盘锦市科技计划项目可行性报告.docx
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盘锦市科技计划项目可行性报告
盘锦市科技计划项目可行性报告
一、申请单位基本情况
（包括单位产品产值规模、技术力量、设备和配套、科技投入等情况）；
盘锦西亚特科工贸有限公司是一家集科工贸为一体的高新技术企业，主要致力于工业电气自动化产品的开发、生产、经销与应用，在变频调速器、可编程控制器、工业控制仪器仪表、工业计算机、气动产品的推广和使用方面拥有雄厚的技术力量及丰富的使用经验。
我公司在2007年仅智能程控中频电源一项销量150台，目前我公司拥有美国产的福禄克高频示波器一台，普通示波器三台，模拟调试生产线一套；公司每年拿出利润的15％作为研发，拿出该推广项目利润的10％作为奖励基金，奖励给研发人员。
二、项目基本情况
1、项目主要研究内容；
一、概述
换热站自控仪表系统是SCADA系统的重要组成部分，各换热站数据采集的数据包括温度、压力、流量、设备运行状态等信息。
保证数据采集的一次仪表等设备的可靠性、稳定性、准确性至关重要。
二、换热站控制单元RTU设计
换热站控制单元RTU是SCADA系统的重要一环，同时也是各换热站的监控系统的核心设备。
它负责将现场仪表的数据采集上来，传送给监控中心计算机网络，同时执行监控计算机的调度命令，调节执行器的开度（状态）以进行热力负荷调整。
换热站控制单元RTU也可独立的完成换热站的数据采集和热力负荷调节。
换热站采用松下公司的FPX系列的可编程控制器。
控制器配置RS232端口与人机界面进行通讯。
人机界面具有远程监控和操作、数据记录、报警等功能。
控制器预留通讯端口，可与远程调度中心通讯，有多种有线和无线通讯方式可供选择。
三、换热站工艺控制流程
1）仪表工艺流程图
见附图
2）PLC测点表
序号
代号
测点名称
测点类型
备注
1
1#循环泵变频运行
DI
显示/联锁控制
2
2#循环泵变频运行
DI
显示/联锁控制
3
循环泵变频故障
DI
显示/联锁控制
4
1#补水泵变频运行
DI
显示/联锁控制
5
2#补水泵变频运行
DI
显示/联锁控制
6
补水泵变频故障
DI
显示/联锁控制
7
1#循环泵工频运行
DI
显示/联锁控制
8
1#循环泵过热故障
DI
显示/联锁控制
9
1#补水泵工频运行
DI
显示/联锁控制
10
1#补水泵过热故障
DI
显示/联锁控制
11
1#循环泵工频/变频选择
DI
显示/联锁控制
12
1#补水泵工频/变频选择
DI
显示/联锁控制
13
总报警
DO
14
1#循环泵启动
DO
15
2#循环泵启动
DO
16
1#补水泵启动
DO
17
2#补水泵启动
DO
18
FQ101
循环泵频率反馈
AI
显示/控制
19
FQ102
补水泵频率反馈
AI
显示/控制
20
PE101
一次供水压力
AI
显示/控制
21
PE102
一次回水压力
AI
显示/控制
22
PE103
二次供水压力
AI
显示/控制
23
PE104
二次回水压力
AI
显示/控制
24
PE105
补水箱水位
AI
显示/控制
25
TE101
一次供水温度
AI
显示/控制
26
TE102
一次回水温度
AI
显示/控制
27
TE103
二次供水温度
AI
显示/控制
28
TE104
二次回水温度
AI
显示/控制
29
TE105
室外温度
AI
显示/控制
30
FQ101
循环泵频率调节
AO
31
FQ102
补水泵频率调节
AO
3）I/O汇总表
序号
换热站名称
AI
AO
DI
DO
1
院内换热站
12
2
12
5
四、换热站的控制系统功能
4.1功能
换热站控制系统包括三个子系统：
数据采集和处理系统（DAS）、模拟控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）
4.2控制系统基本要求
1）参数测量：
主要完成管网现场过程的模拟量（如温度、压力、流量、热量等）、状态量（如泵的状态、水位高、低状态等）及脉冲量的测量、并完成相应的物理量的上下限比较、PID运算、逻辑运算等；
2）资料存储：
控制器按一定的时间间隔采集被测参数。
一般情况下这些参数通过用户专用通讯线路传输到外网监控中心的服务器中。
为防止监控中心的故障或停电，控制器应具备一定的资料存储能力，以便监控中心恢复正常后将故障期间资料上传给监控中心，从而保证资料不丢失；DTU+PLC的方式控制器资料存储的功能（除非特殊要求，否则会增加CPU的工作量）
3）通讯功能：
控制器具有通讯功能，并且采用开放的通讯协议，控制器能将现场的设备运行情况传送到热网监控中心供分析处理，同时可接收监控中心传送的指令进行控制和调节，如控制参数的调节及泵的启停等控制，支持现场修改控制器内部数据；
4）诊断自恢复功能：
控制器上电后可自动对关键部位进行自检，并将故障资料上传给监控中心，继续运行，不会出现死机现象；
5）日历、时钟功能：
RTU设有日历和时钟（年、月、日、分、秒），并可接受监控中心对时命令，使整个系统时间保持一致（增加备用电池）；
6）保护功能：
控制器所有内存都应有后备电池或者能不需要电池而无限期保存资料；
7）显示操作功能：
控制器应配备中英文显示液晶触摸屏，带操作单元，安装在仪表箱面板上；
8）控制调节功能：
控制器除能在就地进行自动控制和调节外，还能在监控中心的命令下和允许的范围内，对换热站和其它现场设备进行控制和调节；
9）组态功能：
RTU的站名、站号、物理量转换公式、参数采样频率、限值均可在监控中心和现场进行组态。
控制器应使用不依赖于电源的内存存储组态信息，并将组态信息上传到监控中心；
10）控制器根据检测的信号，水压、温度超限报警，应具备人工/自动转换功能；
11）控制器将测量主要工程参数，如一次网瞬时和累积流量、热量、压力、温度等，测量结果将传送到监控中心；
12）控制器能根据换热站运行曲线编辑，通过检测二次网供水温度和室外温度，自动调节电动调节阀的开度，实现换热站的质调节；可以根据不同的时间段（如白天、夜晚不同，冬季、春季不同）设置2条以上的运行曲线，监控中心也可以根据经济分析，自动生成经济运行的曲线，管理人员通过网络可以修改运行曲线和设定参数，完成运行曲线的修改、移植；
13）二次网补水压力控制，应能根据二次网回水点压力设定值，自动调节变频补水泵的转速，达到热力站补水定压控制；
14）二次网压差控制，应能根据二次网供回水压差设定值，自动调节变频循环水泵的转速，同时能根据室外温度调节循环水泵的转速，两种调节模式应可在软件中切换；
15）控制器能控制调节阀来调节一次水的流量，以保证二次网所需的供水温度，当管网负荷过大或供热不足时，RTU应能控制调节阀的开度，使管网水力平衡，防止争水现象发生；
16）控制器能检测二次网回水压力过低，停止二次网循环泵，报警，达到要求后再启泵；检测到换热器堵塞，关闭电动调节阀，并发报警信号；
17）能接受监控中心参数修改更新指令，并保存更改历史记录；
18）控制器能根据水箱液位，判断液位所处状态，超高限报警，超低限与补水泵联锁，停止补水泵向二次网补水；
4.3数据采集和处理系统（DAS）
数据采集和处理系统（DAS）连续采集和处理所有与换热站有关的重要测点信号及设备状态信号，以便及时向操作人员提供有关的运行信息，实现换热站安全经济运行。
当换热站发生任何异常工况时，及时发出报警，提高换热站的可利用率。
整个系统采用了WINDOWSXP作为唯一的操作平台，所以具有强大的图形功能和广泛的开放性，同时易于掌握。
汉化问题比较彻底，可以支持汉字显示，汉字数据库，汉字打印。
DAS至少有下列功能：
显示：
包括操作显示、成组显示、棒状图显示、趋势显示、报警、模拟图显示等。
制表记录：
包括定期记录、事故追忆记录、跳闸一览记录、操作一览记录等。
历史数据存储和检索（HSR）
性能计算
4.4模拟量控制
采用两种控制模式，可以互相切换选用其一。
1）设定二次侧供水温度（T2gs）控制：
温度调节器
二次循环水变频器
换热器
变送器
T2gs设定
T2gs反馈
T2gs
_
+
（图一）
控制系统如框图一所示的单闭环系统。
操作人员凭经验在操作界面上直接设定二次侧供水温度T2gs数值。
它与在线检测的换热器二次侧供水温度T2gs负反馈相比较，其偏差就是温度调节器的调节输入。
经PID运算，输出的调节指令信号通过执行器改变二次侧循环水变频器的转速，调节二次侧水流过换热器的流量。
一次水流量不变，则在换热器中放热量不变。
而二次水流量变化，在换热器中吸热量变化，则二次侧供水温度就变化。
只要T2gs检测反馈与设定值有偏差，上述过程就自动进行。
当两者相等时，偏差为零，没有调节输入信号，也就没有调节输出信号，则二次侧变频器转速不变，二次水流量不变，二次侧供水温度被控制在给定值。
2）室外温度Tsw补偿控制：
二次网水流量不变，为了保持室内采暖温度不变，室外温度Tsw降低，则要求二次网供水温度T2gs提高。
即要求T2gs要随Tsw而变化：
按T2gs=ƒ（Tsw）关系进行质的调节。
先在操作面上设定T2gs=ƒ（Tsw）曲线（或数值对照表）
控制系统框图示于图二
T2gs
Tsw
T2gs
设定T2gs=ƒ（Tsw）
温度调节器
二次循环水变频器
换热器
变送器
T2gs反馈
_
+
（图二）
控制器根据在线检测的室外温度Tsw，便可确定相对应的T2gs（相应的设定值）。
它与在线检测的T2gs负反馈的偏差是调节输入信号，经调节器PID运算，输出调节指令通过执行器，改变二次侧变频器转速，调节二次水流过换热器的流量，改变换热器中一、二次水的换热量。
从而将T2gs控制在与当时Tsw相对应的给定值。
二次网补水压力控制回路主要作用是维持二次网回水压力在规定的范围内运行，本方案选用单回路控制系统,其控制框图如下:
二次网补水压力控制框图
4.2顺序控制
软化水箱水位低低：
停二次网补水泵
软化水箱水位低：
启动给水泵
软化水箱水位高：
停给水泵
回水压力低低：
延时停止循环泵/补水泵，停止运行（管网出现问题）
备用泵定时切换（用户设定）
运行泵故障时，备用泵切换为运行泵
补水泵变频、循环泵变频故障，认为进行电机变频运行切换工频运行
补水箱水位低、低低、高
二次网回水压力超低或超高
二次网供水压力超高或超低
二次网供水温度超高
五、换热站监控画面应用实例（参考图）
2、项目主要技术难点和创新点；
（模拟量控制
采用两种控制模式，可以互相切换选用其一。
1）设定二次侧供水温度（T2gs）控制：
（图一）
控制系统如框图一所示的单闭环系统。
操作人员凭经验在操作界面上直接设定二次侧供水温度T2gs数值。
它与在线检测的换热器二次侧供水温度T2gs负反馈相比较，其偏差就是温度调节器的调节输入。
经PID运算，输出的调节指令信号通过执行器改变二次侧循环水变频器的转速，调节二次侧水流过换热器的流量。
一次水流量不变，则在换热器中放热量不变。
而二次水流量变化，在换热器中吸热量变化，则二次侧供水温度就变化。
只要T2gs检测反馈与设定值有偏差，上述过程就自动进行。
当两者相等时，偏差为零，没有调节输入信号，也就没有调节输出信号，则二次侧变频器转速不变，二次水流量不变，二次侧供水温度被控制在给定值。
2）室外温度Tsw补偿控制：
二次网水流量不变，为了保持室内采暖温度不变，室外温度Tsw降低，则要求二次网供水温度T2gs提高。
即要求T2gs要随Tsw而变化：
按T2gs=ƒ（Tsw）关系进行质的调节。
先在操作面上设定T2gs=ƒ（Tsw）曲线（或数值对照表）
控制系统框图示于图二
（图二）
控制器根据在线检测的室外温度Tsw，便可确定相对应的T2gs（相应的设定值）。
它与在线检测的T2gs负反馈的偏差是调节输入信号，经调节器PID运算，输出调节指令通过执行器，改变二次侧变频器转速，调节二次水流过换热器的流量，改变换热器中一、二次水的换热量。
从而将T2gs控制在与当时Tsw相对应的给定值。
二次网补水压力控制回路主要作用是维持二次网回水压力在规定的范围内运行，本方案选用单回路控制系统,其控制框图如下:
二次网补水压力控制框图
3、相关领域国内外技术、产业现状和发展趋势；
集中供暖工程仪表自控远程监控系统是DCS集散控制系统的一个具体应用，它与工厂应用的远程监控有所不同的是监控距离更远，需要解决的抗干扰更强，远程监控在工厂应用很多，但在集中供暖应用国内外还没见过相关领域的报导，随着国家低碳经济的大量推广集中供暖已经是大势所趋，集中供暖仪表自控远程监控系统必将有它的用武之地。
4、项目的基础条件（与项目相关的现有技术、设备基础和工作基础）；
集中供暖工程仪表自控远程监控系统是DCS集散控制系统的一个具体应用，我公司在有着非常雄厚的实力与经验，这也是顺利完成次项目的重要基础条件；
我公司拥有美国产的福禄克高频示波器一台，普通示波器三台，模拟调试生产线一套，由于集中供暖工程仪表自控远程监控系统是DCS集散控制系统的一个具体应用，本项目组的成员大都参与过程DCS控制系统的研制，所以有一定的工作经验，这些都为项目的顺利研制奠定了坚实的基础。
5、现有技术的知识产权情况及自主知识产权的拥有设想；
由于该产品是我公司自行研制开发的，拥有自主知识产权，目前该项目正在申报国家专利。
三、项目可行性分析
1、资金筹措方案和预算安排；
由于该项目处于批量生产阶段，生产周转资金特别大，资金一直是困扰我们的难题，此项目正常批量生产需周转资金300万元，公司自筹220万元，还差80万元，希望科委给予一定的资金支持，科委的资金主要用于新产品的研发和购置研发所需的各种检测设备及试验设备。
2、项目完成后应用可行性分析；
目前国家对待经济的政策就是低碳经济，集中供暖改造正是迎合了国家的大政方针，关闭小锅炉厂正是为了减小碳的排放量，因此集中供暖是大势所趋，而集中供暖工程仪表自控远程监控系统是集中供暖工程的控制核心，具有不可替代性，所以市场前景非常广阔。
3、项目实施及预期成果的经济、社会、环境效益分析；
2009年，对大洼进行了集中供暖改造，关闭了50多个小锅炉厂，用一个大的热源厂对整个县城进行集中供暖，用煤量不到以前的30%，减小了碳的排放，绿化了环境美化了家园，无论是经济效益、社会效益还是环境效益都非常显著。
4、项目的风险分析（含技术、资金、管理的风险分析等）；
我公司的科研人员对DCS集散控制系统的安装调试有着非常丰富的工作经验，集中供暖工程仪表自控远程监控系统是DCS集散控制系统的具体应用，我们所要做的只是完善其特殊功能，使其适用于由于特殊场合的要求，所以说风险系数非常低；在资金的使用和管理上我公司有一套完善的管理机制，在这方面不存在任何的风险。
四、项目实施计划
1、项目实施年限及年度计划安排；
目实施年限2009年8月－2010年11月
2009年8月至2009年10月市场调研及相关资料检索；
2009年10月至2009年12月整体方案的确定；
2010年1月至2010年5月硬件设计（包括CPU的选取，器件的选型，线路的设计，检测传感器的开发）。
2010年5月至2010年8月软件设计；
2010年9月至2010年11月系统调试。
2、项目的研究技术路线；
集中供暖工程自动控制系统采用站场模式，调度中心监视、站场就地操作控制模式，构成监控与数据采集系统（SCADA）。
换热站数据传输至调度中心站，由调度中心站进行统一远程监视，站控系统负责对本站场设备及工艺参数的监控及管理，当站控系统出现故障或设备检修或事故处理时，采用就地手动操作。
现阶段主要完成站场设备控制。
3、项目实施过程中需要解决的几项关键问题（含技术问题、资金筹措等）；
技术问题：
换热站控制系统包括三个子系统：
数据采集和处理系统（DAS）、模拟控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）
4.2控制系统基本功能
1）参数测量：
主要完成管网现场过程的模拟量（如温度、压力、流量、热量等）、状态量（如泵的状态、水位高、低状态等）及脉冲量的测量、并完成相应的物理量的上下限比较、PID运算、逻辑运算等；
2）资料存储：
控制器按一定的时间间隔采集被测参数。
一般情况下这些参数通过用户专用通讯线路传输到外网监控中心的服务器中。
为防止监控中心的故障或停电，控制器应具备一定的资料存储能力，以便监控中心恢复正常后将故障期间资料上传给监控中心，从而保证资料不丢失；DTU+PLC的方式控制器资料存储的功能（除非特殊要求，否则会增加CPU的工作量）
3）通讯功能：
控制器具有通讯功能，并且采用开放的通讯协议，控制器能将现场的设备运行情况传送到热网监控中心供分析处理，同时可接收监控中心传送的指令进行控制和调节，如控制参数的调节及泵的启停等控制，支持现场修改控制器内部数据；
4）诊断自恢复功能：
控制器上电后可自动对关键部位进行自检，并将故障资料上传给监控中心，继续运行，不会出现死机现象；
5）日历、时钟功能：
RTU设有日历和时钟（年、月、日、分、秒），并可接受监控中心对时命令，使整个系统时间保持一致（增加备用电池）；
6）保护功能：
控制器所有内存都应有后备电池或者能不需要电池而无限期保存资料；
7）显示操作功能：
控制器应配备中英文显示液晶触摸屏，带操作单元，安装在仪表箱面板上；
8）控制调节功能：
控制器除能在就地进行自动控制和调节外，还能在监控中心的命令下和允许的范围内，对换热站和其它现场设备进行控制和调节；
9）组态功能：
RTU的站名、站号、物理量转换公式、参数采样频率、限值均可在监控中心和现场进行组态。
控制器应使用不依赖于电源的内存存储组态信息，并将组态信息上传到监控中心；
10）控制器根据检测的信号，水压、温度超限报警，应具备人工/自动转换功能；
11）控制器将测量主要工程参数，如一次网瞬时和累积流量、热量、压力、温度等，测量结果将传送到监控中心；
12）控制器能根据换热站运行曲线编辑，通过检测二次网供水温度和室外温度，自动调节电动调节阀的开度，实现换热站的质调节；可以根据不同的时间段（如白天、夜晚不同，冬季、春季不同）设置2条以上的运行曲线，监控中心也可以根据经济分析，自动生成经济运行的曲线，管理人员通过网络可以修改运行曲线和设定参数，完成运行曲线的修改、移植；
13）二次网补水压力控制，应能根据二次网回水点压力设定值，自动调节变频补水泵的转速，达到热力站补水定压控制；
14）控制器能检测二次网回水压力过低，停止二次网循环泵，报警，达到要求后再启泵；检测到换热器堵塞，关闭电动调节阀，并发报警信号；
15）能接受监控中心参数修改更新指令，并保存更改历史记录；
16）控制器能根据水箱液位，判断液位所处状态，超高限报警，超低限与补水泵联锁，停止补水泵向二次网补水；
资金筹措：
资金问题这也是制约项目能否顺利实施的关键问题，希望科委给予一定的资金支持。
4、项目预期总体目标和阶段目标，具体的考核指标（含主要技术经济指标），包括总体考核指标和各单位考核指标；
本项目争取每年改造一套年。
5、项目的关联行动，相关的技术引进、国际合作等落实情况；
升级会员 