李人全
蓬莱市滨海热力有限公司 山东蓬莱 265600
摘要:供热系统中的温度控制，是衡量供热效果的标准，控制中具有不确定、非线性、变参数等因素。本文首先对PLC控制在供热系统节能中的应用进行分析，进而探讨其供热模式的选择，包括现行供热模式和基于PLC技术的科学供热模式，在此基础上，研究PLC控制在供热系统节能应用方面的具体实现方案。
关键词：PLC控制；供热系统；节能应用
一、PLC控制技术在供热系统节能中的应用分析
PLC自动化控制技术是在传统的顺序控制器基础上，通过釆用微电子技术、先进的计算机和通信技术，以及自动控制技术，设计并实现一套完整的工业控制装置，达到对电气系统进行自动化控制的目的。目前PLC控制在工业中的应用，已经能够取代传统系统中的技术顺序控制器、继电器、计时器、执行逻辑组件等功能，建立一套新型的软件控制系统，具有更强的通用性、可靠性和抗干扰性。而且PLC控制的编程实现较为简单，为其大范围应用奠定了良好基础。PLC控制器的内部运行方式一般釆取循环扫描方式，在大中型PLC控制器中，也会使用到中断运行方式。完成初始的程序编程和调试工作后，可以将编程器程序写入PLC存储器中，接受现场输入信号，连接执行元件，通过输入端和输出端的运行,实现PLC自动化控制。同时也支持控制模式的切换，可在特殊情况下进行手动控制。PLC硬件系统主要由微处理器、电源组件、输入和输出模块、存储器等部分组成。目前市场上的这些产品种类繁多，价格较低，为PLC控制技术在工人系统节能中的应用提供了有利条件，可以有效降低供热系统优化调整过程中的成本投入。
二、供热系统节能应用中的供热模式选择
1.现行供热模式
传统供热换热站的一次网系统主要由电动调节阀、压力传感器、电动执行器、流量传感器和相关控制软件组成。在其运行过程中，需要根据实际的使用需求，对供热温度进行调节，一般釆用人工控制方法，将实际供水温度需求与设定供水水温进行比较，如果不满足供水温度要求，则调整电动调节阀门，从而改变换热器的一次侧水流量，达到对水温进行调节的目的。在一次侧水流量改变后，二次侧热交换器的出口水温可以达到设定值。要实现自动控制，需要合理设计室外温度、二次网供水温度的关系计算公式，从而设计合理的电动调节阀门调节算法，以确保用户侧的实际供应水温达到供暖要求。但是从传统供热模式的实际运行情况来看，各换热站和热网之间由于不是并联连接方式，在换热站操作过程中，存在相互耦合作用。
2.基于PLC技术的科学供热模式
在现有系统的基础上，引入新型PLC控制技术，构建新的供暖模式，实现自动化控制目标。一般情况下，环境平均气温不会出现剧烈变化，对于气温升降差异不大的情况，供热过程可以用周期函数进行表示，即Qt=Q（t-NT）,其中，Qt：表示气温变化不大时相邻几日的供热周期函数，t表示时间变量，T表示周期天数，N表示周期数。在一个取暖季内，整个供暖周期可以看做是由多个稳定的天气变化区间和若干个突发寒暖流区间所组成。可在现有系统中，通过釆用温度传感器，实现温度参数的自动釆集，由环境气温的变化情况确定的供热量函数，可釆用下述计算式进行计算：Qt=Qt0=（tn-t0）/（tn-tw）×q×s。其中t0是1天内实测环境温度，单位为℃，tn是设计的室内供热温度，单位为℃，tw为设计的计算温度，q为热指标，s为供热面积。在这种供热方式下，利用PLC控制技术进行自动调节，可以有效解决上述问题。
三、PLC控制技术在供热系统节能中的具体应用方案
1.基于PLC控制技术的供热模式调整思路
传统供热模式的主要缺点是无法对温度变化及实际供暖需求做出快速响应，采用基于PLC控制技术的供热模式，则能够解决这一问题。但是从实际的供热情况来看，许多供热部门的供热模式运行原理与上述提到的科学供热模式正好相反。主要是利用每天夜间最低气温时的供热量需求作为供应标准，看似平稳的供热模式，会因连续温差变化引发失控问题，而且不分昼夜进行“漫灌”，也会造成大量的能源浪费。一般情况下，每天的最高气温和最低气温之间都会出现1OK左右的温差变化，而供热输出始终保持最大输出量，则会浪费大量能源，在热网不平衡下，如果要进行热源升温，产生的能源浪费问题则会更加严重。因此，必须改变这种供热思路，关注于供热需求的实际变化。特别是在目前实施的热电联产模式下，必须加快对传统供热模式的调整。在此方面，引进新型PLC控制技术，充分发挥其自动化调节和控制功能，可以为供热模式的转变提供技术保障。
2.利用PID参数实现模糊控制
通过对供热系统运行模式中的一次网供热机制进行分析可知，在一次网供热中心的热源供水过程中，换热站的主要功能是通过热交换，将热量送到用户侧，满足其采暖需求。在一个供热区域内，采用PLC控制技术，对供热系统运行模式进行调节的实际执行装置是变频器和调节阀，其供热效果则主要受控制精度的影响。为了充分满足在天气变化情况下的供热系统调节响应速度要求，可釆用PID参数对PLC控制器进行模糊处理，通过将PID参数代入到模糊域，使用模糊控制算法，满足供热系统调节的实际需求。其核心控制语句釆取“ifthen”形式，根据每一步的调节需要，设置参数指令值。在控制方案设计过程中，需要对4个控制变量设计3个子集，以实现对误差的测量，并将变量控制在设定值附近。这3个误差子集分别为小负（NS）、小正（PS）和零（ZE）集。此外，在系统设计过程中，还为输出变量设定了5个子集，以适应4个控制变量的不同组合形式。这5个描述控制变量变化的子集除了上述3个子集外，还包括中负（NM）和中正（PM）集。通过在PLC控制编程中设计这些子集，可以实现对调节快慢参数的更改，从而实现模糊控制功能。
3.根据实际热量需求，调节供热输出
PLC控制技术在供暖系统运行过程中的应用，可以对环境变化情况进行实时测量，依靠传感器和网络通信功能，做到对实际供暖需求的及时掌握。在此基础上，通过釆用模工无法正常进行的问题。关于暖通设计已有的相关规定，对其设计内容进行约束，例如：完整的热媒-参数、热量消耗指标、釆暖热负荷、散热器型号、消声、防火、防腐、保温等。所以暖通设计的首要准则，就是保证所有的设计满足相关规定，在暖通设计平面图标注中，很容易出现小细节的疏忽，例如：水平干管管径尺寸、立管的编号等，都是屡次出现在设计过程中的问题。其次，平面图中的多层合绘，要分层标注散热器和管道等，逐一对相关设备的性能、型号进行标注,糊控制算法，实现供热量的按需输出，从而减少在供暖系统运行过程中产生的不必要的能源浪费问题。
结语：PLC控制技术在供暖系统运行中的应用，不仅可以帮助供暖部门节省供暖成本，还能够实现较高的社会效益。应积极促进PLC控制技术在供暖系统中的应用和推广，关注PLC技术的发展。目前PLC控制器正在向小型化和智能化的方向发展，技术提升的潜力较大，通过不断更新PLC控制设备，釆取先进的控制算法，可以最大化发挥PLC自动化控制技术的作用，彻底改变以往供热系统能耗较高的状况，为供热稳定性和供热质量提供保障。
参考文献
[1]郝笑辰.供热系统的自动化控制与节能降耗[J].建筑工程技术与设计,2018,000（031）
[2]许凯.分户计量供热系统浅析[J].建筑发展,2017,1（3）