【摘 要】本文主要對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的液位變送器進行分析，目的對換熱站現(xiàn)場運行參數(shù)進行實時監(jiān)測，對閥門開度進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)補 水泵自動補水、循環(huán)泵定溫定頻運行的效果。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 越大，對推動熱力管網(wǎng)的平穩(wěn)運行有重要意義。

    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)展的同時也取得了明顯的進步。 現(xiàn)階段無人值班換 熱站在集中供熱系統(tǒng)中被應(yīng)運而生， 此種技術(shù)極大解放了人力資源，簡化了熱力系統(tǒng)的操作管理模式，實現(xiàn)了按需分配熱量的目標，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現(xiàn)無人值守， 該問題直接影響了換熱站自動化管 理水平的提升。 基于此就需要加強對無人值守液位變送器的研究，提高換熱站自動化水平。 現(xiàn)階段我國對換熱站 自動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)之上的換熱站自動化控制系統(tǒng)有較好的發(fā)展空間， 可以真正實現(xiàn)液位變送器的無人值守[1]。

    2 液位變送器
    2.1 物聯(lián)網(wǎng)主戰(zhàn)平臺 工程控制計算機、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)平臺的主要部分。

    2.2 液位變送器
    測量和控制儀表是構(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
    原理無人值守換熱站監(jiān)控系統(tǒng)可以對開關(guān)信號和模擬量信號 等進行采集和控制， 其中開關(guān)信號包括補水泵運行狀態(tài)和循 環(huán)泵運行狀態(tài)等，模擬量信號包括熱網(wǎng)的壓力、溫度、流量和補水箱的水位等。 再者無人值守換熱站監(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算單元上， 將計算結(jié)果輸 送給無人值守換熱站監(jiān)控單元， 整個的供熱工程可以在控制單元下進行全方位的檢測和控制。 換熱站與用戶連接相關(guān)設(shè) 備、管道、閥門、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，以此滿足熱用戶的 正常需求。 此外，在無人值守換熱站系統(tǒng)下還可以根據(jù)熱用戶的具體需求對供熱熱媒參數(shù)和數(shù)量進行集中劑量和檢測。 其 中液位變送器結(jié)構(gòu)見圖 1。 物聯(lián)網(wǎng)主戰(zhàn)平臺的監(jiān)控 系統(tǒng)的功能是非常多的， 可以檢測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
    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)用戶的實際需求，并結(jié)合供熱的 實際情況，對供給的熱量進行及時調(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。 液位變送器在運行過程中不可避免會出現(xiàn)管網(wǎng)失水的問題， 基于此需要對補水泵的補水量進行控制，確保系統(tǒng)可以平穩(wěn)運行。 傳統(tǒng)換熱 站水泵電機與市電是直接連接的，以工頻運行方式運行，供暖 負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室外溫度傳感器和 PLC， 循環(huán)泵電機的轉(zhuǎn)速依靠變頻器來進行調(diào)節(jié)，可達到供暖負荷的要求，促使電機伴隨供暖負荷的變 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，將電機無功損耗減小，提高供 電質(zhì)量和供電效率。 為了達到以上目的本次設(shè)計中采用備用 泵的運行邏輯、PLC 控制運行泵和變頻泵控制泵的轉(zhuǎn)速來實 現(xiàn)。 其中循環(huán)泵有三臺、變頻器有一臺，依靠一臺變頻器來推動三臺循環(huán)泵的運行。 其中啟動第一臺泵變頻， 并加大其轉(zhuǎn) 速，當達到滿負荷時，可以啟動第二臺泵變頻，并將第一臺泵 切換到工頻運行狀態(tài)。 若此時滿足以上要求則可以停止運行 第二臺泵，第一臺泵使之處于變頻運行的模式。 一旦處于運行 的泵發(fā)生故障時，可以啟動備用泵。 循環(huán)泵有手動變頻功能、 自動變頻功能以及工頻功能。 變頻模式下采用手動模式對其 進行控制， 可以人為給定頻率， 對循環(huán)泵的輸出流量進行控 制，實現(xiàn)對供暖溫度的調(diào)節(jié)。在自動控制中 PLC 與變頻器實現(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溫度進行調(diào)節(jié)。 一旦變頻器出現(xiàn) 故障可以手動切換到工頻運行的模式下， 為熱用戶繼續(xù)提供 熱量，滿足他們的供熱需求。 二次供熱溫度的設(shè)定值會跟隨室 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入 模糊區(qū)時，此時應(yīng)該將閥門的動作減小，這樣可以對執(zhí)行器起 到保護的作用。 實際生活中很多液位變送器在運行 幾年后會發(fā)生故障， 分析產(chǎn)生故障的原因大多是由于電動閥 門的執(zhí)行器損壞。 通常情況下電動調(diào)節(jié)閥門的使用壽命為 2×105-3×105 次，其中電動閥動作一次的標準為電動閥行程超過5%。 若是在電動閥壞了的情況下，不及時采取措施進行處理，那么自動控制系統(tǒng)的使用壽命也就在兩年以內(nèi)， 超出兩年自動控制系統(tǒng)就難以再繼續(xù)使用。 基于此種問題需要采取換而戰(zhàn)電動調(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 動閥動作在每小時十次以內(nèi)， 這樣可以延長電動閥的使用壽 命，至少延長到八年[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)用在補水系統(tǒng)上， 恒壓供水原理是保證補水系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵， 在該原理下可以實現(xiàn)定點補 水。 供熱系統(tǒng)中的熱水在運行時，若閥門和管道出現(xiàn)泄漏，此 時循環(huán)水的水壓會明顯降低。 此種情況下如果補水不及時，會影響供熱系統(tǒng)的正常運行。 為了解決循環(huán)水壓力過低的問題， 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 的信號反饋到變頻 器 PI 調(diào)節(jié)器輸入端。 此時可以變頻器的給定值可以與之進行 比較，一旦變頻器的給定值大于官網(wǎng)上的壓力時，可以加大變 頻器的輸出頻率，此時可以實現(xiàn)補水。 當網(wǎng)管上的壓力值與變 頻器的給定值基本一致時，此時需要降低變頻器的輸出頻率，滿足停止供水的需求。 其中物聯(lián)網(wǎng)主戰(zhàn)平臺的設(shè)計思路如下，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)運行操 作監(jiān)督管理系統(tǒng)、集中分析采集數(shù)據(jù)、對現(xiàn)場進行進本控制、 預(yù)分析信號、采集現(xiàn)場儀表信號等實現(xiàn)相互傳達和反饋。 現(xiàn)階 段供熱系統(tǒng)自動控制中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用最為典型的就是無人 值守換熱站模式， 該模式屬于前端多子站信號采集－GPRS 通 訊－中央控制站網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件遠程控制形式。 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)和中心站計算機的 IP 地址和端口號。 然后調(diào)試中心站組 態(tài)軟件和 I/O 設(shè)備組態(tài)， 該過程就是構(gòu)建一個設(shè)備并將設(shè)備 運行參數(shù)配置好，其中設(shè)備運行參數(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
    熱用戶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， 每個環(huán)節(jié)都需要人工檢查，對人力資源是極大的浪費。 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發(fā)現(xiàn)，設(shè)備故障問題頻發(fā)，對集中供熱的效果產(chǎn)生嚴重影響。 導(dǎo)致以上問題出現(xiàn)的原因在于，在參數(shù)測量手段缺失的情況下，供熱站 整體的運行情況很難把控，無法正確分析判斷運行工況，一旦 運行工況失調(diào)的情況得不到及時解決時， 會發(fā)生冷熱不均的情況。 供熱站得不到最佳的運行工況，會出現(xiàn)供熱量和需熱量 不匹配的問題。 加上運行數(shù)據(jù)的不全面更是加大了量化管理 的難度。 基于此就需要加強對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下液位變送器 的研究，提高液位變送器水平。