淺談熱力站控制系統設計范文

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摘要:隨著科技的發展和社會的進步，城市居民對生活質量也有了更高的要求。地熱作為目前大多數小區集中供暖的主要手段，能夠讓住戶在冬天不感到寒冷。集中供暖會出現溫度不合適的情況，過冷過熱都會導致用戶不舒服，使用科學高效的控制系統，能夠精確合理的調節溫度和供水壓力等參數，保證達到最佳的供暖效果，最好的用戶體驗。一般來說，小區的集中供暖主要有兩大原則，就地控制和集中協調原則。控制算法主要為閉環式PID控制控制器IC選用西門子S7-200系列PLC。本文通過對熱力站控制系統的構成和功能簡述，介紹了編程軟件及程序結構的組成，包括軟件編程和硬件結構，最后闡述了可編程控制器的PID指令，實現了對本地監控系統的整體介紹。

關鍵詞:小區熱力站;控制系統設計;PID控制算法;PLC編程

1熱力站控制系統的構成和功能

熱力站的控制器IC是西門子公司的S7-200的PLC芯片，該芯片的主要參數如下:芯片CPU型號為226CN，該CPU具有24輸入/16輸出共40個數字量I/O點，可擴展成7個模塊，最大具有35路模擬量I/O或248路數字量I/O，具有PID控制器，6個獨立的30kHz高速計數器，26K字節程序和數據存儲空間，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，2個RS485通訊/編程口，有MPI通訊協議、PPI通訊協議和自由方式通訊能力。本小區控制系統根據統計的模擬量I/O點數與數字量I/O點數，擴展的模塊包括3個EM235CN(4路模擬量輸入/1路模擬量輸出)、2個EM232(2路模擬量輸出);由于熱力站與控制中心之間選擇了無線通信的方式，所以另外還有GPRS通信模塊SI-NAUTMD720-3和與之配套的天線。上述是西門子西門子公司S7-200PLC芯片的主要參數，以及小區熱力控制系統需要用到的芯片模塊。其中，CPU是控制系統的大腦，起著信息采集、數據分析，并根據編程控制指令針對不同的供熱情況適時作出相應的管理反應。控制系統還要通過CPU既與計算機監控中心相連，保證工作人員能夠實時掌握、監控供熱情況，又要求與熱力信息傳感器無線連接，保證信息采集和分析準確無誤。本控制系統使用Port1口連接本地計算機，實現管理人員的集中監控，而Port0口連接GPRS無線模塊MD720-3，實現與中心控制室的信息傳遞。

2編程軟件及程序結構的組成

2．1編程軟件的介紹

本控制系統使用的控制芯片是西門子公司的S7-200PLC，使用編程軟件STEP7--Micro/WIN，該軟件是西門子公司開發的專門針對S7-200PLC的編程工具，借助Windows系統平臺，給用戶提供全面的、可靠的、高效的、便捷的編程環境，使得編程更加快捷、簡單，使得S7-200PLC芯片適用范圍更加廣泛。該軟件空間占有量小、編程效率高、上手容易、維護簡單，重視用戶體驗，保證代碼質量，讓軟件能更好的與硬件相結合，達到系統控制的目的。

2．2S7-200的編程結構

S7-200PLC的控制程序由主程序、子程序和中斷程序組成。主程序是整個算法的主要部分，是編程思路和想法的集中體現;子程序是主程序的補充和發展，將主程序中的關鍵部分模塊化，形成引用式編程，大大簡化程序的內容，提高程序可讀性和可移植性;中斷服務程序是獨立在主程序和子程序之外的程序，所謂中斷，就是當CPU接到優先級高的程序指令時，暫停當前正在處理程序體，轉向高級指示，中斷完成后，再接著之前的程序繼續運行，大大提高了程序的執行效率。

3可編程控制器中的PID指令

3．1PID算法

如今科技的發展強調了工業或機械的自動控制，自動控制能夠極大的減輕使用者的勞動，并提供更為高效、準確的實時控制，這些都是一般人力所無法完成的。自動控制是建立在控制器發展的基礎上的，通過對控制器進行合理編程，使得控制器能夠擁有一定的自主采集、分析、決策的能力，能夠根據實際狀況做出合理反應。PID是一種被廣泛應用與溫度、流量、速度等工業領域的重要控制算法，PID算法中P是指Proportion，比例控制;I是Integration，積分控制;D是Differentiation，微分控制。比例單元、積分單元和微分單元的結合使用能夠達到自動控制的優化和完善。PID算法是一種算法簡單、可移植性強、可實施性強的重要自動控制算法。通過對比例項、積分項和微分項的靈活、合理調節，使得理論輸入和實際輸出之間盡可能的達到最優化。比例項是輸出與輸入之間的一個比例關系，通過調節比例項能夠讓系統輸出根據輸入的實際狀況改變，由于系統總存在滯后性，比例項不一定為1，很多時候往往不為1，而是通過加大比例項系數提高系統的反應能力。

3．2PLC中的PID指令

PID控制器就是建立在PID控制算法的基礎上的控制工具。經過對采樣周期T、比例參數Kp、積分參數Ki、微分參數Kd的控制調節，達到最好的控制效果。S7-200PLC擁有自帶的PID控制器，能夠更加高效的進行程序編寫和運行。PID運算指令是根據表格(TBL)中的輸入和設置信息對LOOP指定的回路執行PID環路計算的指令。

4小結

熱力站的控制系統是整個供熱系統的核心，是系統的大腦，監視和控制著整個熱力系統工作狀況。控制系統是根據熱力系統的各個傳感器傳遞回來的信號、信息進行系統自動分析，對每個參數校對監管，再通過控制器對小區熱力狀況進行控制，保證了小區供熱的合理性和居民的舒適度。

參考文獻:

［1］李飛．熱力站二次系統節能改造方法研究［D］．北京建筑大學，2013．

［2］李愛麗．小區熱力站的控制系統設計芻議［J］．中國新技術新產品，2013，(07):115.

作者：張瑩祺 單位：吉林省新聞出版廣電局三三一臺