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4．系统构成、配置及功能
4．1 系统构成
本系统采用先北京安控公司的锅炉DCS系统及远程测控终端等硬件设备和工控组态软件构成。系统大致分为中控室的服务器、工程师站和操作员站、各热力站的RTU（远程测控终端）、通讯网络系统和一次测控仪表。热力站监控系统由RTU、一次测量仪表电动调节阀及其它执行机构等设备组成。RTU可独立完成测量、控制、通讯、数据处理、显示、操作等任务。各RTU之间、RTU与中控室之间相互协调工作，实现整个热网监控系统的各项功能。
4．2中控室任务
中控室通过通讯系统采集现场热力站的RTU上传数据，并将这些参数进行在线存储、处理分析、报表打印，并根据运行工况将调度命令下发给RTU，完成对整个热网的优化调度。根据用户的热力需求分配热网内各热力站所需热量，同时确定其运行方式，平衡全网的供热需求，保证区域供热在安全、合理、经济的条件下运行。
4．3中控室的硬、软件配置及功能
1）中控室硬件：
两台冗余备份的工业控制计算机；操作员站；操作台；报表打印机；控制柜；控制器、电源模块、通讯模块、I/0模块；UPS电源等。
2）中控室软件：
操作系统软件：操作系统选用Windows2000 server。
监控系统软件：选WinCC/Intouch/组态王应用软件、监控软件仿真软件和其它冗余软件。
编程软件：选用VisualC++和offices2000,进行通讯软件和其它管理软件的开发。
组态软件Espider（开发\运行版）：运用组态软件，用户可以方便地构造适应自己需要的数据采集监控系统，编制系统流程图、数据表格、报警画面、控制画面，在任何需要的时候把现场的信息实时地传送到中控室，并实时地把控制命令发送到现场RTU保证信息在全网范围内的畅通。
监控系统软件可根据用户的技术要求实现以下功能：
1、 控制和算法组态
控制和算法组态在RTU中完成，RTU支持梯形图、标准C两种编程语言，梯形图组态用以生成系统所有回路连续控制算法、顺序控制算法、特殊处理算法及统计算法。
2、 图形画面组态
图形画面组态工具可方便地绘制出应用系统所需的各种总貌图、流程图和工况图，并可以灵活的生成多种动态显示方式。
3、 实时数据库组态
用来定义各个数据点，进行信号采集与转换、报警设置、显示、集中数据管理等任务。实时采集各热力站一次网、二次网的运行数据，包括供回水温度、供回水压力、补水流量、阀门开度、水箱水位、巡检记录、防盗报警、循环泵和补水泵启停状态及等参数。建立数据库，对各热力站实时参数进行采集储存，实现历史数据查询，曲线显示，并可生成各种趋势图。
4、 历史数据库组态
可方便地定义需保留的工位点、中间量点、采样间隔以及保留时间长度等。
5、 实时及历史趋势分析
系统提供了灵活的分析画面，可以根据需要对系统数据点进行准确的趋势分析。
6、 过程报警、打印及存储
多种报警级别，可按物理位置或类型查询报警信息，采用多媒体技术报警，在线打印报警信息，存储报警历史信息。当某一模拟量（如温度、压力、流量、阀门等）测量值超出给定范围或某一设备发生故障时，可以声光形式报警。各种故障能及时在屏幕中显示，并被记录在报警数据库中，并可对报警信息进行排序和检索，方便以后的事故分析。
7、 报表生成及打印
系统提高了多种报表打印方式。可以随机打印、定时打印，报表可以直接显示在操作系统的显示屏上。报表和打印功能：包括各种运行记录的日报表、统计报表及设备故障状态和维护清单等。可以具有屏幕拷贝功能，将屏幕上所显示的流程图和曲线图等打印输出。
8、冗余软件－保证系统可靠运行
主要完成冗余功能（既通常所说的双机热备功能），其构造思想是主机和从机
通过TCP、IP网络连接。正常情况下，主机处于工作状态，从机处于监视状态，一旦从机发现主机异常，从机将会代替主机，进行实时监控并保存历史数据。当主机修复重新启动后，从机检测到主机的恢复，就会自动将主机丢失的历史数据拷贝给主机，同时从机将重新回到监视状态。这样，即使是发生了机器故障，系统也能保存一个完整的数据库。冗余功能的实现，有效地减少了数据丢失的可能，增加了系统的可靠性和连续性，方便了系统维护。
9、 地理信息功能
通过扫描仪、专业制图软件，把热电整个管网地理分布图扫描进计算机，此图可心任意放大、缩小、移动，按地理位置点击热力站图标，可以切换到该站的动态立体管网平面图，显示所有参数，图文并茂，直观方便。
10、能源计量管理功能
工作站可以根据现场控制单元的测量参数对一些能耗、水耗参数等进行计量和累计，计算出其平均值和累计值，计量时间可以为时、日、月、年，计量结果将以数据文件的形式存贮。
11、中央调度及远程控制
监控中心可将调度或由计算机运算分析后的被控参数设定值发送至相应的现场控制单元指导控制，也可根据需要直接完成对各热力站循环水泵、补水泵及电动调节阀的远程控制。
12、网络功能
运行在基于EtherNet网络结构和TCP、IP网络协议的网上，可实现厂级联网，TCP/IP网络协议提供了在不同硬件系结构和操作系统的计算机组成的网络上进行通信的能力。监控中心计算机作为采集数据的网络服务器，其它站点作为网络客户机共离服务器中的数据。
5．热力站RTU的硬件配置及功能
5．1热力站RTU的硬件配置
热力站的RTU选用北京安控公司的SuperE RTU。该产品适用于各行各业，各种场合的参数监测及控制系统的自动化。它强大的软硬件功能使其无论是独立运行还是连成网络均能实现复杂系统的控制。在RTU领域其性能价格比最高。
其出色表现在以下几个方面：配置合理，具有很强的现场适应能力；强大的软件功能，可以满足各种灵活控制、复杂运算的要求；具有RTU和PLC的双重优势，应用灵活；灵活的通讯方式，标准的通讯协议，可方便的组成各种复杂系统；现场监控和远程监控兼备，为系统操作、诊断、维护和升级提供了方便；工业标准设计，能够工作于各种恶劣环境；充分的可靠性设计，严格的质量检验，为用户提高了可靠的保证。
5．2热力站RTU功能
主要完成数据采集、自动控制、参数存储、实时通讯、故障报警等功能。可独立完成本地控制，也可受控于监控中心。
数据采集：将各站的温度、压力 、流量、循环泵和补水泵的启停状态、报警参数、巡检记录及补水流量上传监控中心。
远动控制：接受监控中心的命令和设定参数，控制一次网电动调节阀的开度，实现调节过程；对补水泵和循环水泵进行启停控制。
参数存储：存储累计流量、故障参数和其它重要参数。
故障报警：完成运行参数的越限报警、防盗报警、以及设备的自诊断报警。
5．3通讯系统
通讯系统分为无线通讯和有线通讯两种工作形式。
1． 无线通讯方式
无线电台通讯，采用进口原装的数传电台进行信号传输，内置9600bps modem，功率为5W，含电源、天线和馈线。选用高增益天线，频率范围：220-240MHz。
GPRS DTU 测控终端DTU的数据通过网络发往指定数据中心，数据中心在收到DTU的数据后，进行协议转换还原用户数据，同时对DTU进行管理。实现数据的双向流动。
2、有线通讯方式
普通市话网：需要拨号，速度较慢，价格较低。
综合业务数字网ISDN：需要拨号，速度较快，价格较高。
X.25分组数据网：不需拨号，价格适中。
敷设专线：一次性投资，工作量大，速度快。
本工程采用有线通讯方式，在每站设置一个Modem，在中控室设置多通路接口Modem。
5．4现场一次设备
热力站现场一次设备主要包括：电动调节阀220VAC电源，4－20mA输出，具有上下限限位保护，过流保护等功能。伐体选用双座调节阀，线性度好（也可选用偏心碟阀）。阀门特性选择时应注意流量与管径的匹配，以便得到符合要求的调节特性。温度测量选用铠装一体化温度变送器，测温元件选用PT100热电阻，变送器为24VDC供电，4－20mA输出。压力测量选用进口组装的压力变送器，24VDC电源，4－20mA输出。其它设备选择类似。
6．结束语
在欢喜岭地区集中供热工程中，由于采用了热网集散控制系统及RTU技术，使得该系统的5台锅炉实现了监控自动化，10个热力站实现了无人职守。
运行记录和对热网集散控制系统的测试结果表明，该工艺系统主要指标：二次网供回水温度平均值与设定值的静差小于1.5℃，热网失调度小于1%。自动化程度在国内处于先进水平
特别是热力站生产过程测控应用了RTU技术后，使热力站的生产及管理实现自动化，能很好地保证了用户室温在设定范围内波动，提高了工艺系统的安全性和自动化水平，减轻了工人的劳动强度，计量更加准确。延长了设备运行周期。
随着科学技术的发展和环保要求的提高，集中供热行业为进步改善供热效果，提高供热能效，实现热网集散控制是社会发展的必然趋势。
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4．1 系统构成
本系统采用先北京安控公司的锅炉DCS系统及远程测控终端等硬件设备和工控组态软件构成。系统大致分为中控室的服务器、工程师站和操作员站、各热力站的RTU（远程测控终端）、通讯网络系统和一次测控仪表。热力站监控系统由RTU、一次测量仪表电动调节阀及其它执行机构等设备组成。RTU可独立完成测量、控制、通讯、数据处理、显示、操作等任务。各RTU之间、RTU与中控室之间相互协调工作，实现整个热网监控系统的各项功能。
4．2中控室任务
中控室通过通讯系统采集现场热力站的RTU上传数据，并将这些参数进行在线存储、处理分析、报表打印，并根据运行工况将调度命令下发给RTU，完成对整个热网的优化调度。根据用户的热力需求分配热网内各热力站所需热量，同时确定其运行方式，平衡全网的供热需求，保证区域供热在安全、合理、经济的条件下运行。
4．3中控室的硬、软件配置及功能
1）中控室硬件：
两台冗余备份的工业控制计算机；操作员站；操作台；报表打印机；控制柜；控制器、电源模块、通讯模块、I/0模块；UPS电源等。
2）中控室软件：
操作系统软件：操作系统选用Windows2000 server。
监控系统软件：选WinCC/Intouch/组态王应用软件、监控软件仿真软件和其它冗余软件。
编程软件：选用VisualC++和offices2000,进行通讯软件和其它管理软件的开发。
组态软件Espider（开发\运行版）：运用组态软件，用户可以方便地构造适应自己需要的数据采集监控系统，编制系统流程图、数据表格、报警画面、控制画面，在任何需要的时候把现场的信息实时地传送到中控室，并实时地把控制命令发送到现场RTU保证信息在全网范围内的畅通。
监控系统软件可根据用户的技术要求实现以下功能：
1、 控制和算法组态
控制和算法组态在RTU中完成，RTU支持梯形图、标准C两种编程语言，梯形图组态用以生成系统所有回路连续控制算法、顺序控制算法、特殊处理算法及统计算法。
2、 图形画面组态
图形画面组态工具可方便地绘制出应用系统所需的各种总貌图、流程图和工况图，并可以灵活的生成多种动态显示方式。
3、 实时数据库组态
用来定义各个数据点，进行信号采集与转换、报警设置、显示、集中数据管理等任务。实时采集各热力站一次网、二次网的运行数据，包括供回水温度、供回水压力、补水流量、阀门开度、水箱水位、巡检记录、防盗报警、循环泵和补水泵启停状态及等参数。建立数据库，对各热力站实时参数进行采集储存，实现历史数据查询，曲线显示，并可生成各种趋势图。
4、 历史数据库组态
可方便地定义需保留的工位点、中间量点、采样间隔以及保留时间长度等。
5、 实时及历史趋势分析
系统提供了灵活的分析画面，可以根据需要对系统数据点进行准确的趋势分析。
6、 过程报警、打印及存储
多种报警级别，可按物理位置或类型查询报警信息，采用多媒体技术报警，在线打印报警信息，存储报警历史信息。当某一模拟量（如温度、压力、流量、阀门等）测量值超出给定范围或某一设备发生故障时，可以声光形式报警。各种故障能及时在屏幕中显示，并被记录在报警数据库中，并可对报警信息进行排序和检索，方便以后的事故分析。
7、 报表生成及打印
系统提高了多种报表打印方式。可以随机打印、定时打印，报表可以直接显示在操作系统的显示屏上。报表和打印功能：包括各种运行记录的日报表、统计报表及设备故障状态和维护清单等。可以具有屏幕拷贝功能，将屏幕上所显示的流程图和曲线图等打印输出。
8、冗余软件－保证系统可靠运行
主要完成冗余功能（既通常所说的双机热备功能），其构造思想是主机和从机
通过TCP、IP网络连接。正常情况下，主机处于工作状态，从机处于监视状态，一旦从机发现主机异常，从机将会代替主机，进行实时监控并保存历史数据。当主机修复重新启动后，从机检测到主机的恢复，就会自动将主机丢失的历史数据拷贝给主机，同时从机将重新回到监视状态。这样，即使是发生了机器故障，系统也能保存一个完整的数据库。冗余功能的实现，有效地减少了数据丢失的可能，增加了系统的可靠性和连续性，方便了系统维护。
9、 地理信息功能
通过扫描仪、专业制图软件，把热电整个管网地理分布图扫描进计算机，此图可心任意放大、缩小、移动，按地理位置点击热力站图标，可以切换到该站的动态立体管网平面图，显示所有参数，图文并茂，直观方便。
10、能源计量管理功能
工作站可以根据现场控制单元的测量参数对一些能耗、水耗参数等进行计量和累计，计算出其平均值和累计值，计量时间可以为时、日、月、年，计量结果将以数据文件的形式存贮。
11、中央调度及远程控制
监控中心可将调度或由计算机运算分析后的被控参数设定值发送至相应的现场控制单元指导控制，也可根据需要直接完成对各热力站循环水泵、补水泵及电动调节阀的远程控制。
12、网络功能
运行在基于EtherNet网络结构和TCP、IP网络协议的网上，可实现厂级联网，TCP/IP网络协议提供了在不同硬件系结构和操作系统的计算机组成的网络上进行通信的能力。监控中心计算机作为采集数据的网络服务器，其它站点作为网络客户机共离服务器中的数据。
5．热力站RTU的硬件配置及功能
5．1热力站RTU的硬件配置
热力站的RTU选用北京安控公司的SuperE RTU。该产品适用于各行各业，各种场合的参数监测及控制系统的自动化。它强大的软硬件功能使其无论是独立运行还是连成网络均能实现复杂系统的控制。在RTU领域其性能价格比最高。
其出色表现在以下几个方面：配置合理，具有很强的现场适应能力；强大的软件功能，可以满足各种灵活控制、复杂运算的要求；具有RTU和PLC的双重优势，应用灵活；灵活的通讯方式，标准的通讯协议，可方便的组成各种复杂系统；现场监控和远程监控兼备，为系统操作、诊断、维护和升级提供了方便；工业标准设计，能够工作于各种恶劣环境；充分的可靠性设计，严格的质量检验，为用户提高了可靠的保证。
5．2热力站RTU功能
主要完成数据采集、自动控制、参数存储、实时通讯、故障报警等功能。可独立完成本地控制，也可受控于监控中心。
数据采集：将各站的温度、压力 、流量、循环泵和补水泵的启停状态、报警参数、巡检记录及补水流量上传监控中心。
远动控制：接受监控中心的命令和设定参数，控制一次网电动调节阀的开度，实现调节过程；对补水泵和循环水泵进行启停控制。
参数存储：存储累计流量、故障参数和其它重要参数。
故障报警：完成运行参数的越限报警、防盗报警、以及设备的自诊断报警。
5．3通讯系统
通讯系统分为无线通讯和有线通讯两种工作形式。
1． 无线通讯方式
无线电台通讯，采用进口原装的数传电台进行信号传输，内置9600bps modem，功率为5W，含电源、天线和馈线。选用高增益天线，频率范围：220-240MHz。
GPRS DTU 测控终端DTU的数据通过网络发往指定数据中心，数据中心在收到DTU的数据后，进行协议转换还原用户数据，同时对DTU进行管理。实现数据的双向流动。
2、有线通讯方式
普通市话网：需要拨号，速度较慢，价格较低。
综合业务数字网ISDN：需要拨号，速度较快，价格较高。
X.25分组数据网：不需拨号，价格适中。
敷设专线：一次性投资，工作量大，速度快。
本工程采用有线通讯方式，在每站设置一个Modem，在中控室设置多通路接口Modem。
5．4现场一次设备
热力站现场一次设备主要包括：电动调节阀220VAC电源，4－20mA输出，具有上下限限位保护，过流保护等功能。伐体选用双座调节阀，线性度好（也可选用偏心碟阀）。阀门特性选择时应注意流量与管径的匹配，以便得到符合要求的调节特性。温度测量选用铠装一体化温度变送器，测温元件选用PT100热电阻，变送器为24VDC供电，4－20mA输出。压力测量选用进口组装的压力变送器，24VDC电源，4－20mA输出。其它设备选择类似。
6．结束语
在欢喜岭地区集中供热工程中，由于采用了热网集散控制系统及RTU技术，使得该系统的5台锅炉实现了监控自动化，10个热力站实现了无人职守。
运行记录和对热网集散控制系统的测试结果表明，该工艺系统主要指标：二次网供回水温度平均值与设定值的静差小于1.5℃，热网失调度小于1%。自动化程度在国内处于先进水平
特别是热力站生产过程测控应用了RTU技术后，使热力站的生产及管理实现自动化，能很好地保证了用户室温在设定范围内波动，提高了工艺系统的安全性和自动化水平，减轻了工人的劳动强度，计量更加准确。延长了设备运行周期。
随着科学技术的发展和环保要求的提高，集中供热行业为进步改善供热效果，提高供热能效，实现热网集散控制是社会发展的必然趋势。