[发明专利]基于DCS的热泵控制系统及该系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及热泵控制技术领域。

背景技术

热泵作为电厂循环冷却水余热回收利用系统的主要设备，现有热泵控制均采用PLC对生产过程进行控制与监视，因PLC工业技术与设备特点，热工人员很难对控制程序进行修改优化，并且无法根据电厂实际运行状况进行安全优化运行。调整热泵运行的效率及负荷需要专业人员在热泵本体控制面板进行操作，处理问题不及时，并且多台热泵之间并无通讯和协调控制。热泵作为重要的生产设备其运行状态和实时参数仅仅通过通讯设备进行监视，不存在冗余设备，这对电厂安全经济运行是极其不利的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有热泵控制系统控制不方便，可靠性差的问题，提供一种基于DCS(分散控制系统)的热泵控制系统及该系统的控制方法。

本发明所述的基于DCS的热泵控制系统包括人机交互设备、网络通讯系统和分布式过程控制站；

分布式过程控制站中的每个控制站均包括模拟量测量电路、开关量输入卡，CPU、模拟量输出卡和数字量输出卡；

所述模拟量测量电路包括模拟量输入卡和热阻测量卡，所述模拟量输入卡用于采集蒸汽流量、循环水流量、疏水罐液位以及抽汽压力信息，热阻测量卡用于采集温度信息，所述温度信息包括循环水的入口温度和出口温度、热网水的入口温度和出口温度以及低压抽汽的温度；

所述模拟量输入卡的流量信号、液位信号和压力信号通过I/O总线发送至CPU，热阻测量卡的温度信号通过I/O总线发送至CPU，CPU的模拟量控制信号通过模拟量输出卡发送至由多台热泵构成的热泵系统，CPU的数字量控制信号通过数字量输出卡发送至热泵系统；

所述人机交互设备包括工程师站、操作员站、历史站和通讯站；

所述工程师站、操作员站、历史站和通讯站均通过网络通讯系统与分布式过程控制站的CPU进行数据传输。

本发明所述的基于DCS的热泵控制系统的控制方法包括以下步骤：

检测步骤：用于实时检测各热泵的工作状态、热网水出口温度、热网入口温度、循环水出口温度、循环水入口温度、抽汽温度和疏水泵水位，并接收目标温度；

计算步骤：用于根据各热泵的工作状态计算热泵的实际总负荷，根据热网出水口温度、接收到的目标温度计算目标总负荷；

目标工作状态确定步骤：用于根据热泵的实际总负荷和目标总负荷确定各热泵的目标工作状态；

控制步骤：用于向各热泵发出状态控制信号。

本发明所述的基于DCS的热泵控制系统的工程师站用来实现设备之间的逻辑控制和对显示画面进行更改，操作员站用于远程操控现场设备的启停，历史站用来记录所有监测数据，通讯站用来实现基于DCS的热泵控制系统与外部系统之间的信息交换。利用EDPF-NT+系统配置的基于DCS的热泵控制系统实现了对热泵控制系统中各设备的状态及物理参数等信息的监测与控制。网络通讯系统主要负责控制过程中的信息及数据传递。分布式过程控制站负责热泵系统工艺过程中信息采集及数据处理。系统中模拟量信息的采集是通过EDPF-NT+系统中的模拟量输入卡来完成，相应的变送器将采集到的压力、流量、液位等信号转换成4～20mA的电信号发送到模拟量输入卡上，然后模拟量输入卡将电信号转换成数字信号发送到CPU中。热阻测量卡测量热阻的阻值，并将该阻值转换成数字信号发送到CPU中。其他的每个热泵的开关状态采集则是通过开关量输入卡来完成的，输入信号为干接点信号。采集到的信号通过I/O总线发送至基于DCS的热泵控制系统的CPU处理，然后CPU对系统发出相应的指令。控制系统的输出状态设定则是通过模拟量输出卡和数字量输出卡来完成的，输出状态设定包括对系统中的各物理参数的设定及各热泵的启停等。该热泵控制系统主要监测的物理量有：温度，流量，液位和压力。而主要的控制回路则包括温度控制回路和液位控制回路。在热泵控制系统中有很多重要的监测点，例如：热泵的负荷量、循环水的入口和出口温度、热网水的入口和出口温度、低加抽汽的温度和压力等。CPU将计算后的模拟量通过模拟量输出卡发送至执行机构，使执行机构产生预期的动作；将数字量通过数字量输出卡发送至执行机构，使相应执行机构打开或关闭。整个控制过程通过采集、运算和执行三步骤达到预期效果。上述控制系统能够提供一种比PLC控制系统更方便快捷的控制方式，能实时监测热泵系统中各个物理参数的变化情况，可实现较复杂的控制规律，具有更高的可靠性。此外，DCS软件部分开发容易，用组态软件编程简单，操作方便。在热泵系统中可以轻松实现对各个过程变量的监视，对温度，流量，液位等物理参数的控制。