CN203147905U - 基于pid-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统。该系统由温度采集模块（1）、通讯模块（2）、PID-自寻优控制器（3）、通讯模块（4）和热网监控中心（5）组成。该系统通过实时采集室外温度、二次供/回水温度参数，对二次供水温度设定值进行动态补偿，利用PID-自寻优控制器进行协调控制，实现对一次供水侧电动调节阀的精确控制，从而达到对二次供水温度快速准确调节的目的，节省了换热站的能源，提高了热网的运行效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热网监控系统及计算机控制系统，具体地说，涉及一种基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统。
背景技术
换热站系统是一个具有时变、滞后等特性的多变量系统，特别是在温度控制中表现更明显。在换热站温度控制中大多采用常规的PID控制作为主要控制方式。换热站系统中室外温度、二次供水温度、二次回水温度等参数的变化都对换热系统的控制有直接影响，当波动较大时，会使整个换热控制系统出现振荡现象，严重影响换热站安全运行，如果电动调节阀控制得不好将直接关系到热用户的使用温度，常规的PID调节器虽然具有控制简单，容易实现，响应速度快等优点，但是单独采用PID控制的效果不是特别理想。而自寻优控制器具有无须建立被控对象的数学模型，对被控对象的非线性和时变性具有一定的适应能力，具有准确性高、鲁棒性好等特点，但是寻优过程缓慢，在负荷波动较大的情况下不能及时的调整换热站的运行参数。
基于此，如何发明一种基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统，将PID控制器与自寻优控制器相结合，利用PID控制的快速性和自寻优控制精确性，在控制的前期采用PID控制，在后期采用自寻优控制，并通过热网监控中心的智能分析实现对二次供水温度的精确控制，满足快速性和准确性两个特点，节省换热站的能源，提高热网的运行效率，是本实用新型主要解决的问题。
发明内容
本实用新型克服了现有技术和方法的不足，提出了一种基于温度补偿的PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统，能够完成系统在各种工况负荷变化情况下自动运行的功能，可以提高换热站的运行效率，降低人员成本，调高了设备的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统，包括温度采集模块（1）、通讯模块（2）、PID-自寻优控制器（3）、通讯模块（4）和热网监控中心（5），其特征在于：温度采集模块（1）采集室外温度、二次供/二次回水温度，将采集的信息通过通讯模块（2）发送到PID-自寻优控制器（3），并通过通讯模块（4）发送到热网监控中心（5），热网监控中心（5）通过智能分析、动态显示和预警报警，将监控指令发送到PID-自寻优控制器（3），根据设定的流程，对电动调节阀进行PID控制和自寻优控制的切换。
进一步的，热网监控中心（5）利用温度采集模块（1）中的室外温度传感器，二次供水温度传感器和二次回水温度传感器采集的室外温度、二次供水温度和二次回水温度，结合系统水循环时间周期、不同时段和时期热量需求的变化信息，自动生成的温度上升和下降的运行曲线，建立二次供水温度的补偿温度理论模型，并将输出值传送给PID-自寻优控制器（3），通过执行设备实现对二次供水温度的调节。同时系统根据热网监控中心（5）的温度运行曲线，设定滚动自寻优算法的相关参数，如：寻优步长、寻优周期、选择误差等，接着根据二次供水温度补偿值的变化，判断系统采用温度PID调节回路还是自寻优控制回路对换热站进行控制，最后再将运行的数值上传到热网监控中心（5）。
又进一步的，所述热网监控中心（5）包括操作员站，视频监控站，服务器工作站，打印机，主要用于监控换热站的温度、压力、流量、阀位、阀门开度等参数信息，并利用这些信息实时给出调节控制指令。
再进一步的，在PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统的信号通讯过程中，通讯模块（2）可采用RS485、RS232、M-BUS通讯方式实现温度采集模块（1）和PID-自寻优控制器（3）的通讯；通讯模块（4）可采用市话网、宽带网、专用网和GPRS通讯方式的方式实现PID-自寻优控制器（3）和热网监控中心（5）的通讯。
更进一步的，PID-自寻优控制器（3）包括PID调节器与自寻优控制器两部分，控制方法为：设定二次供水温度补偿值为T，实测值为S，选择误差为e，调节回路切换遵循如下规则：如果|T-S|/S＞e，则系统切换到PID调节回路，利用PID调节器调整电动调节阀，快速平稳地使二次供水温度实测值控制到补偿值附近，使得系统满足|T-S|/S≤e；如果|T-S|/S≤e，则系统自动切换至自寻优控制回路，并以二次供水温度为调节目标，通过滚动自寻优算法，不断优化电动调节阀的开度值，使二次供水温度的实测值稳定到补偿值上。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统具有如下功能和优点：
（1） 系统利用常规PID调节器的快速稳定性和自寻优控制器的准确性，创新性的提出了PID-自寻优控制器，从而快速准确的实现对电动调节阀的控制。
（2）系统对二次供水温度进行了温度补偿，减小了控制温度的波动性和滞后性，从而提高了换热站的工作效率，节约了能源消耗。
（3）系统可以实时采集现场数据，并进行分析、存储以及预警报警，加强了对系统的监管性，减轻工人操作上的劳动强度，生产效率显著提高。
（4）系统工作可靠性高，抗干扰能力强，使换热站生产运行更加平稳和更加安全。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本实用新型所提出的基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统的结构框图。
图2是本实用新型所提出的PID-自寻优控制器的控制结构图。
图3是本实用新型所提出的PID-自寻优控制器的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
实施例一，参见图1所示，本实施例是基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统的结构框图，包括温度采集模块（1）、通讯模块（2）、PID-自寻优控制器（3）、通讯模块（4）和热网监控中心（5）。所述温度采集模块（1）用于采集室外温度、二次供/二次回水温度。所述通讯模块（2）可采用RS485、RS232、M-BUS通讯方式将采集的温度信号传送到PID-自寻优控制器（3）。所述PID-自寻优控制器（3）根据二次供水温度补偿值和实测值进行PID调节器和自寻优控制器的切换控制。所述通讯模块（4）可采用市话网、宽带网、专用网和GPRS网通讯方式实现PID-自寻优控制器（3）和热网监控中心（5）的通讯。所述的热网监控中心（5）负责对接受的信息进行分析和处理，并将指令发送到PID-自寻优控制器（3），完成整个系统的控制。
实施例二，参见图2所示，本实施例是PID-自寻优控制器的控制结构图。控制步骤为：第一步：系统采集室外温度、二次供/回水温度，结合系统热水循环时间周期、不同时段和时期热量需求的变化等信息，在监控中心自动生成的温度上升和下降的运行曲线，建立换热站的二次供水温度的补偿温度理论模型。第二步：系统根据二次供水温度的补偿值和实测值差值的绝对值进行判断，实现PID调节器和自寻优控制器的协调使用。第三步：当电动调节阀采用PID调节器控制时，能够快速平稳地使二次供水温度实测值控制到补偿值附近，当电动调节阀采用自寻优控制器控制时，系统以二次供水温度为调节目标，通过滚动自寻优算法，不断优化电动调节阀的开度值，准确地使二次供水温度的实测值稳定到补偿值上。
实施例三，参见图3所示，本实施例是PID-自寻优控制器的控制流程图。控制流程如下：第一步：系统利用采集室外温度、二次供水温度、二次回水温度结合系统热水循环时间周期、不同时段和时期热量需求的变化等信息，设定换热站温度控制点的值S，选择误差e，寻优周期、寻优步长等控制参数；第二步：PID-自寻优控制器把换热站二次供水温度的补偿值T与二次供水温度补偿值S的差值的绝对误差跟选择误差e做比较，如果|T-S|/S＞e，则系统切换到PID调节回路，利用PID调节器快速平稳地将二次供水温度的实测值控制到补偿值附近，使得系统满足|T-S|/S≤e；如果|T-S|/S≤e，则系统切换到自寻优控制回路，通过滚动自寻优算法，使换热站二次供水温度的实测值控制到补偿值上。第三步，判断二次供水温度实测值是否等于补偿值。如果相等，则结束程序；如果不相等，则进行下一周期循环。
本实用新型的基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统适用于利用一次侧电动调节阀调节二次供水温度的换热站，该系统具有抗负荷变化能力强、自动化程度高、可靠性好、操作简单等优点，具有广阔的实用前景。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统，包括温度采集模块（1）、通讯模块（2）、PID-自寻优控制器（3）、通讯模块（4）和热网监控中心（5），其特征在于：温度采集模块（1）采集室外温度、二次供/回水温度，并将采集的信息通过通讯模块（2）发送到PID-自寻优控制器（3），再通过通讯模块（4）发送到热网监控中心（5），热网监控中心（5）将监控指令发送到PID-自寻优控制器（3）对电动调节阀进行PID-自寻优控制。
2.根据权利要求1所述的基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统，其特征在于：所述温度采集模块（1）包括室外温度传感器，二次供水温度传感器和二次回水温度传感器。
3. 根据权利要求1所述的基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统，其特征在于：所述通讯模块（2）可采用RS485、RS232和M-BUS通讯方式；所述的通讯模块（4）可采用市话网、宽带网和GPRS通讯方式。
4.根据权利要求1所述的基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统，其特征在于：所述PID-自寻优控制器（3）由PID调节器和自寻优控制器构成。
5. 根据权利要求1所述的基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统，其特征在于：所述热网监控中心（5）包括操作员站，视频监控站，服务器工作站，打印机。
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| CN107559946A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-01-09 | 北京弘益热能科技股份有限公司 | 一种换热站二级泵控制仪 |
| CN109282352A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-29 | 中冶东方工程技术有限公司 | 用于换热站组的控制方法 |
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