随着城镇化步伐的加快，我国经济效益也得到了大幅度提升，居民生活质量持续提高，这也使得在全国不同区域采暖所耗费的燃料资源都处于逐渐增加状态中。利用集中热源所形成的热水，能够节约能源，实现节能减排，对于降低污染和改善居民生活质量也具有十分关键的意义。换热站是联系热源企业和消费者的重要纽带和桥梁，对城市供暖体系的顺利运转具有重要意义。目前，企业对于换热站管理仍以人工作业为主[1]。PLC变频技术是一种在工业环境下，利用数字化技术进行控制和设计的电子系统，主要通过数字或模拟的形式对各种设备进行控制调节。随着自动化、信息技术的不断发展以及国家节能环保政策的实施，换热站循环泵智能控制系统开发备受关注。文章根据PLC的基本特征，设计了基于PLC的换热站循环泵智能控制系统，系统具有效率高、性能稳定以及精准度高等优点。1智能控制系统结构设计一次管网主要指集中供暖系统的总供热源以及各区域换热站中间的管线，而二次管线则是从供暖区域换热站到所有系统之间的供暖管线。换热站则采用串联一次网与二次网的主要区域，分为一次网、二次网与循环泵等三个部分。一次网作为热力源头的管道路线，发电厂中的汽轮机通过排出气体产生的大量蒸气而产生热量，再利用循环泵后凝结成水蒸气，经过输出泵导出之后再次循环利用[2]。二次网作为热量使用的管道路线，管道路线从换热站获得热量，利用管道在每个用户所需处进行释放的循环式管道，由二次供水与回水的管道路线构成。而循环泵则是将一次网与二次网产生的热量吸收、分离、再生的场所。二次网管道路线中的水循环功能主要依靠循环泵完成，这就表示可以利用循环泵将二次网管道中水流量进行改变，进而改变用户接收到的热量。利用补水泵可以为二次管线补水，并始终维持恒压状态，通过调节一次网中蒸气电动阀门的开合程度，改变进入换热站的水蒸气含量，再通过调节二次网就可以获得所需要的热量，可以有效控制二次网中供水的温度，使其符合预先设置的标准，满足用户要求。在换热站中，每个组成部分均可以对仪表进行温度、流量与压力的测量，并在一次网与二次网中设置相关的调节阀门与变频器等[3]。2智能控制系统软件设计2.1增加智能PID控制算法控制系统在运行过程中，会持续出现振荡与控制不稳情况，这是因为控制过程中误差超过设定范围造成的。为了可以使系统在设定的范围内运行得更加平稳，需要对控制系统增加比例调节功能。PLC系统由PID控制器以及被控制的对象组成。假设，er为给定的数值，tr则为通过系统实际输出的数值，给定的数值与实际输出的数值所构成的控制偏差数值wr就如式（1）所示。wr=er-tr （1）wr作为PLC控制系统中由PID来进行控制的输入量，即是将得到的wr准确量进行模糊量化的处理过程，并最终形成模糊语言的一种表达形式，通过多次的数据进行对比可以得到关于模糊语言的子集合[4]。yr作为由PID控制的输出量和被控制对象的输入量，则智能PID控制的规律表示为：Yr=Jqwr+1Ru∫0rwrdt+Rsdwtdt （2）式中：Jq——PID的比例系数；Ru——PID的积分系数；Rs——PID的微分系数。智能PID控制过程中，为了得到更加精准的控制，需要将Yr进行非模拟化处理，并进行精准量化，并对得到的精准数据进行后续处理[5]。2.2控制二次网供水温度换热站的供热系统具有一定的滞后性，为了使室内的温度维持在恒定状态，需要使用分时段的方法对供水温度进行控制。因为昼夜室外温差较大，日间不同时间温度也会有所差异，可以将二次网的水流量分为四个阶段。阶段一为22∶00~7∶00，此时室外温度处于最低状态，可以将流量适当调大；阶段二为7∶00~12∶00，此时室外温度逐渐上升，流量可以适当地减小；阶段三为12∶00~18∶00，此时室外温度处于全天最高状态，可以将流量调节到最小状态；阶段四为18∶00~22∶00，此时室外温度处于回落状态，可以将流量逐渐增加[6]。在每个不同的时间内流量均不相同，但需要使室内的温度始终维持在恒定状态。室外温度与供水温度关系表示为：T2h=To+12T2h'+T2j'-2ToTo-TeTo'-Te'11+n+        12H¯2T2h'-T2j'To-TeTo'-Te' （3）式中：T2h——二次网供水时的温度；To——室内的温度；T2j——二次网回水时的温度；T2h'——预先设定好的二次网供水时温度；T2j'——预先设定好的二次网回水时温度；Te——同一时间范围内，室外的温度；Te'——预先设定好的室外温度；To'——预先设定好的室内温度；n——换热站内循环泵的特征参数；H¯2——二次网内部相对的水流量，通常情况下单位为1。通过对式（3）进行近似值修正之后，可以得到T2h=ThTe，据此可以根据室外的温度对供水温度进行控制[7]。2.3循环泵变频控制模块传统换热站系统中的循环泵，通常使用工频的方法进行控制，当循环泵开始运行后始终保持在同一状态下，一旦选定后就无法对水压以及温度进行及时调节，会导致电站供电系统功能不完整且调节能力不足，产生电能供应和热量资源的损失，同时循环泵的启停也会对供电系统产生影响，加剧供电系统的此类问题。循环泵对二次网具有驱动和补水功能，该体系需要具有能够长期工作且不断起动等特性。对循环泵实现变频控制时，能够在较低电压频率下，通过无干扰频率实现起动，维持稳定的工作状态，减少对电网冲击影响。电机速度相对较为平稳，减少了循环泵的磨损程度，提高了机械的使用寿命。循环泵变频控制模块需要具备对温度、流量以及对二次网的压力与水位控制功能。循环泵主要为二次网的供应密闭式循环系统提供动力保证，所以在对换热站二次网激励过程中，可采用循环泵和二次网水压控制系统相结合的方式，使循环泵能够对系统进行管理，并保证水压稳定。换热站循环泵智能管理系统可以根据各个子系统的实际情况，对供给和回收水压差进行设定，以保证压差满足各二次网的供给密闭式循环系统要求。在此基础上，各系统的实际状况也确定了系统供回水方式的压力目标值，设定了各二级管网之间的供回水压差，以适应二级管网系统的供暖式给水循环[8]。自动补水需要利用膨胀罐，受压力差异影响，需要对膨胀罐有效容积进行计算。Fa=1.3εΔtFz （4）式中：Fa——根据压力进行调节的有效容积；ε——膨胀的系数，此处可以设置为0.000 6；Δt——形成的温度差；Fz——供热管道内部整体水容量。换热站智能控制系统能够对供回水管道气压差变化趋势进行监测，在热循环泵作用下，对转速偏差做出适当调整，水压差能够保持在稳定状态。热循环泵的控制器设计主要通过对入口处气压差值的测量，以确定能否实现二次补给功能。而换热站智能控制器结合了循环泵的补水控制系统，使得换热站控制系统可以对恒温恒压实现有效管理。3应用测试与分析将循环泵智能控制系统作为检查目标，查找系统设计过程中的问题冲突点，根据具体情况做出后续调整，以保证系统在设计成果能够正确运行。并且需要对智能控制系统内部性能进行测试，以实测和设计试用对比的方式，对系统进行差异化数值检测，并依据对比的差异化数据结果，对系统进行修正。系统测试所需环境如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.003.T001表1系统测试所需环境测试环境所需工具备注硬件微型计算机5台网络连接线若干条软件操作系统Windows 10局域网处在同一个局域网络下Visual Studio创建C#应用运算操作PLC为了测试智能控制系统工作性能，将此次设计的控制系统作为实验组，将基于PLC的控制系统与基于过温保护的控制系统记为对照组1和对照组2，分析三种方法在相对稳定的前提下，对循环泵实施智能控制的功能有效性。测试环境室内温度为25 ℃，将温度调节为测试温度的最低值-50 ℃，以温度匀速增加的方式进行测试，最高温度为100 ℃，不同控制系统测试数据结果如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.003.F001图1不同控制系统测试数据结果由图1可知，基于PLC的控制系统运行后，当设定温度从-50 ℃匀速增加至100 ℃后，系统调控的温度范围为-25~0 ℃，误差范围25~100 ℃；基于过温保护的控制系统运行后，当设定温度从-50 ℃增加到75 ℃时，控制后的温度范围就可以达到-25~100 ℃，其误差范围在25 ℃左右；基于PLC的控制系统运行后，当设定温度从-50 ℃增加到100 ℃时，控制后的温度范围为-49~97 ℃，其误差只维持在1~3 ℃之间。由此可见，该系统在智能控制条件下，通过对内部设施进行优化处理，循环泵可以依靠PLC技术进行有效的温度控制，且温控效果优于传统控制方法。4结语文章采用PLC控制、智能化设计与变频控制等方式，换热站循环泵系统实现了对供水温度、水压与流速等数据的自动化控制，经测试对比后，进一步提高了供热控制系统的智能管理精度。通过远程智能通信系统，实现了对换热站的供暖过程的远距离遥测和控制，同时还可以实时地监测换热站循环泵的实际运行情况，实现即使没有人工进行监督，也可以对其进行有效控制的效果。