一、項目情況

1、項目概括

 在現有熱網監(jiān)控平臺基礎上，設計完成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、調試（含監(jiān)控中心組態(tài)、聯調）、試運，即交鑰匙工程。負責技術培訓和售后服務（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。

 據現場對去年安裝自控點的考察，熱網監(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--移動網絡數據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據，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，其經濟發(fā)展早已到了由粗放向集約升級轉型的時代；作為基礎設施之一的城鎮(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（自熱源生產供應、干支管網輸配、熱力站房轉換、庭院管網平衡至用戶實際需求）全過程的科學調控。

因此，本次工程建設的的總體目標是:

●實現公司生產運行數據的信息化、集中化管理，提高數據的有效性、一致性和共享性。

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

●通過氣象管理進行合理的熱量調度，實現管網的水力平衡，節(jié)能降耗。

●進行能耗分析考評，考核各供熱站的管理質量，能耗分析可為領導決策提供數據支持。

●建成全國一流的供熱運行調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

熱網監(jiān)控平臺于2015年建成，系統(tǒng)采用了先進的體系結構和軟硬件技術，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上擴建，從而達到既滿足現階段工作對系統(tǒng)水平和能力的要求，又能夠在今后數年內保持其技術的實用性，從而保護投資的有效性。

可靠性原則

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

數據交換、業(yè)務集成和信息展現所處理、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，數據交換、業(yè)務集成和信息展現承受著大批量的關鍵性數據的流轉、交換和存儲，系統(tǒng)的可靠性將是系統(tǒng)建設需要重點考慮的問題。

開放性和互操作性

信息系統(tǒng)建設的根本目的在于信息交換，因此在系統(tǒng)建設中采用的各項軟、硬件技術和產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實際情況進行調整;同時系統(tǒng)應提供簡潔、明快的操作接口，與現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計技術，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)的設計、硬件設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，同時考慮到現場已經具備的條件，對現有的設備進行驗證，對不符合標準的予以更換，對符合標準的保留使用。 

熱網運行數據的實時監(jiān)測

系統(tǒng)設備的遠程控制

熱網運行數據分析、存儲、應用

系統(tǒng)多工況的運行調度

系統(tǒng)運行故障診斷、報警處理等

2）、熱網監(jiān)控系統(tǒng)：

  “熱網監(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，更可借助其他相關系統(tǒng)數據的無縫連接，便于從全局的角度對實時、歷史數據進行深度關聯分析，并從海量的數據中挖掘出對供熱節(jié)能有價值的信息。

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

2.1）、“熱網監(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，尚更為關注：

1)系統(tǒng)失水耗熱量

2)水力失調度

3)系統(tǒng)能耗綜合指標的分析管理

4)調節(jié)閥、熱量表和流量計的準確選型與設計

5)系統(tǒng)失水快速預警與處置

6)自控失效報警

7)設備綜合運行管理

8)無人值守換熱站的侵入、浸水等安控

9)換熱器性能參數評估

10)熱網運行參數的辨識和優(yōu)化

11)系統(tǒng)多工況調度策略的預置

2.2.1）管網平衡分析：

通過管網示意圖模式，實時監(jiān)測管網各個站點運行壓力及溫度、熱量、流量等參數，整體把握關鍵運行數據，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，對管網壓差、溫差進行分析，如有站點偏離管網平衡運行的壓差、溫差，系統(tǒng)自動閃爍報警提示操作人員。

2.2.2）管網負荷預測：

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

2.2.3） 工藝監(jiān)控畫面：

1）工藝運行參數監(jiān)測

根據現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，能夠對現場的工藝過程畫面進行瀏覽，了解生產運行的狀況、獲知關鍵性的數據：如一、二次網供回水壓力、溫度、流量、熱力等參數，以及設備的實時運行狀態(tài)，如一次回水調節(jié)閥的開度、循環(huán)泵電流、頻率及PID參數等。

2）設備遠程控制

用戶的操作更加形象和簡單，操作員可以點擊畫面中的設備，就可以彈出操作面板，具備相關權限的操作人員可以對設備進行遠程啟停或是運行參數的在線修改設置，達到遠程調控的目的。

 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控記錄，便于對調控方案進行查詢監(jiān)督。

 4）參數遠程設置

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，便于用戶根據自己的供熱狀況合理選擇。所有參數修改以及控制邏輯選擇，都可以通過遠程參數設置，而無需到現場。

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設備臺賬，例如：該換熱站供熱范圍，設計供熱能力，實際供熱面積，換熱站設備信息，負責人及聯系方式，設備臺賬等多種信息，便于相關人員全面掌握。  

2.2.4）數據展示：

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

   趨勢曲線不僅具有多繪圖區(qū)、多數據軸、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)，數據報表是生產過程中必不可少的一個部分，利用報表系統(tǒng)可將生產過程中產生的實時和歷史數據記錄并查詢，以一定格式輸出給用戶。

2.2.5）能耗分析：

   能耗分析功能能夠對時間段內各個站點的用熱量、用電量、補水量進行統(tǒng)計與數據對比分析，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據依據；有利于運行人員針對性解決能耗高的換熱站問題，實現節(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獲知運行過程中設備故障/保養(yǎng)維護信息和將要產生的生產事故信息。設備故障/保養(yǎng)維護報警：當運行過程中設備一旦發(fā)生故障時，或當設備需要保養(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場對設備進行維修、保養(yǎng)。生產事故預警：當供回水流量、溫度等一旦達到設定的預警值時，就會彈出預警對話框，提醒操作人員及時對生產狀況進行調整，預防事故的發(fā)生。

   報警預警設有優(yōu)先級管理，各類報警預警進行精確判斷，實現故障自動報警、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）通訊網絡檢測

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

2.2.8）資料管理：

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

2.2.9）系統(tǒng)安全與管理：

根據組織結構特點可以設置不同的用戶權限，如管理者、工程師、現場值班人員。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)里的操作權限。系統(tǒng)為每個角色定義可訪問及操作的內容范圍，保證系統(tǒng)信息的安全，尤其是生產運行管理的核心數據安全。

 4.2.2.10）WEB發(fā)布功能：

通過Web發(fā)布服務器實現系統(tǒng)的網絡發(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畫面中用戶能夠對數據進行瀏覽，包括實時數據、歷史數據、報警數據以及事件數據，對于具有操作權限的用戶還可以進行相關操作，沒有權限的人無法進行數據訪問

2.2.11）交接班管理：

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

值班人員的調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換的主要場所，換熱站單系統(tǒng)典型控制流程圖

由于現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。對其他方面改造設想如下：

2.3.1、所有自控站的控制器、傳感器、變頻器、執(zhí)行機構及通訊模塊組成熱網監(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)行機構完成對混水站和其它現場設備的數據采集和控制功能。控制器能與電氣控制柜及工藝配合實現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通道與熱力調度中心系統(tǒng)相連，若某一控制器發(fā)生故障，熱力調度中心系統(tǒng)也可以保持正常的運行。

2.3.2、自控站應采用變頻調速技術（預留該接口）和PLC智能控制技術。其控制部分主要由變頻器、可編程序邏輯控制器、信號轉換單元、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)質產品組成。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；實現多站點聯網控制，全自動轉換，全自動無人值守控制。

2.3.3、自控站內主要控制功能

1) 參數測量

主要完成熱網現場過程的模擬量（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議( OPC )，具有10BaseT RJ45通訊口，支持TCP/IP協議、Modbus 協議、CJ/T188協議，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)調節(jié)

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

5）二次網壓差閉環(huán)調節(jié)（預留該接口）

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

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) 遠程控制調節(jié)功能

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

10) 組態(tài)功能

RTU的站名、站號、物理量轉換公式、限值均可在監(jiān)控中心和現場進行組態(tài)上裝和下載。控制器應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 

根據室外溫度和供水溫度設定值，設定供水溫度曲線或平移已有曲線。

12)報警控制功能

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

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手動控制，或者通過監(jiān)控系統(tǒng)進行遠端控制。

14)設備聯鎖：

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

14.1循環(huán)泵聯鎖：

循環(huán)泵設有連鎖保護：

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，可通過聯鎖開關解鎖（在啟�？刂粕献鱿拗疲�。

14.1.2  二級網回水壓力超低時，防止循環(huán)泵抽空，循環(huán)泵控制輸出為0（注：二級網回水壓力超低時停泵，為防止頻繁啟泵停泵現象產生，影響循環(huán)泵壽命，故當二級網回水壓力超低停泵后，二級網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 溫控閥聯鎖：

（1）系統(tǒng)斷電時自動關閉溫控閥。

（2）循環(huán)泵在停止狀態(tài)時自動關閉溫控閥。

（3）二次供水溫度超高時自動關閉溫控閥。

15） 緊急停機：

為應付突發(fā)狀況，必須觸摸屏上醒目位置設置“緊急停機”按鈕。當出現緊急情況時，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，在現場的觸摸屏上設置巡檢的確認按鈕，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，使耗電量數據能夠上傳到控制中心。

18）自動除濕功能

根據環(huán)境濕度變化，完成自動除濕功能。要求高效、節(jié)能。

換熱站主要設備表

三、  通用設計原則

3.1、本次工程設計主要依據為：

《供熱計量技術規(guī)程》（JGJ173-2009）

《城鎮(zhèn)供熱管網設計規(guī)范》（CJJ34-2010）

《城市供熱管網工程施工及驗收規(guī)范》

《城市熱力網設計規(guī)范》

《城市供熱管網工程質量檢驗評定標準》

《供熱工程術語》

3.2、遵循的標準：

在熱網監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)硬件及應用軟件的設計、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會

NEMA：國家電氣制造廠協會

IES：照明工程師協會