基于西門子PROFINET的智能換熱站系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用

　　PROFIBUS是目前國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一，以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開放的標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，已成為最重要的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS符合RS485標(biāo)準(zhǔn)，也就是說PROFIBUS的物理介質(zhì)是RS485，因此電器PROFIBUS的傳輸距離受到傳輸速率的限制，總線的傳輸波特率9.6Kbit-12Mbit。在復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)PROFIBUS在傳輸速率、傳輸距離和抗干擾性能上還是率遜一籌。
　　PROFINET以IEEE802.3為基礎(chǔ)，采用100Mbit/s的快速以太網(wǎng)和交換技術(shù)。作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線（如PROFIBUS）技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。通過代理服務(wù)器技術(shù)，PROFINET可以無(wú)縫的集成現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS和其它總線標(biāo)準(zhǔn)。
　　PROFINET支持線性、星型、樹狀及環(huán)形構(gòu)架，為自動(dòng)化通信領(lǐng)域提供了高速傳輸通道和優(yōu)良的抗干擾介質(zhì)。如圖1所以，其功能包括8個(gè)主要方面：實(shí)時(shí)通訊、分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)安裝、IT標(biāo)準(zhǔn)和信息安全、故障安全和過程自動(dòng)化。

　　二、換熱站系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
　　目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上存在一些相關(guān)的控制系統(tǒng)，主要存在以下缺陷：
　?。?）精確性較高但沒有智能性：一些基于PLC技術(shù)的換熱站控制系統(tǒng)，將過去的機(jī)械控制設(shè)備更新為電子控制裝置，提高了控制的精確性，但某些控制參數(shù)仍然依靠工作人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)定。經(jīng)驗(yàn)值很顯然是不能滿足所有用戶的需求，這樣就不能保證熱資源的充分利用。
　　（2）控制缺乏實(shí)時(shí)性：換熱站管理人員按固定時(shí)間檢查各儀表參數(shù)，然后根據(jù)儀表數(shù)據(jù)設(shè)置控制參數(shù)，不能及時(shí)根據(jù)反饋調(diào)整控制參數(shù)，不能使供熱量與需熱量實(shí)時(shí)保持一致，造成熱量不足或浪費(fèi)。
　　（3）沒有實(shí)現(xiàn)換熱站的集中管理與控制：換熱站獨(dú)立管理，獨(dú)立控制，供熱質(zhì)量和節(jié)能減排效益因工作人員的經(jīng)驗(yàn)水平體現(xiàn)出較大差異。
　　近年來(lái)，國(guó)家提倡節(jié)能減排、低碳生活。所以對(duì)換熱站的智能化、節(jié)能減排要求也逐步的提高。由于每戶的位置不同、面積不同、人口數(shù)量不同、需要的熱量也不盡相同。有的用戶由于在管網(wǎng)的末端，所以熱量明顯的不夠。有的用戶在管網(wǎng)的前端，熱量過剩，有的甚至需要開門窗放熱。這樣就造成了熱量的大量浪費(fèi)。熱資源利用率也大大的降低。所以，分戶計(jì)量熱流量、室內(nèi)外溫度反饋、換熱站無(wú)人值守等也必將成為未來(lái)?yè)Q熱站系統(tǒng)發(fā)展的一種趨勢(shì)。
　　三、智能換熱站系統(tǒng)
　　智能換熱站系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　紅色箭頭所示為一次進(jìn)水和一次回水管路；藍(lán)色箭頭所示為二次進(jìn)水和二次回水管路；綠色箭頭為補(bǔ)水管路。循環(huán)泵和補(bǔ)水泵可根據(jù)供熱規(guī)模和用戶要求增加多個(gè)備用泵，工頻和變頻工作模式可選。
　　管網(wǎng)各處進(jìn)出水口都配有溫度和壓力傳感器。實(shí)時(shí)反饋溫度和壓力，真正的做到實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)管網(wǎng)各個(gè)部分泵的工作頻率和閥門開度，以確保熱用戶的室內(nèi)溫度平衡，既不會(huì)溫度不達(dá)標(biāo)，也不會(huì)熱量過剩，造成熱浪費(fèi)。
　　整個(gè)系統(tǒng)控制部分分成三個(gè)模塊。調(diào)節(jié)閥溫度控制、循環(huán)泵壓力控制和補(bǔ)水泵壓力控制。
　　1、調(diào)節(jié)閥溫度控制

　　調(diào)節(jié)閥的開度直接影響二次網(wǎng)的進(jìn)水溫度。系統(tǒng)可以手動(dòng)設(shè)定調(diào)節(jié)閥的開度，也可以根據(jù)二次網(wǎng)進(jìn)水溫度的設(shè)定值與二次網(wǎng)進(jìn)水溫度當(dāng)前值進(jìn)行PID計(jì)算。調(diào)節(jié)結(jié)果是，二次網(wǎng)進(jìn)水溫度達(dá)到設(shè)定值，調(diào)節(jié)閥開度維持在一個(gè)恒定值。