专利名称：一种程序控制的变频节能换热站的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种程序控制的变频节能换热站，特别是其控制系统。
背景技术：
在我国中部、北部地区的城镇、小区建设中，采暖供热是必不可少的，集中供热作 为一种节约、方便的采暖方案，已经成为了供热的主力军，但是现有技术的集中换热站对换 热器、循环水泵、补水泵、补水箱等设备缺乏自动控制系统，不能达到换热站智能、节能的运 行效果。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种程序控制的变频节能换热站，用以解决现有技术的 程序控制的变频节能换热站缺乏自动控制系统，不能使换热站智能、节能运行的问题。为实现上述目的，本实用新型的方案是一种程序控制的变频节能换热站，包括换 热管道系统与变频节能控制系统，所述管道系统包括一次侧循环水系统和二次侧循环水系 统，一次侧循环水系统和二次侧循环水系统通过换热器进行热交换，二次侧回水路管上串 设有主循环泵，补水箱出口相连主补水泵，补水箱内设有液位控制器，一次侧给水管上还设 有电动阀；一次侧给水管、二次侧给水管的入口处，一次侧回水管、二次侧回水管的出口处 分别串设有对应的温度压力传感器；所述主循环泵与主补水泵分别并联有备用循环泵与备 用补水泵；所述各泵均对应设有控制电路，即主循环泵控制电路、备用循环泵控制电路，主 补水泵控制电路、备用补水泵控制电路；各控制电路与一个PLC自动化控制模块一起构成 所述变频节能换热站的变频节能控制系统，所述PLC自动化控制模块输入采样连接上述各 温度压力传感器采集的信息，输出驱动连接各控制电路与所述电动阀；所述主循环泵控制 电路、备用循环泵控制电路安装在循环泵变频柜中，所述主补水泵控制电路、备用补水泵控 制电路安装在补水泵变频柜中，所述PLC自动化控制模块安装在PLC自动化控制柜中。本实用新型的方案提供了一种带有智能、节能控制系统的暖换热站，使PLC自动 化控制与循环泵变频控制、补水泵变频控制相配合，控制系统化，能够实现智能化节能运 行，且无人值守，自动化程度高。所述各泵的控制电路结构相同，均由相互隔离互锁的变频回路与备用工频回路构 成，所述变频回路一端连接所述PLC自动化控制柜的对应接线端子，另一端连接对应水泵 的接线端子，两端子之间依次连接第一空气开关、输入电抗器、输入滤波器、变频器、输出滤 波器、输出电抗器、第一接触器，所述备用工频回路一端连接所述PLC自动化控制柜的对应 接线端子，另一端连接对应水泵的接线端子，两端子之间依次连接第二空气开关、第二接触 器、热继电器。所述PLC自动化控制柜中的PLC，其输出端口上分别通讯连接有触摸屏，温度仪 表、压力仪表、液位仪表(YW)和电动阀调节仪(FW)，并采用RS485通讯方式，PLC与触摸屏、 各仪表之间串设有用于提高测控精度、防止干扰的模拟信号隔离器组件(LYl)；所述PLC控制柜中还设有用于连接所述循环泵变频柜和补水变频柜的端子，所述端子上串接有开关信 号隔离器组件(LY2)。所述温度仪表、压力仪表、阀位仪表、液位仪表均安装在所述PLC自动化控制柜面 板上部，触摸屏安装在柜体面板下部，柜体后门下部开有防尘格栅(LW)，柜体后门上部设有 冷却风扇(FS)；柜体中还设有用于控制信号线缆均穿过、防止高次谐波干扰的铁氧体磁环。所述循环泵变频柜与补水泵变频柜内均设有控制电源(KD)及配套浪涌组件 (11^)、防雷组件(讣0。所述各变频柜面板上均安装有电量仪表(All、A12)、测温仪表(TG1)、指示灯 (1GL、1BL、1HL、DY、BG、2GL、2BL、2HL)、控制按钮(1SA、2SA、KSA、MSA)；在变频柜的上部安装 有测温热电阻(PT)；后柜门上侧安装有散热风扇，后柜门下侧开有进风滤尘格栅；柜中还 设有用于控制信号线缆均穿过、防止高次谐波干扰的铁氧体磁环。所述PLC采用西门子S7-200 CN系列226 CN AC。
图1是本实用新型的程序控制的变频节能换热站系统框图；图2是PLC自动化控制柜面板示意图；图3是PLC自动化控制柜内部布置示意图；图4是PLC与各仪表、变频器连接系统图；图5是变频柜面板图；图6是变频柜电气原理与内部布置图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。如图1所示的程序控制的变频节能换热站，包括换热管道系统和变频节能控制系 统，换热管道系统包括一次侧循环水系统和二次侧循环水系统，一次侧循环水系统和二次 侧循环水系统通过换热器5进行热交换，二次侧回水路管4上串设有主循环泵6，主补水泵 7与补水箱8出口相连，补水箱8内设有液位控制器9，二次侧的给水管3与回水管4通过换 热器旁通管相连，一次侧给水管1上还设有电动阀15 ；—次侧给水管1、二次侧给水管3的 入口处，一次侧回水管2、二次侧回水管4的出口处分别串设有对应的温度压力传感器(10、 11、12、18)，二次侧回水管路4上还设有热计量装置13。主循环泵6与主补水泵7分别并联有备用循环泵16与备用补水泵17 ；所述各泵 均对应设有控制电路，即主循环泵控制电路、备用循环泵控制电路，主补水泵控制电路、备 用补水泵控制电路；各控制电路与一个PLC自动化控制模块一起构成所述变频节能控制系 统，PLC自动化控制模块输入采样连接上述各温度压力传感器采集的信息，输出驱动连接 各控制电路与所述电动阀；主循环泵控制电路、备用循环泵控制电路安装在循环泵变频柜 22中，主补水泵控制电路、备用补水泵控制电路安装在补水泵变频柜23中，PLC自动化控 制模块安装在PLC自动化控制柜中21。系统还设有室外温度传感器14。上述各泵的控制电路结构相同，对于同一类主、备用水泵的安装在一个变频柜中， 所以整个系统由1台PLC自动化控制柜、2台变频柜(1台循环泵变频柜、1台补水泵变频柜)组成。可编程控制器PLC采用了西门子S7-200 CN系列CPU 226 CN AC，触摸屏采用 K-TP178micro，通过点对点连接(PPI或者MPI)完成和S7-200 CN控制器的连接。其特点是 该组合具有良好的稳定性和抗干扰性，通信速率可达187. 51ibaud，在组态时K-TP178micro 可以和S7-200 CN的I/O自动关联，使得编程更加方便快捷。采用具有小流量功能的变频 器、西门子S7-200CN可编程控制器及其配套专业触摸屏、数显智能仪表等先进的控制设备 和先进的通讯技术。整个控制系统能够实现对集中程序控制的变频节能换热站的循环泵、 补水泵进行变频调速控制，以及对换热系统相关温度、压力、液位、电动阀的监控。如图2、3、4所示，PLC自动化控制柜中，设置有PLC，其输出端口上分别连接有触摸 屏圓1，温度仪表(311、512、521、522、^36)、压力仪表(Pll、P12、P21、P22)、液位仪表 YW 和电动阀调节仪FW，PLC与触摸屏HMI及上述测控仪表之间采用RS485通讯，采用AIBUS协 议进行组网，PLC与各仪表、触摸屏HMI之间串接有用于提高测控精度、防止干扰的模拟信 号隔离器组件LYl ；PLC控制柜中还设有用于连接所述循环泵变频柜和补水变频柜的端子， 端子上串接有开关信号隔离器组件LY2。温度仪表、压力仪表、阀位仪表、液位仪表均安装在 控制柜面板上部，触摸屏HMI安装在控制柜面板下部，柜体后门下部开有防尘格栅LWllJg 体后门上部设有冷却风扇(FS11、FS12);接各仪表的端子排DZll设置在模拟信号隔离组件 LYl上部，接变频柜的端子排DZ12设置在开关信号隔离器组件LY2下部。柜体中还设有用 于控制信号线缆均穿过、防止高次谐波干扰的铁氧体磁环。循环泵变频柜与补水泵变频柜电气结构与安装结构相似，均为双变频控制配置， 如图6所示。以循环泵变频柜为例，变频柜中设置有2台循环泵电气控制主回路，分别控制 主循环泵和备用循环泵。每台循环泵电气控制主回路由变频回路和备用工频回路组成，变 频回路与备用工频回路通过接触器互锁隔离，如图6中KMl和KM2互锁，KM3和KM4互锁， 防止工频电源串入变频器输出回路损坏变频器。接触器的互锁为双重电气互锁，包括接触 器常闭触点互锁及PLC程序设计互锁。备用循环泵的变频回路及工频回路配置与主循环泵的相似，这里只简单介绍主循 环泵的配置。如图6所示，主循环泵的变频回路由空气开关1QL、输入电抗器T11、输入滤波 器F11、变频器BP11、输出滤波器F12、输出电抗器T12、接触器KMl组成；主循环泵的备用工 频回路由空气开关2QL、接触器KM2、热继电器KRl组成。当PLC控制系统变频运行主循环 泵时，接触器KMl接通，变频器BPll控制主循环泵变频运行。当变频器BPll或主循环泵故 障时，PLC控制系统停止变频器BPll运行信号，断开接触器KM1，接通接触器KM3，控制变频 器BP22运行，从而控制备用循环泵运行。如图5所示，变频柜(循环泵与补水泵的变频柜相同)面板安装有电量仪表(All、 A12)、测温仪表 丁61、指示灯(161^181^11、0￥、86、261^、281^、21)、控制按钮(15六、25六、1 八、 MSA)器件。在变频柜的上部安装测温热电阻PT，信号送面板测温仪表TGl监控。变频柜 的散热采用冷却风扇FS冷却，散热风扇安装在后柜门上侧，后柜门下侧开有进风滤尘格栅 LW。柜内还设有控制电源KD及配套浪涌组件1LY、防雷组件1FL，并设有零线排N、接地排 PE。柜内左侧固定有继电器组件KK和控制线端子排DZl等。进出变频柜的控制线缆、信号 线缆等均采用屏蔽电缆，并穿铁氧体磁环FE，以防高频谐波干扰。循环泵变频柜设有自动变频和手动工频两种控制模式。手动工频模式便于在自动 系统故障时仍可工频运行循环泵，确保采暖可靠性。自动变频时，变频器和可编程控制器PLC进行通信，按照供热要求设定的供回水温差信号，调节变频器运行频率，控制电机转 速调节循环泵输出流量，从而达到调节温度的目的。补水泵变频柜，也设有自动变频和手 动工频两种控制模式。手动工频模式便于在自动系统故障时仍可工频运行补水泵。自动变 频时，变频器和可编程控制器PLC进行通信，变频器设置为内部PID控制模式及小流量 节能运行模式，二次回水压力信号送变频器进行PID处理，按照供热要求设定的二次回水 压力值，控制变频器运行频率，控制电机转速调节补水泵流量，从而达到控制二次回水 管路压力的目的。
权利要求1.一种程序控制的变频节能换热站，包括换热管道系统与变频节能控制系统，所述管 道系统包括一次侧循环水系统和二次侧循环水系统，一次侧循环水系统和二次侧循环水系 统通过换热器进行热交换，二次侧回水路管上串设有主循环泵，补水箱出口相连主补水泵， 补水箱内设有液位控制器，一次侧给水管上还设有电动阀，其特征在于一次侧给水管、二次侧给水管的入口处，一次侧回水管、二次侧回水管的出口处分别串 设有对应的温度压力传感器；所述主循环泵与主补水泵分别并联有备用循环泵与备用补水泵；所述各泵均对应设有控制电路，即主循环泵控制电路、备用循环泵控制电路，主补水泵 控制电路、备用补水泵控制电路；各控制电路与一个PLC自动化控制模块一起构成所述变 频节能换热站的变频节能控制系统，所述PLC自动化控制模块输入采样连接上述各温度压 力传感器采集的信息，输出驱动连接各控制电路与所述电动阀；所述主循环泵控制电路、备用循环泵控制电路安装在循环泵变频柜中，所述主补水泵 控制电路、备用补水泵控制电路安装在补水泵变频柜中，所述PLC自动化控制模块安装在 PLC自动化控制柜中。
2.根据权利要求1所述的一种程序控制的变频节能换热站，其特征在于，所述各泵的 控制电路结构相同，均由相互隔离互锁的变频回路与备用工频回路构成，所述变频回路一 端连接所述PLC自动化控制柜的对应接线端子，另一端连接对应水泵的接线端子，两端子 之间依次连接第一空气开关、输入电抗器、输入滤波器、变频器、输出滤波器、输出电抗器、 第一接触器，所述备用工频回路一端连接所述PLC自动化控制柜的对应接线端子，另一端 连接对应水泵的接线端子，两端子之间依次连接第二空气开关、第二接触器、热继电器。
3.根据权利要求2所述的一种程序控制的变频节能换热站，其特征在于，所述PLC自 动化控制柜中的PLC，其输出端口上分别通讯连接有触摸屏，温度仪表、压力仪表、液位仪表 (YW)和电动阀调节仪(FW)，并采用RS485通讯方式，PLC与触摸屏、各仪表之间串设有用于 提高测控精度、防止干扰的模拟信号隔离器组件(LYl)；所述PLC自动化控制柜中还设有 用于连接所述循环泵变频柜和补水变频柜的端子，所述端子上串接有开关信号隔离器组件 (LY2)。
4.根据权利要求3所述的一种程序控制的变频节能换热站，其特征在于，所述温度仪 表、压力仪表、阀位仪表、液位仪表均安装在所述PLC自动化控制柜面板上部，触摸屏安装 在柜体面板下部，柜体后门下部开有防尘格栅(LW)，柜体后门上部设有冷却风扇(FS)；柜体 中还设有用于控制信号线缆均穿过、防止高次谐波干扰的铁氧体磁环。
5.根据权利要求4所述的一种程序控制的变频节能换热站，其特征在于，所述循环泵 变频柜与补水泵变频柜内均设有控制电源(KD)及配套浪涌组件(1LY)、防雷组件(1FL)。
6.根据权利要求5所述的一种程序控制的变频节能换热站，其特征在于，所述各变 频柜面板上均安装有电量仪表(All、A12)、测温仪表(TGI)、指示灯(1GL、1BL、1HL、DY、BG、 2GL、2BL、2HL)、控制按钮(1SA、2SA、KSA、MSA)；在变频柜的上部安装有测温热电阻(PT)；后 柜门上侧安装有散热风扇，后柜门下侧开有进风滤尘格栅；柜中还设有用于控制信号线缆 均穿过、防止高次谐波干扰的铁氧体磁环。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种程序控制的变频节能换热站，其特征在 于，所述PLC采用西门子S7-200 CN系列2 CN AC。
专利摘要本实用新型涉及一种程序控制的变频节能换热站，包括换热管道系统和变频节能控制系统，所述管道系统包括换热器、循环水泵、补水泵、补水箱、电动阀，所述变频节能控制系统包括PLC自动化控制柜，循环泵变频柜、补水泵变频柜，循环泵变频柜与补水泵变频柜分别控制各自对应的泵与备用泵，并受控于PLC自动化控制柜，PLC自动化控制柜接收上述各温度压力传感器采集的信息，并控制所述电动阀。本实用新型的方案提供了一种带有智能、节能控制系统的暖换热站，使PLC变频控制与循环变频控制、补水变频控制相配合，控制系统化，能够实现智能化节能运行，且无人值守，自动化程度高。
文档编号F24D19/10GK201858698SQ201020577150
公开日2011年6月8日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者常红星, 李永刚, 潘建生, 雷卫华 申请人:漯河瑞来信节能科技有限公司