基于西门子PROFINET的智能换热站系统设计和应用

　　PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一，以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持和不断发展的应用行规，已成为最重要的现场总线标准。PROFIBUS符合RS485标准，也就是说PROFIBUS的物理介质是RS485，因此电器PROFIBUS的传输距离受到传输速率的限制，总线的传输波特率9.6Kbit-12Mbit。在复杂的工业现场PROFIBUS在传输速率、传输距离和抗干扰性能上还是率逊一筹。
　　PROFINET以IEEE802.3为基础，采用100Mbit/s的快速以太网和交换技术。作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。通过代理服务器技术，PROFINET可以无缝的集成现场总线PROFIBUS和其它总线标准。
　　PROFINET支持线性、星型、树状及环形构架，为自动化通信领域提供了高速传输通道和优良的抗干扰介质。如图1所以，其功能包括8个主要方面：实时通讯、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。

　　二、换热站系统发展现状
　　目前国内市场上存在一些相关的控制系统，主要存在以下缺陷：
　　（1）精确性较高但没有智能性：一些基于PLC技术的换热站控制系统，将过去的机械控制设备更新为电子控制装置，提高了控制的精确性，但某些控制参数仍然依靠工作人员的经验来设定。经验值很显然是不能满足所有用户的需求，这样就不能保证热资源的充分利用。
　　（2）控制缺乏实时性：换热站管理人员按固定时间检查各仪表参数，然后根据仪表数据设置控制参数，不能及时根据反馈调整控制参数，不能使供热量与需热量实时保持一致，造成热量不足或浪费。
　　（3）没有实现换热站的集中管理与控制：换热站独立管理，独立控制，供热质量和节能减排效益因工作人员的经验水平体现出较大差异。
　　近年来，国家提倡节能减排、低碳生活。所以对换热站的智能化、节能减排要求也逐步的提高。由于每户的位置不同、面积不同、人口数量不同、需要的热量也不尽相同。有的用户由于在管网的末端，所以热量明显的不够。有的用户在管网的前端，热量过剩，有的甚至需要开门窗放热。这样就造成了热量的大量浪费。热资源利用率也大大的降低。所以，分户计量热流量、室内外温度反馈、换热站无人值守等也必将成为未来换热站系统发展的一种趋势。
　　三、智能换热站系统
　　智能换热站系统总体结构如图2所示。

　　红色箭头所示为一次进水和一次回水管路；蓝色箭头所示为二次进水和二次回水管路；绿色箭头为补水管路。循环泵和补水泵可根据供热规模和用户要求增加多个备用泵，工频和变频工作模式可选。
　　管网各处进出水口都配有温度和压力传感器。实时反馈温度和压力，真正的做到实时调节管网各个部分泵的工作频率和阀门开度，以确保热用户的室内温度平衡，既不会温度不达标，也不会热量过剩，造成热浪费。
　　整个系统控制部分分成三个模块。调节阀温度控制、循环泵压力控制和补水泵压力控制。
　　1、调节阀温度控制

　　调节阀的开度直接影响二次网的进水温度。系统可以手动设定调节阀的开度，也可以根据二次网进水温度的设定值与二次网进水温度当前值进行PID计算。调节结果是，二次网进水温度达到设定值，调节阀开度维持在一个恒定值。