【摘 要】本文主要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的液位變送器進(jìn)行分析，目的對(duì)換熱站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)閥門(mén)開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ) 水泵自動(dòng)補(bǔ)水、循環(huán)泵定溫定頻運(yùn)行的效果。以明顯改善城市環(huán)境看，起到節(jié)約能源的作用，因此被國(guó)家 積極倡導(dǎo)。 伴隨城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，集中供熱規(guī)模也越來(lái) 越大，對(duì)推動(dòng)熱力管網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行有重要意義。

    1 液位變送器技術(shù)
    集中供熱系統(tǒng)中非常重要的組成部分就是換熱站， 換熱 站直接關(guān)系集中供熱的效果。 液位變送器技術(shù)在科學(xué)技 術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)也取得了明顯的進(jìn)步。 現(xiàn)階段無(wú)人值班換 熱站在集中供熱系統(tǒng)中被應(yīng)運(yùn)而生， 此種技術(shù)極大解放了人力資源，簡(jiǎn)化了熱力系統(tǒng)的操作管理模式，實(shí)現(xiàn)了按需分配熱量的目標(biāo)，做到了能源的有效利用。 但是受多種原因的影響， 如不完善的硬件設(shè)備和監(jiān)控軟件系統(tǒng)， 導(dǎo)致目前許多換熱站還未真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守， 該問(wèn)題直接影響了換熱站自動(dòng)化管 理水平的提升。 基于此就需要加強(qiáng)對(duì)無(wú)人值守液位變送器的研究，提高換熱站自動(dòng)化水平。 現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)換熱站 自動(dòng)化水平的研究還停留在理論層面上， 伴隨物聯(lián)網(wǎng)的不斷 發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸以網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)的模式被廣泛應(yīng)用。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)極大提升了智能化服務(wù)水平。 因此建立在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之上的換熱站自動(dòng)化控制系統(tǒng)有較好的發(fā)展空間， 可以真正實(shí)現(xiàn)液位變送器的無(wú)人值守[1]。

    2 液位變送器
    2.1 物聯(lián)網(wǎng)主戰(zhàn)平臺(tái) 工程控制計(jì)算機(jī)、寬帶網(wǎng)絡(luò)、組態(tài)軟件以及 SC64SINAUTServer 服務(wù)器軟件是物聯(lián)網(wǎng)主戰(zhàn)平臺(tái)的主要部分。

    2.2 液位變送器
    測(cè)量和控制儀表是構(gòu)成液位變送器的主要部 分， 控制單元上的模塊有 S7－200PLC、 通信模塊 SINAUTMD720－3GPRS 和天線 SINAUTANT794－4MR。 除了以上控制 模塊還有循環(huán)泵、變頻器和模擬量輸入和輸出單元等。

    3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下液位變送器的控制
    原理無(wú)人值守?fù)Q熱站監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)和模擬量信號(hào) 等進(jìn)行采集和控制， 其中開(kāi)關(guān)信號(hào)包括補(bǔ)水泵運(yùn)行狀態(tài)和循 環(huán)泵運(yùn)行狀態(tài)等，模擬量信號(hào)包括熱網(wǎng)的壓力、溫度、流量和補(bǔ)水箱的水位等。 再者無(wú)人值守?fù)Q熱站監(jiān)控系統(tǒng)可以整合多方面的因素，如氣象、供熱管線的分布情況、熱交換的效率等 將數(shù)學(xué)模型建立在中央控制站的計(jì)算單元上， 將計(jì)算結(jié)果輸 送給無(wú)人值守?fù)Q熱站監(jiān)控單元， 整個(gè)的供熱工程可以在控制單元下進(jìn)行全方位的檢測(cè)和控制。 換熱站與用戶(hù)連接相關(guān)設(shè) 備、管道、閥門(mén)、儀表以及控制裝置的連接方式是不一樣的，具 體選用何種連接方式需要結(jié)合熱網(wǎng)工況的具體條件，調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn) 換熱網(wǎng)輸送的熱媒，將熱量分配給熱用戶(hù)，以此滿(mǎn)足熱用戶(hù)的 正常需求。 此外，在無(wú)人值守?fù)Q熱站系統(tǒng)下還可以根據(jù)熱用戶(hù)的具體需求對(duì)供熱熱媒參數(shù)和數(shù)量進(jìn)行集中劑量和檢測(cè)。 其 中液位變送器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 1。 物聯(lián)網(wǎng)主戰(zhàn)平臺(tái)的監(jiān)控 系統(tǒng)的功能是非常多的， 可以檢測(cè)控制并管理全部的換熱子 站，確保管網(wǎng)可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行，以最低的能耗完成既定的 供熱任務(wù)[2]。

      4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下液位變送器的軟件設(shè)計(jì)
    4.1 控制方式分析 液位變送器所采用的控制方式為雙調(diào)控制方 式，雙調(diào)口靜置方式可以根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際需求，并結(jié)合供熱的 實(shí)際情況，對(duì)供給的熱量進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，能將換熱站循環(huán)泵的 流量控制和二次供水設(shè)定溫度同時(shí)完成。 采用雙調(diào)控制方式起到的量調(diào)節(jié)能效果是非常明顯的。 液位變送器在運(yùn)行過(guò)程中不可避免會(huì)出現(xiàn)管網(wǎng)失水的問(wèn)題， 基于此需要對(duì)補(bǔ)水泵的補(bǔ)水量進(jìn)行控制，確保系統(tǒng)可以平穩(wěn)運(yùn)行。 傳統(tǒng)換熱 站水泵電機(jī)與市電是直接連接的，以工頻運(yùn)行方式運(yùn)行，供暖 負(fù)荷的變化不影響輸出流量。 調(diào)節(jié)循環(huán)泵的輸出流量離不開(kāi)室外溫度傳感器和 PLC， 循環(huán)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速依靠變頻器來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可達(dá)到供暖負(fù)荷的要求，促使電機(jī)伴隨供暖負(fù)荷的變 化，調(diào)整自身需要的能量，將能量消耗降低到最小。 此外變頻器還可以將系統(tǒng)功率因數(shù)提高，將電機(jī)無(wú)功損耗減小，提高供 電質(zhì)量和供電效率。 為了達(dá)到以上目的本次設(shè)計(jì)中采用備用 泵的運(yùn)行邏輯、PLC 控制運(yùn)行泵和變頻泵控制泵的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí) 現(xiàn)。 其中循環(huán)泵有三臺(tái)、變頻器有一臺(tái)，依靠一臺(tái)變頻器來(lái)推動(dòng)三臺(tái)循環(huán)泵的運(yùn)行。 其中啟動(dòng)第一臺(tái)泵變頻， 并加大其轉(zhuǎn) 速，當(dāng)達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)，可以啟動(dòng)第二臺(tái)泵變頻，并將第一臺(tái)泵 切換到工頻運(yùn)行狀態(tài)。 若此時(shí)滿(mǎn)足以上要求則可以停止運(yùn)行 第二臺(tái)泵，第一臺(tái)泵使之處于變頻運(yùn)行的模式。 一旦處于運(yùn)行 的泵發(fā)生故障時(shí)，可以啟動(dòng)備用泵。 循環(huán)泵有手動(dòng)變頻功能、 自動(dòng)變頻功能以及工頻功能。 變頻模式下采用手動(dòng)模式對(duì)其 進(jìn)行控制， 可以人為給定頻率， 對(duì)循環(huán)泵的輸出流量進(jìn)行控 制，實(shí)現(xiàn)對(duì)供暖溫度的調(diào)節(jié)。在自動(dòng)控制中 PLC 與變頻器實(shí)現(xiàn)通信， 室外的溫度傳感器和二次供水溫度傳感器的信號(hào)可以 傳輸?shù)?PLC 上，在 PLC 得到指令下可以將控制指令發(fā)放給變頻器，變頻器按照供熱要求對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 一旦變頻器出現(xiàn) 故障可以手動(dòng)切換到工頻運(yùn)行的模式下， 為熱用戶(hù)繼續(xù)提供 熱量，滿(mǎn)足他們的供熱需求。 二次供熱溫度的設(shè)定值會(huì)跟隨室 外溫度的變化而變化， 該設(shè)定值可以被看成是調(diào)節(jié)目標(biāo)調(diào)節(jié) 一次閥[3-4]。

    二次供水溫度設(shè)定值保持不變的情況是在室外溫度進(jìn)入 模糊區(qū)時(shí)，此時(shí)應(yīng)該將閥門(mén)的動(dòng)作減小，這樣可以對(duì)執(zhí)行器起 到保護(hù)的作用。 實(shí)際生活中很多液位變送器在運(yùn)行 幾年后會(huì)發(fā)生故障， 分析產(chǎn)生故障的原因大多是由于電動(dòng)閥 門(mén)的執(zhí)行器損壞。 通常情況下電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)的使用壽命為 2×105-3×105 次，其中電動(dòng)閥動(dòng)作一次的標(biāo)準(zhǔn)為電動(dòng)閥行程超過(guò)5%。 若是在電動(dòng)閥壞了的情況下，不及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，那么自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用壽命也就在兩年以?xún)?nèi)， 超出兩年自動(dòng)控制系統(tǒng)就難以再繼續(xù)使用。 基于此種問(wèn)題需要采取換而戰(zhàn)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥特殊的調(diào)節(jié)方法， 特殊的調(diào)節(jié)方法可以保障電 動(dòng)閥動(dòng)作在每小時(shí)十次以?xún)?nèi)， 這樣可以延長(zhǎng)電動(dòng)閥的使用壽 命，至少延長(zhǎng)到八年[5-6]。

    4.2 變頻調(diào)速技術(shù)分析
    變頻調(diào)速技術(shù)主要應(yīng)用在補(bǔ)水系統(tǒng)上， 恒壓供水原理是保證補(bǔ)水系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵， 在該原理下可以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)補(bǔ) 水。 供熱系統(tǒng)中的熱水在運(yùn)行時(shí)，若閥門(mén)和管道出現(xiàn)泄漏，此 時(shí)循環(huán)水的水壓會(huì)明顯降低。 此種情況下如果補(bǔ)水不及時(shí)，會(huì)影響供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 為了解決循環(huán)水壓力過(guò)低的問(wèn)題， 可以在回水主管上安裝壓力變送器， 在壓力變送器的支持下 官網(wǎng)上的壓力可以發(fā)生變化，將 4~20 mA 的信號(hào)反饋到變頻 器 PI 調(diào)節(jié)器輸入端。 此時(shí)可以變頻器的給定值可以與之進(jìn)行 比較，一旦變頻器的給定值大于官網(wǎng)上的壓力時(shí)，可以加大變 頻器的輸出頻率，此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水。 當(dāng)網(wǎng)管上的壓力值與變 頻器的給定值基本一致時(shí)，此時(shí)需要降低變頻器的輸出頻率，滿(mǎn)足停止供水的需求。 其中物聯(lián)網(wǎng)主戰(zhàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路如下，信息生成及數(shù)據(jù)通訊和操作工作環(huán)境之間， 依靠系統(tǒng)運(yùn)行操 作監(jiān)督管理系統(tǒng)、集中分析采集數(shù)據(jù)、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行進(jìn)本控制、 預(yù)分析信號(hào)、采集現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)等實(shí)現(xiàn)相互傳達(dá)和反饋。 現(xiàn)階 段供熱系統(tǒng)自動(dòng)控制中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用最為典型的就是無(wú)人 值守?fù)Q熱站模式， 該模式屬于前端多子站信號(hào)采集－GPRS 通 訊－中央控制站網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件遠(yuǎn)程控制形式。 此種模式下首 先需要設(shè)置的模塊為 DTU 模塊，接著設(shè)定 DTU 的 ID 等配置 參數(shù)和中心站計(jì)算機(jī)的 IP 地址和端口號(hào)。 然后調(diào)試中心站組 態(tài)軟件和 I/O 設(shè)備組態(tài)， 該過(guò)程就是構(gòu)建一個(gè)設(shè)備并將設(shè)備 運(yùn)行參數(shù)配置好，其中設(shè)備運(yùn)行參數(shù)包括工作周期、地質(zhì)等內(nèi) 容。 最后環(huán)節(jié)就是對(duì)配置好的參數(shù)再次檢查，一直到通訊設(shè)備 可以順利連接[7-8]。

    5 結(jié) 語(yǔ)
    熱用戶(hù)和供熱站之間的連接方式為換熱站， 換熱站直接 關(guān)系到過(guò)濾的供熱質(zhì)量和安全， 因此需要保障換熱站的安全可靠性。 現(xiàn)階段換熱站管理中人工方式為最普遍的管理模式， 每個(gè)環(huán)節(jié)都需要人工檢查，對(duì)人力資源是極大的浪費(fèi)。 此外， 人工管理模式下?lián)Q熱站存在的安全隱患不容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)備故障問(wèn)題頻發(fā)，對(duì)集中供熱的效果產(chǎn)生嚴(yán)重影響。 導(dǎo)致以上問(wèn)題出現(xiàn)的原因在于，在參數(shù)測(cè)量手段缺失的情況下，供熱站 整體的運(yùn)行情況很難把控，無(wú)法正確分析判斷運(yùn)行工況，一旦 運(yùn)行工況失調(diào)的情況得不到及時(shí)解決時(shí)， 會(huì)發(fā)生冷熱不均的情況。 供熱站得不到最佳的運(yùn)行工況，會(huì)出現(xiàn)供熱量和需熱量 不匹配的問(wèn)題。 加上運(yùn)行數(shù)據(jù)的不全面更是加大了量化管理 的難度。 基于此就需要加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下液位變送器 的研究，提高液位變送器水平。