一、前言

   本文详细介绍了安徽淮南煤电基地田集电厂工程2x600MW超临界机组的暖通控制系统方案，同时也揭示了UniMAT PLC在该控制系统中的应用，为业界提供了一个性价比更高的解决方案。

二、系统概述

   本集电厂的系统主要包括主厂房区域集中冷冻水系统、厂区集中采暖加热站热水加热系统、汽机房通风空调系统、集控楼通风空调系统、除灰及电除尘控制楼通风空调系统。各系统包含监控、编程、和数据处理的功能，整个系统设置为手动和自动2种方式（切换在就地控制盘及集中监控站LCD上实现）。

三、系统要求

  集控楼通风空调系统及主厂房区域集中冷冻水系统；汽机房通风空调系统；厂区集中采暖加热站热水加热系统；除灰及电除尘控制楼通风空调系统各设置一独立的PLC进行监控，以确保运行和检修的安全性。

  控制系统所包含的功能：

  对系统所有监控点进行集中监控，也能就地监控；

  所有被控参数均可在中央监控站和各就地控制器上设定；

  具有手动控制功能，可在调试、检修、运行期间对各系统分别进行控制；

  具有组态、编程功能，并设有密码；

  显示各监控点的参数、各运转设备及部件的状态、各系统的动态图形及各项历史资料；

  具有下列声光报警功能：

  运行设备故障

  各监控点参数越限

  设备故障后能在各地控制盘上手动重新启动，当系统运行正常后投入自动；

  存储下列历史资料，并能显示、打印。系统具有断电保护功能，自带的备用电源应满足72小时连续供电的要求；

  运转设备（如冷水机组、水泵、冷却塔及风机）的累计运行小时数；

  设备发生故障时的时间及地点；

  设备发生故障前10小时内的运行工况记录；

  设备、部件联锁停机时间及地点，如与火灾探测系统的联锁停机等；

  与消防自动报警系统联动；

   当系统的主机发生故障时，各分系统应能独立工作，所有的资料、数据、程序均不会消失。

四、系统配置与功能实现

  根据系统控制要求，系统分为集控楼通风空调系统、汽机房通风空调系统、除灰及电除尘控制楼通风空调系统、厂区集中采暖加热站热水加热系统，共计4套独立的PLC系统，每套系统均采用西门子（SIEMENS）公司的PLC-300系列CPU+亿维的I/O模块和附件构成，采用IM360和IM361扩展机架模块进行扩展。采用WinCC人机界面软件和工控机组建成系统的操作监控站。如图所示：

1.主厂房区域集中冷冻水系统

   主厂房区域集中冷冻水系统包含风冷冷水机组和冷冻水循环水泵等设备，本系统为夏季运行，具体如下：风冷冷水机组、膨胀定压机组、冷冻水循环水泵运行，冷水机组进口电动切换阀打开，冷冻水系统电子除垢仪运行，冷冻水系统压差旁通阀待机。

   联锁及PID控制：风冷冷水机组、冷冻水循环水泵之间有启停联动控制，风冷冷水机组之间联机群控，冷冻水系统还有压差旁通控制，为PID调节回路，本工程冷冻水系统供回水总管设置压差旁通阀，控制系统根据供回水总管上的压力自动调整实际系统中的供水流量。系统运行和系统停运期间，应由膨胀补水定压装置将系统中的压力维持在设定的范围内（由膨胀补水定压装置所配控制系统完成），膨胀补水定压装置将设有与自控系统连网信号接口，将向自控系统输出系统的压力、故障信号等。

   自动监控系统仅对系统的供/回水温度进行监测，并设有如下的供水温度、回水温度保护及报警功能：当系统的供水温度低于5°C（在0~10°C的范围内手动可调）时，监控系统应报警；当系统的回水温度高于14°C（在0~20°C的范围内手动可调）时，监控系统应报警；水泵断流报警，本系统冷冻水循环水泵应设置水流量开关或水压差开关保护装置。当水泵处于低流量状态或低压差时，水流量开关或水压差开关应及时报警。

2.厂区集中采暖加热站热水加热系统

   厂区集中采暖加热站热水加热系统包含：热交换器和采暖热水循环水泵。

   本系统为冬季运行，具体如下：膨胀定压机组、循环水泵运行，热交换器进口电动调节阀，采暖热系统电子除垢仪运行，系统压差旁通阀待机。

   系统的启动为手动，即由运行人员手动启动程序。启动顺序应依次为：启动相应的循环水泵、电子除垢仪，延时启动相应热交换器进口蒸汽调节阀。

   系统的停机程序为手动，即由运行人员手动启动停机程序。停机顺序与启动顺序相反。

   系统应设置根据室外温度自动启动功能，当室外温度低于5°C（设定值应能调整：0～15°C）时，系统自动启动。

   热水循环水泵和汽-水热交换器前的蒸汽阀联锁，热水循环水泵启动后再打开蒸汽阀。反之热水循环水泵停运前先关闭蒸汽阀以保证蒸汽的温度不要太高，保护汽-水热交换器盘管。

   系统的供回水温度控制、保护及报警：本系统设计的采暖热水供水温度为95°C、回水温度为70°C。自动控制系统对系统的供/回水温度进行监测，并通过供水温度测定点与设定点（95°C）的比较，控制热交换器前的蒸汽调节阀。同时供水温度、回水温度设置必要的保护及报警功能：

当系统的供水温度高于100°C（在70~110°C的范围内手动可调）时，监控系统应报警；当系统的回水温度低于55°C（在30～70°C的范围内手动可调）时，监控系统应报警；

   本工程采暖水系统供回水总管设置压差旁通阀，控制系统根据供回水总管上的压力自动调整实际系统中的供水流量。此为PID调节回路。

   系统运行和系统停运期间，应由需方提供的膨胀补水定压装置将系统中的压力维持在设定的范围内（由膨胀补水定压装置所配控制系统完成），膨胀补水定压装置将设有与自控系统连网信号接口，将向自控系统输出系统的压力、故障信号等。

   水泵断流报警：本系统热水循环水泵应设置水流量开关或水压差开关保护装置。当水泵处于低流量状态或低压差时，应水流量开关或水压差开关应及时报警。

3.集控楼单元控制室通风空调系统

   集控楼单元控制室通风空调系统将包括集控楼20.20m层暖通电气设备室、13.70m层的集中控制室、交接班室、SIS室、工程师室等。

   机组的切换控制：空调系统中的两台空气处理机组互为备用，空气处理机组的运行切换根据机组运行小时数手动/自动切换。运行小时数达到预定值720小时（运行小时数应在0～1000小时之间手动可调）。

   系统的启动为手动，即由运行人员手动启动程序。启动顺序应依次为：开启相应运行空气处理机组进出口的电动切换挡板及新排风调节挡板，延迟120秒（延迟时间在0～240秒范围内手动可调）后，启动相应机组的送风机、回风机。

   系统的停机程序为手动，即由运行人员手动启动停机程序。停机顺序应依次为：停止相应空气处理机组中回风机、送风机的运行，延迟120秒（延迟时间在0～240秒范围内手动可调）后，关闭空气处理机组进出口的电动切换挡板及新排风挡板。

   本系统分三种运行工况，即夏季运行工况、冬季运行工况及过渡季通风工况。在各运行工况下，系统的设备和部件的状态如下：

   夏季运行工况：空气处理机组中的送风机和回风机投入运行，送、回风切换挡板、新排风调节挡板开启，排风挡板、新风挡板均处于最小开度；加热盘管出口处的电动二通阀关闭，冷却盘管出口处的电动二通阀、加湿器进入待机状态，其运行将根据室内温度和相对湿度进行调节，室内温湿度以集控室为基准。

   过渡季运行工况：空气处理机组中的送风机和回风机投入运行，送、回风切换挡板开启，排风挡板、新排风调节挡板、新风挡板，加湿器（包括加湿泵和电磁阀）进入待机状态，其运行将根据室内温度和相对湿度进行调节；冷却、热水盘管出口处的电动二通阀关闭。

   冬季运行工况：空气处理机组中的送风机和回风机投入运行，送、回风切换挡板、新排风调节挡板开启，排风挡板、新风挡板均处于最小开度；冷却盘管出口处的电动二通阀关闭，加热盘管出口处的电动二通阀、加湿器进入待机状态，其运行将根据室内温度和相对湿度进行调节，室内温湿度以集控室为基准。

   运行工况切换

   本系统运行工况切换应有两种方式，即手动切换和自动切换。

   手动切换时，由运行人员在控制盘上手动切换；

   自动切换时，则由控制系统将按各运行工况的要求进行切换。自动切换将按累计连续时间（此时间设定值应能在0~48小时范围内可调）的室外温度测定值信号与设定值（分夏季运行工况Û过渡季运行工况和过渡季运行工况Û冬季运行工况两个，此温度设定值应能在0~30°C范围内可调）进行比较确定系统运行工况。

   系统和室内温湿度控制：系统温湿度控制将根据集控室的温湿度为基准来控制，集中控制室室内温度及其精度的设定值参见室内设计参数表。温度设定值在10°C～35°C的范围内手动可调，精度在0.1°C～5°C的范围内手动可调。集控室室内温湿度检测设2个点，其它每个房间温湿度检测每间设1个点来显示房间温湿度情况。

   集控室室内温湿度的高低限报警：高限温度为28°C，低限温度为18°C，高限相对湿度为70％，低限相对湿度为30％；

   空气处理机组中的送风机、回风机低流量保护及报警：本系统空气处理机组中的送风机、回风机应设置空气流量开关或压差开关保护装置。当送风机或回风机处于低流量状态或低压差时，空气流量开关或压差开关应及时报警。

   空气处理机组中的初、中效空气过滤器压差保护及报警：本系统空气处理机组中的初效空气过滤器和中效空气过滤器均应设置压差开关保护装置。当初效空气过滤器和中效空气过滤器大于压差设定值时，压差开关应及时报警。

   消防控制系统联锁保护控制：当消防控制系统发出火灾信号（在本通风空调系统范围内的任一房间）至本系统控制盘时，控制系统将停止系统运行并反馈信号至消防控制中心。

4.汽机房#1机机励磁小室降温通风系统（#2机KKS为20）

   系统启动程序及停机程序

   系统的启动为手动，启动顺序依次为：开启相应运行空气处理机组进出口的电动切换挡板，延迟120秒（延迟时间在0～240秒范围内手动可调）后，启动相应机组的送风机。

   系统的停机程序为手动，停机顺序依次为：停止相应空气处理机组中送风机的运行，延迟120秒（延迟时间在0～240秒范围内手动可调）后，关闭空气处理机组进出口的电动切换挡板及新风挡板。

   本降温通风系统分夏季运行工况及过渡季运行工况。

   夏季工况运行时系统的设备和部件的状态如下：

   空气处理机组中的送风机投入运行；送风、回风挡板打开，新风挡板位于最小开度；冷却盘管出口处的电动二通阀进入待机状态，其运行将根据室内温度和回风相对湿度进行调节；相关系统—冷冻水系统进入运行状态；排风机停运。

   过渡季工况运行时系统的设备和部件的状态如下：

   空气处理机组中的送风机投入运行；送风挡板开启，回风挡板关闭，新风挡板最大开度；冷却盘管出口处的电动二通调节阀关闭；排风机一台运行。

   系统送风温度和室内温度控制

   室内温度控制

   本系统中开关室室内温度及其精度的设定值为：夏季和过渡季可设定为30°C ±2°C；冬季不控制。温度设定值在10°C～40°C的范围内手动可调，精度在0.1°C～5°C的范围内手动可调。

   温度控制应根据室内温度感应器所探测到的室内温度实际值与设定值进行比较，控制空气处理机组冷却盘管出水管上的电动二通调节阀的开度，使送风温度维持在一定的范围内。

   空气处理机组中的送风机低流量保护及报警：本系统空气处理机组中的送风机应设置空气流量开关或压差开关保护装置。当送风机或回风机处于低流量状态或低压差时，空气流量开关或压差开关应及时报警。

   空气处理机组中的空气过滤器压差保护及报警：本系统空气处理机组中的初效空气过滤器应设置压差开关保护装置。当空气过滤器空气过滤器大于压差设定值时，压差开关应及时报警。

与消防控制系统联锁保护控制：当消防控制系统发出火灾信号（在本通风空调系统范围内的任一房间）至本系统控制盘时，控制系统将停止系统运行，并反馈信号至消防控制中心。

5.汽机房#1机机励磁小室降温通风系统（#2机KKS为20）

   系统启动程序及停机程序。系统的启动为手动，启动顺序依次为：开启相应运行空气处理机组进出口的电动切换挡板，延迟120秒（延迟时间在0～240秒范围内手动可调）后，启动相应机组的送风机。

   系统的停机程序为手动，停机顺序依次为：停止相应空气处理机组中送风机的运行，延迟120秒（延迟时间在0～240秒范围内手动可调）后，关闭空气处理机组进出口的电动切换挡板及新风挡板。

   本降温通风系统分夏季运行工况及过渡季运行工况。

   夏季工况运行时系统的设备和部件的状态如下：空气处理机组中的送风机投入运行；送风、回风挡板打开，新风挡板位于最小开度；冷却盘管出口处的电动二通阀进入待机状态，其运行将根据室内温度和回风相对湿度进行调节；相关系统—冷冻水系统进入运行状态；排风机停运。

过渡季工况运行时系统的设备和部件的状态如下：空气处理机组中的送风机投入运行；送风挡板开启，回风挡板关闭，新风挡板最大开度；冷却盘管出口处的电动二通调节阀关闭；排风机运行。

室内温度控制

   本系统中开关室室内温度及其精度的设定值为：夏季和过渡季可设定为30°C ±2°C；冬季不控制。温度设定值在10°C～40°C的范围内手动可调，精度在0.1°C～5°C的范围内手动可调。

   温度控制应根据室内温度感应器所探测到的室内温度实际值与设定值进行比较，控制空气处理机组冷却盘管出水管上的电动二通调节阀的开度，使送风温度维持在一定的范围内。

   室内温度的高低限报警：各开关室室内温度报警：高限温度为35°C。

   空气处理机组中的送风机低流量保护及报警：本系统空气处理机组中的送风机应设置空气流量开关或压差开关保护装置。当送风机或回风机处于低流量状态或低压差时，空气流量开关或压差开关应及时报警。

   空气处理机组中的空气过滤器压差保护及报警：本系统空气处理机组中的初效空气过滤器应设置压差开关保护装置。当空气过滤器空气过滤器大于压差设定值时，压差开关应及时报警。

与消防控制系统联锁保护控制：当消防控制系统发出火灾信号（在本通风空调系统范围内的任一房间）至本系统控制盘时，控制系统将停止系统运行，并反馈信号至消防控制中心。

6.汽机房凝结水精处理控制室空调系统

   汽机房凝结水精处理控制室空调系统包含柜式空气处理机组和柜式空气处理机组

本系统运行分夏季和冬季两个工况运行，运行时新风量为系统风量的10％，吊顶室空调器运行，电动二通阀根据房间温度调节开度。

   室内温度控制：本系统室内温度及其精度的设定值均为：夏季可设定为26°C ±2°C；冬季可设定为18°C ±2°C。温度设定值在0°C～40°C的范围内手动可调，精度在0.1°C～5°C的范围内手动可调。

   室内温度控制：将根据室内温度传感器（设一个）检测值与室内温度设定值进行比较，来调节电动二通调节阀的开度，使室内温度维持在一定的范围内。

   与消防控制系统联锁保护控制

   当消防控制系统发出火灾信号（在本通风空调系统范围内的任一房间）至本系统控制盘时，控制系统将停止系统运行，并反馈信号至消防控制中心。

7.除灰及电除尘控制楼#1炉380V电除尘配电装置室降温通风系统

系统启动程序及停机程序

系统的启动为手动，启动顺序依次为：开启相应运行空气处理机组进出口的电动切换挡板，延迟120秒（延迟时间在0～240秒范围内手动可调）后，启动相应机组的送风机；系统的停机程序为手动，停机顺序依次为：停止相应空气处理机组中送风机的运行，延迟120秒（延迟时间在0～240秒范围内手动可调）后，关闭空气处理机组进出口的电动切换挡板及新风挡板。

   本降温通风系统分夏季运行工况及过渡季运行工况。

   夏季工况运行时系统的设备和部件的状态如下：空气处理机组中的送风机投入运行；送风、回风挡板打开，新风挡板位于最小开度；冷却盘管出口处的电动二通阀进入待机状态，其运行将根据室内温度和回风相对湿度进行调节；相关系统—冷冻水系统进入运行状态；排风机停运。

过渡季工况运行时系统的设备和部件的状态如下：空气处理机组中的送风机投入运行；送风挡板开启，回风挡板关闭，新风挡板最大开度；冷却盘管出口处的电动二通调节阀关闭；排风机运行。

   室内温度控制:本系统中#1炉380V电除尘配电装置室室内温度及其精度的设定值为：夏季和过度季可设定为30°C ±2°C；冬季不控制。温度设定值在10°C～40°C的范围内手动可调，精度在0.1°C～5°C的范围内手动可调。温度控制应根据室内温度感应器所探测到的室内温度实际值与设定值进行比较，控制空气处理机组冷却盘管出水管上的电动二通调节阀的开度，使送风温度维持在一定的范围内。

   各开关室室内温度报警：高限温度为35°C。

   空气处理机组中的送风机低流量保护及报警：本系统空气处理机组中的送风机应设置空气流量开关或压差开关保护装置。当送风机或回风机处于低流量状态或低压差时，空气流量开关或压差开关应及时报警。

   空气处理机组中的空气过滤器压差保护及报警：本系统空气处理机组中的初效空气过滤器应设置压差开关保护装置。当空气过滤器空气过滤器大于压差设定值时，压差开关应及时报警。

与消防控制系统联锁保护控制：当消防控制系统发出火灾信号（在本通风空调系统范围内的任一房间）至本系统控制盘时，控制系统将停止系统运行，并反馈信号至消防中心。

8.除灰及电除尘控制楼#2炉380V电除尘配电装置室降温通风系统

   同除灰及电除尘控制楼#1炉380V电除尘配电装置室降温通风系统，相应KKS编号由70SAU20――改为70SAU30――，70QKU10――改为70QKU20――。

9.控制室及除灰主机柜室空调系统

   控制室及除灰主机柜室空调系统包含空气处理机组和送风机

   a.系统的启动为手动，启动顺序依次为：开启相应运行空气处理机组进出口的电动切换挡板，延迟120秒（延迟时间在0～240秒范围内手动可调）后，启动相应机组的送风机。b.系统的停机程序为手动，停机顺序依次为：停止相应空气处理机组中送风机的运行，延迟120秒（延迟时间在0～240秒范围内手动可调）后，关闭空气处理机组进出口的电动切换挡板及新风挡板。

   本空调系统分夏季、冬季运行工况。夏季：空气处理机组中的送风机投入运行；新风、送风、回风挡板打开；加热盘管出口出的电动二通阀关闭，冷却热盘管出口处的电动二通阀进入待机状态，其运行将根据室内温度和回风相对湿度进行调节；相关系统—冷冻水系统进入运行状态。    冬季：空气处理机组中的送风机投入运行；新风、送风、回风挡板打开；冷却盘管出口出的电动二通阀关闭，加热盘管出口处的电动二通阀进入待机状态，其运行将根据室内温度和回风相对湿度进行调节；相关系统—冷冻水系统进入运行状态。

   系统温湿度控制将根据各房间温度的平均值为基准来控制本系统室内温度及其精度的设定值均为：夏季可设定为26°C ±2°C；冬季可设定为18°C ±2°C。温度设定值在0°C～40°C的范围内手动可调，精度在0.1°C～5°C的范围内手动可调。室内温度检测：各房间各设1个点。

   温度控制应根据室内温度感应器所探测到的室内温度实际值与设定值进行比较，控制空气处理机组冷却盘管/加热盘管出水管上的电动二通调节阀的开度，使送风温度维持在一定的范围内。

空气处理机组中的送风机低流量保护及报警：本系统空气处理机组中的送风机应设置空气流量开关或压差开关保护装置。当送风机或回风机处于低流量状态或低压差时，空气流量开关或压差开关应及时报警。

   空气处理机组中的空气过滤器压差保护及报警：本系统空气处理机组中的初效空气过滤器应设置压差开关保护装置。当空气过滤器空气过滤器大于压差设定值时，压差开关应及时报警，并反馈信号至消防控制中心。

   与消防控制系统联锁保护控制：当消防控制系统发出火灾信号（在本通风空调系统范围内的任一房间）至本系统控制盘时，控制系统将停止系统运行。

五、使用效果分析

本控制系统在集电厂暖通控制中实现了预期目的，根据集电厂暖通控制系统的要求，选择了西门子（SIEMENS）公司的PLC-300系列CPU+亿维的I/O模块构成，既提高了系统稳定性，又在一定程度上节省了系统成本。该系统在投入运行后状态良好。