摘 要：基于pSpace3.6 Database搭建了大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部外圍物業(yè)管理公司所屬區(qū)域的供熱生產(chǎn)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了10個(gè)物業(yè)管理處，主要服務(wù)油田偏遠(yuǎn)廠礦的物業(yè)與供暖工作，推進(jìn)供熱系統(tǒng)向自動(dòng)化、智能化控制方向發(fā)展，保證供熱質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：pSpace 3.6；控制系統(tǒng) ；PLC ；供熱
1 pSpace3.6 Database完成的功能
外圍物業(yè)管理公司經(jīng)過二年的時(shí)間已搭建了生產(chǎn)指揮中心，建立了熱網(wǎng)指揮調(diào)度平臺(tái)。在供熱指揮平臺(tái)上，對(duì)區(qū)域供熱系統(tǒng)建立和推廣了多熱源聯(lián)網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)的核心內(nèi)容是在保證用戶供熱質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)各熱源的供熱量按需要進(jìn)行自由調(diào)度。一是能夠讓低能耗的熱源盡量滿負(fù)荷運(yùn)行，減少高能耗熱源的供熱量，達(dá)到總體減少能源消耗的目的。二是可以提高系統(tǒng)的安全性。
系統(tǒng)主要由供熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)、供熱系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)平臺(tái)、氣象信息預(yù)報(bào)發(fā)布平臺(tái)、供熱系統(tǒng)熱源調(diào)度平臺(tái)四部分組成。供熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)是整個(gè)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)將各偏遠(yuǎn)廠礦的數(shù)據(jù)集成到外圍物業(yè)公司指揮中心的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，完成參數(shù)、流程、趨勢(shì)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄，數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表及報(bào)警功能。在這些基本功能基礎(chǔ)上再進(jìn)行調(diào)度，從外圍物業(yè)公司總體供熱目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)供熱數(shù)據(jù)、氣象信息、熱源及熱網(wǎng)運(yùn)行狀況等信息向各基層單位下達(dá)計(jì)劃，控制熱源總熱量，達(dá)到適量供熱。最后從能源消耗和供熱質(zhì)量?jī)煞矫孢M(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，對(duì)整個(gè)供熱系統(tǒng)的供熱質(zhì)量和供熱能耗建立評(píng)價(jià)體系，使整個(gè)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到科學(xué)量化的水平，改善供熱質(zhì)量，降低能源消耗。
此平臺(tái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)供熱系統(tǒng)的集中量化管理、分散就地控制的總體目標(biāo)。所謂集中量化管理即實(shí)現(xiàn)各基層供熱單位能源消耗和供熱質(zhì)量?jī)身?xiàng)指標(biāo)的統(tǒng)一分析與評(píng)價(jià)，并建立科學(xué)量化的供熱評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過供熱綜合能效指標(biāo)全面評(píng)價(jià)供熱單位能耗水平，使供熱的管理數(shù)據(jù)化。
所謂分散就地控制，指各基層供熱單位指揮中心根據(jù)外圍物業(yè)公司指揮中心發(fā)布的計(jì)劃供熱量，自主的在計(jì)劃供熱量范圍內(nèi)對(duì)熱源及換熱站進(jìn)行就地控制、根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況及各自特點(diǎn)自行調(diào)節(jié)。
2 控制策略設(shè)計(jì)
在熱網(wǎng)自控系統(tǒng)中，室外溫度的變化是系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)的決定性因素，控制的主要目的就是抵消室外溫度變化產(chǎn)生的擾動(dòng)影響，維持系統(tǒng)的平衡。pSpace3.6 Database可以提供：有供水溫度調(diào)節(jié)；回水溫度調(diào)節(jié)；供回水平均溫度調(diào)節(jié)；供熱量調(diào)節(jié)四種調(diào)節(jié)方式。根據(jù)不同情況選擇不同的調(diào)節(jié)方式。
2.1供水溫度曲線的生成
針對(duì)不同用戶，比如住宅、工廠，由于其熱用戶的性質(zhì)不同，熱負(fù)荷的需求量就不同，同時(shí)供熱
量具有時(shí)段性，為達(dá)到節(jié)約熱能的目的，可以針對(duì)不同的熱用戶制定針對(duì)性的供熱曲線。同時(shí)根據(jù)日期的不同可以靈活的調(diào)整溫度曲線。
通過歷年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及歷史數(shù)據(jù)的遞推分析，可以通過填表的方式自動(dòng)生產(chǎn)曲線。
表1 溫度調(diào)節(jié)
綜合上表和日室外溫度曲線自動(dòng)生成如下的換熱站供水溫度曲線,此曲線是按一定時(shí)間內(nèi)的平均室外溫度平均值生成的供水溫度曲線。
3 軟件設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)主要以力控pSpace3.6 Database、力控Forcecontrol 6.1與西門子PLC相結(jié)合，共同組建熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)服務(wù)器使用IBM的服務(wù)器，通過無線網(wǎng)橋采集PLC 的數(shù)據(jù)。并且通過pSpace3.6 Database做WEB服務(wù)器，使得相關(guān)人員在任何一個(gè)能上Internet的計(jì)算機(jī)上都可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)和控制過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。
歸納出如上的換熱站調(diào)節(jié)框圖,算法控制器一般采用PID算法或者根據(jù)人工經(jīng)驗(yàn)歸納出的模糊算法。時(shí)序控制器通過一定的時(shí)間間隔觸發(fā)算法控制器動(dòng)作，防止控制器頻繁動(dòng)作。
3.1供熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)
在供熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)上主要使用了pSpace3.6 Database的VIEW功能和I/O server功能，根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的功能需要，畫面分為監(jiān)控畫面、功能畫面和輔助畫面。監(jiān)控畫面為換熱站流程和數(shù)據(jù)監(jiān)控、鍋爐的流程和數(shù)據(jù)監(jiān)控；功能畫面有趨勢(shì)曲線畫面、統(tǒng)計(jì)報(bào)表畫面、系統(tǒng)歷史報(bào)警畫面；輔助畫面有登錄畫面、重要操作的確認(rèn)畫面，硬件故障的報(bào)警彈出畫面等。
人機(jī)的信息交流方式的于人機(jī)界面的合理性、甚至系統(tǒng)安全性上都有重要影響，系統(tǒng)建設(shè)時(shí)進(jìn)行了以下考慮：
(1)在每個(gè)主要畫面下端都顯示實(shí)時(shí)報(bào)警欄，在主要畫面中包含所有需要顯示的數(shù)據(jù)信息(現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，設(shè)備的就地遠(yuǎn)程狀態(tài)，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等)，盡量以最少的畫面全面地反映系統(tǒng)的狀態(tài);
(2)系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全順序開關(guān)、系統(tǒng)的閉環(huán)控制等功能，在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，軟件會(huì)啟用安全連鎖功能模塊，保證系統(tǒng)安全。
(3)在畫面左側(cè)設(shè)有系統(tǒng)操作菜單欄，無論在任何畫面下，系統(tǒng)都可手動(dòng)和自動(dòng)互切，系統(tǒng)操作菜單欄通過系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)顯示各個(gè)子系統(tǒng)級(jí)、設(shè)備級(jí)的操作界面，解決了系統(tǒng)設(shè)備多、手動(dòng)操作復(fù)雜的問題。同時(shí)關(guān)鍵操作(如系統(tǒng)急停)被包含于在系統(tǒng)任何主畫面之下，這些措施方便了操作者在由于外部環(huán)境變化所造成的意外情況下的及時(shí)采取對(duì)策，從而發(fā)揮了人在系統(tǒng)中的作用，提高了系統(tǒng)的安全性。
3.2供熱系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)平臺(tái)
供熱系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)平臺(tái)是建立在系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)基礎(chǔ)之上，根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，通過分析得到的數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行指導(dǎo)。設(shè)定供水溫度曲線就是分析平臺(tái)的主要功能之一。
針對(duì)不同用戶，比如住宅、工廠，由于其熱用戶的性質(zhì)不同，熱負(fù)荷的需求量就不同，同時(shí)供熱量具有時(shí)段性，為達(dá)到節(jié)約熱能的目的，可以針對(duì)不同的熱用戶制定針對(duì)性的供熱曲線。同時(shí)根據(jù)日期的不同可以靈活的調(diào)整溫度曲線。
通過歷年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析及歷史數(shù)據(jù)的遞推分析，可以通過填表的方式自動(dòng)生產(chǎn)曲線。
綜合上表和室外溫度曲線自動(dòng)生成如下的換熱站供水溫度曲線,此曲線是按一定時(shí)間內(nèi)的平均室外溫度平均值生成的供水溫度曲線。
3.3 編譯開發(fā)環(huán)境
面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的腳本編譯環(huán)境，“所見即所得”，方便引用方法和變量；類“Basic”的語言環(huán)境，提供面向?qū)ο缶幊谭绞剑荒_本類型和觸發(fā)方式多樣，支持條件動(dòng)作、數(shù)據(jù)變化動(dòng)作、窗口動(dòng)作、循環(huán)動(dòng)作等；腳本支持多種結(jié)構(gòu)，支持?jǐn)?shù)組運(yùn)算和FOR循環(huán)結(jié)構(gòu)；
3.4報(bào)警與事件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用軟件的報(bào)警與事件系統(tǒng)，軟件在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)記錄系統(tǒng)狀態(tài)變化、操作過程等重要事件，一旦發(fā)生事故，可就此作為分析事故原因的依據(jù)，為實(shí)現(xiàn)事故追憶，提供基礎(chǔ)資料；
操作人根據(jù)生產(chǎn)需要將生產(chǎn)重要畫面、曲線實(shí)時(shí)抓拍并存放到本地保存；報(bào)警和事件記錄存放關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，便于分析、查詢和統(tǒng)計(jì)；軟件本身提供多種報(bào)警檢查方式，構(gòu)建完善
報(bào)警系統(tǒng)；
支持傳統(tǒng)的聲光報(bào)警、語音文件報(bào)警，支持操作人員報(bào)警確認(rèn)管理機(jī)制；支持GSM方式短信報(bào)警，生產(chǎn)出現(xiàn)問題的時(shí)候，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以將報(bào)警信息及時(shí)的發(fā)送到管理者的手機(jī)上；支持電話語音報(bào)警、E-mail通知方式報(bào)警；
面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的腳本編譯環(huán)境，“所見即所得”，方便引用方法和變量；類“Basic”的語言環(huán)境，提供面向?qū)ο缶幊谭绞剑荒_本類型和觸發(fā)方式多樣，支持條件動(dòng)作、數(shù)據(jù)變化動(dòng)作、窗口動(dòng)作、循環(huán)動(dòng)作等；腳本支持多種結(jié)構(gòu)，支持?jǐn)?shù)組運(yùn)算和FOR循環(huán)結(jié)構(gòu)；
4 結(jié) 語
本文介紹了一種基于pSpace3.6 Database的供熱生產(chǎn)控制系統(tǒng)，重點(diǎn)講述了應(yīng)用組態(tài)軟件現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)換熱站的監(jiān)控過程。目前，組態(tài)軟件技術(shù)逐漸趨于成熟，國(guó)產(chǎn)軟件更是發(fā)展迅速。組態(tài)軟件因操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，應(yīng)用面廣，活躍于工控行業(yè)應(yīng)用在不同領(lǐng)域中。
本系統(tǒng)現(xiàn)正處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)踐證明該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案合理，具有較高的可靠性，利用該系統(tǒng)的控制方法，對(duì)多個(gè)對(duì)象進(jìn)行控制，得到了滿意的控制效果，具有推廣應(yīng)用的實(shí)際價(jià)值。
