供热系统控制功能模块

1、数据采样率波功能块
　　由于测量时干扰的存在或者测量参数本身波动较大，需要用到此功能块，能够滤掉突变的采样值，同时采用堆栈平均值的方法平滑处理数据采样。
 
2、室外温度采集及平滑处理功能块
　　室外温度的采集对于热负荷控制非常重要，直接应用室外温度采集值会有如下问题：
　　· 供热系统将频繁处于较大幅度的负荷变化之中；
　　· 由于供热系统的热惯性，会造成自控系统的振荡；
　　· 室外温度常常在短时间内出现尖峰幅值，供热参数也会经常出现尖峰幅值，不利于供热系统安全。
　　由于室外温度的变化并不会立即成为热负荷而影响室内温度的变化，而是经过了房间维护结构的蓄热和再放热过程后才成为热负荷。因此我们设计了一种算法将采集来的室外温度“方波化”、“滞后化”、“平滑化”。方波化的目的是维持室外温度的相对稳定，减少设备的动作；滞后化的目的是考虑供热系统和维护结构的热惯性作用，实际热负荷的变化滞后于室外温度的变化；平滑化的目的是考虑供热系统和维护结构的蓄热作用，实际热负荷的变化比室外温度的变化要平滑的多；
 
3、热量计算功能块
　　采用焓差法计算热量，对密度进行温度修正，计算精度通过了计量监督部门的认证。
 
4、调用PLC系统时钟功能块
　　获取PLC控制系统的时钟，能够实现分时控制功能，比如按照热用户的用热规律设置控制时钟、比如按照峰谷电价设置循环泵的控制时钟等。
 
5、孔板流量计体积流量计算功能块
　　可以替代孔板流量计的二次仪表，直接对差压变送器信号进行开方计算，并进行小信号切除，能够利用PLC准确计算孔板流量计的体积流量，计算精度通过了计量监督部门的认证。
 
6、阀门双DO加阀位反馈控制功能块
　　比较阀门控制设定值与阀位反馈值之间的偏差，控制开阀和关阀。根据不同阀门的动作特性调整控制精度，避免阀门动作反复振荡。
 
7、补水泵循环泵电磁阀的连锁保护控制功能块
　　根据水箱液位、二次回水压力、二次供水压力的上下限控制补水泵、循环泵的启停以及电磁阀的开关，保证热力系统和补水泵、循环泵等设备安全。
 
8、补水阀循环泵电磁阀的连锁保护控制功能块
　　根据水箱液位、二次回水压力、二次供水压力的上下限控制循环泵的启停以及补水阀、电磁阀的开关，保证热力系统和循环泵等设备安全。
 
9、调节阀温度控制PI控制功能块
　　根据热力系统中调节阀开度发生变化时温度变化的规律设置控制周期、比例常数、积分常数，一般不需要二次调整。同时为了防止控制设备的频繁动作，引入了控制死区。为了避免控制设备的大幅度振荡控制，引入了饱和。还设定了控制设备的*大值和*小值限定。
 
10、调节阀压力控制PI控制功能块
　　根据热力系统中调节阀开度发生变化时压力变化的规律设置控制周期、比例常数、积分常数，一般不需要二次调整。同时为了防止控制设备的频繁动作，引入了控制死区。为了避免控制设备的大幅度振荡控制，引入了饱和。还设定了控制设备的*大值和*小值限定。
 
11、补水球阀压力控制PI控制功能块
　　根据热力系统中电动球阀开度发生变化时压力变化的规律设置控制周期、比例常数、积分常数，一般不需要二次调整。同时为了防止控制设备的频繁动作，引入了控制死区。为了避免控制设备的大幅度振荡控制，引入了饱和。还设定了控制设备的*大值和*小值限定。
 
12、汽水换热器电动蝶阀液位控制PI控制功能块
　　根据汽水换热器热力系统中电动蝶阀开度发生变化时汽水换热器液位变化的规律设置控制周期、比例常数、积分常数，一般不需要二次调整。同时为了防止控制设备的频繁动作，引入了控制死区。为了避免控制设备的大幅度振荡控制，引入了饱和。还设定了控制设备的*大值和*小值限定。
 
13、直供混水系统中混水泵温度控制PI控制功能块
　　根据直供混水系统中混水泵频率发生变化时温度变化的规律设置控制周期、比例常数、积分常数，一般不需要二次调整。同时为了防止控制设备的频繁动作，引入了控制死区。为了避免控制设备的大幅度振荡控制，引入了饱和。还设定了控制设备的*大值和*小值限定。
 
14、增压泵压力控制PI控制功能块
　　根据增压泵发生变化时压力变化的规律设置控制周期、比例常数、积分常数，一般不需要二次调整。同时为了防止控制设备的频繁动作，引入了控制死区。为了避免控制设备的大幅度振荡控制，引入了饱和。还设定了控制设备的*大值和*小值限定。
 
15、循环泵压差控制PI控制功能块
　　根据循环泵发生变化时二次供回水压差变化的规律设置控制周期、比例常数、积分常数，一般不需要二次调整。同时为了防止控制设备的频繁动作，引入了控制死区。为了避免控制设备的大幅度振荡控制，引入了饱和。还设定了控制设备的*大值和*小值限定。
 
16、循环泵温差控制PI控制功能块
　　根据循环泵发生变化时二次供回水温差变化的规律设置控制周期、比例常数、积分常数，一般不需要二次调整。同时为了防止控制设备的频繁动作，引入了控制死区。为了避免控制设备的大幅度振荡控制，引入了饱和。还设定了控制设备的*大值和*小值限定。
 
17、循环泵气候补偿控制功能块
　　因为*佳二次循环水量是随着热负荷的变化而变化的，而热负荷又是随着室外温度而变化的，因此循环泵的频率控制可以直接按照室外温度的变化而控制的，即循环泵气候补偿控制。我们设计了截距、斜率、循环泵*大频率、循环泵*小频率等参数，实践证明这是简单有效的控制方式。
 
18、循环泵*不利环路压差控制功能块
　　根据循环泵发生变化时二次网*不利环路压差变化的规律设置控制周期、比例常数、积分常数，一般不需要二次调整。同时为了防止控制设备的频繁动作，引入了控制死区。为了避免控制设备的大幅度振荡控制，引入了饱和。还设定了控制设备的*大值和*小值限定。
 
19、分布式变频泵温度PI控制功能块
　　根据分布式变频泵频率发生变化时温度变化的规律设置控制周期、比例常数、积分常数，一般不需要二次调整。同时为了防止控制设备的频繁动作，引入了控制死区。为了避免控制设备的大幅度振荡控制，引入了饱和。还设定了控制设备的*大值和*小值限定。
 
20、分布式变频泵加电动调节阀温度PI控制功能块
　　大型热网中部分热力站在严寒期需要启用分布式增压泵，而在初寒和末寒时需要用调节阀控制温度。因此分布式变频泵和电动调节阀同时应用，从节约电能的角度出发，我们采用尽量优先应用电动调节阀的原则，当电动调节阀开到*大仍然不能满足供热需求时才启动增压泵。考虑增压泵小频率工作时效率低、易出故障，设定*小启动频率。
 
21、连续供热高层直连压力控制PI控制功能块
　　高层直连供热系统中供水增压泵控制供水压力，回水电动调节阀控制回水压力。我们设计了增压泵的手动/自动模式，电动调节阀的手动/自动模式，系统启动时默认的控制模式。
 
22、锅炉房间歇供热高层直连压力控制PI控制功能块
　　锅炉房供热系统中的高层直连系统存在锅炉房间歇停循环泵的情况，当锅炉房停循环泵时，为了节约电能应该停增压泵同时关闭回水电动调节阀（考虑到关闭性能，我们采用电动球阀）。我们采用判断一次供水压力的阶跃增大和阶跃减小判断锅炉房循环泵的启停，做到自动识别、自动控制。
 
23、锅炉自动燃烧控制PI控制功能块
　　我们针对链条热水燃煤锅炉的调控特点设计了四个控制环路：
　　· 锅炉进口电动蝶阀和锅炉出口温度控制；
　　· 炉排转速与室外温度的气候补偿控制；
　　· 鼓风机转速与室外温度的气候补偿控制；
　　· 引风机转速与室外温度的气候补偿控制；
　　每个控制环路均设计了手动控制模式、自动控制模式和默认控制模式，每个控制设备均设置了*大值和*小值限定。燃烧控制环节全部采用气候补偿控制，保证燃烧控制与热负荷控制同步，能够*大限度的实现节能。在控制过程中，我们不断根据用户室内温度的变化，及时调整典型工况下的炉排转速、鼓风机转速、引风机转速与室外温度的对应关系。为此我们设计了标定工况下的室外温度、标定工况下的炉排转速、标定工况下的鼓风机转速、标定工况下的引风机转速等参数。而标定工况下的室外温度能够根据室内温度自动重新标定。这样就可以根据室内温度的变化自动按照室外温度的变化及时控制锅炉的燃烧。
 
24、当量调度室外温度计算功能块
　　供热系统的调控归根结底是根据室外温度的变化而进行的调控，因此调度室外温度是供热系统自动控制关键参数。我们在确定调度室外温度时设计了多种模式，有人工设定模式、舒适性设定模式、均匀性设定模式、控制热指标设定模式、全网平衡设定模式、默认设定模式等。
 
25、热力站温度和循环水量优化控制功能块
　　供热运行调节基本公式给出了供回水温度与室内外温度及运行流量之间的函数关系，配合上实际供热参数的修正，能够较准确地计算出供热运行曲线和优化循环水量。定期反复应用实际供热参数修正供热运行调节基本公式就能持续优化供热温度控制曲线和优化循环水量。虽然公式较为复杂，但我们的PLC控制算法能够快速准确地进行实时运算。
 
26、楼栋循环水量优化（楼栋平衡控制）控制功能块
　　在庭院管网中楼栋之间的平衡控制是当前急需解决的问题，楼栋的温控和热计量系统无论在经济上还技术上均具有可行性，我们的方案是利用控制功能和可靠性均上乘的PLC控制系统实现楼栋的水力和热力平衡控制，同时实现楼栋的热计量以及采集用户室内温度、热量、接通时间等参数。将楼栋、热用户的温控制和热计量整合到统一的PLC 硬件平台里面，在配合上组态软件和关系数据库软件以及报表分析软件等就能构成一套实时性、可靠性、经济性均好的完整的温控和热计量系统。
 
27、热负荷预测模块
　　根据实测瞬时热量、实测室内温度、实测室外温度，以及调度室内温度、调度室外温度计算调度瞬时热量。在根据气象预报室外温度和调度室内温度计划预判未来一天或者一周的耗热量。
 
28、换热器传热系数实时监测功能块
　　换热器的传热系数是监测换热器运行性能的重要指标，其影响因素主要是流量和结垢。我们一方面监测换热器的传热系数以便优化换热器的运行方式，另一方面我们监测换热器的污垢系数以便及时清理换热器。
 
29、调控一次网流量换热器仿真功能块
　　已知一次供水温度、二次回水温度、二次流量，改变一次流量预测二次供水温度、一次回水温度的变化。通过这样的模拟仿真分析，可以预测各种工况下的换热器的换热效果。
 
30、换热器二次供水温度模拟分析功能块
　　已知一次供水温度、二次回水温度、二次流量，改变二次供水温度预测一次流量、一次回水温度的变化。通过这样的模拟仿真分析，可以预测各种工况下的换热器的换热效果。
 
31、二级泵混水站仿真功能块
　　二级泵混水系统是一种不用换热器的换热系统，我们能够模拟出二次侧的循环泵、一次侧的电动调节阀的变化对运行工况的影响。
 
32、直供混水站仿真功能块
　　直供混水供热方式是中型供热系统的上佳选择，是一种节约电能效果较好的选择。但是这种方式的一次供水电动调节阀和混水泵之间配合调控非常关键，我们能够模拟分析出各种调控方案下的运行工况，判断混水泵选型是否合理等。
 
33、直供混水站自控仿真功能块
　　我们能够在设定二次网循环流量和混水比的情况下模拟出电动调节阀的开度和混水泵的频率。通过这种模拟分析，判断系统的可调控性，验证混水泵选型的合理性。
 
34、高层直连仿真功能块
　　高层直连技术的应用对于解决供热系统中局部高层建筑的供热很适合，高层直连技术主要就是解决供水增压泵供水压力控制，回水电动调节阀回水压力控制，停电时供水靠单向阀防止回流，回水靠电动阀门关闭防止回流。我们能够模拟分析出增压泵的频率变化以及回水电动阀开度的变化对压力工况的影响。



35、高层直连自控仿真功能块
　　在给定二次网流量和供水压力设定值的条件下，模拟分析增压泵的频率变化和回水电动调节阀开度的变化。对于我们合理设定控制参数很有帮助。
循环泵仿真功能块；
 
36、循环泵仿真功能块
　　我们能够模拟分析出循环泵并联及频率改变对循环流量和扬程的影响，对于帮助理解循环泵的工作点的确定很有用处。
 
37、增压泵仿真功能块
　　分布式变频泵系统的广泛应用对于提高整个管网的输送能力很有作用。我们模拟分析增压泵的并联及频率的改变对系统压力和流量的影响，有助于合理的选择增压泵及合理的控制增压泵的运行。
 
38、补水泵补水定压仿真功能块
　　我们能够模拟分析出定压点压力设定值、失水量与补水泵频率之间的关系。
 
39、补水泵长时间高频率运行报警功能块
　　补水泵的长时间高频率运行意味着失水量过大，需要生成报警。我们记录补水泵频率持续超过设定值的时间，满足时间条件生成报警。