際電工委員會標準

DIN：德國工業(yè)標準

IEEE：電氣與電子工程師協(xié)會

NEMA：國家電氣制造廠協(xié)會

IES：照明工程師協(xié)會