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目前我国北方许多城市已经或者即将进行热网改造工程,将传统的分散供热改造为集中供热。首站是整个热网微机监控系统中最复杂、最关键的站点,首站监控系统设计的好坏直接关系到整个热网能否正常运行。在传统的系统方案中,热网首站多采用集中控制方式,存在接线复杂、维修困难、危险集中等缺点。为此,本文对原有系统进行了如下改进:采用了基于现场总线的控制系统——FCS(FieldbusControlSystem),开发了基于CAN总线的热网现场控制器,将计算机处理能力尽可能安排到信息源点,提高了系统的运行效率,减轻了主机负担,降低了系统对通信的依赖性,从而保证了系统的安全可靠性。
本文介绍了热网微机监控系统的基本结构,设计了热网首站监控系统,通过比较集中式控制系统和现场总线控制系统(FCS)的优缺点,最终选择FCS作为热网首站监控系统。针对热网首站,本文建立了前馈-反馈控制系统模型,并用MATLAB进行了仿真,仿真结果证实了采用前馈-反馈控制的可行性。通过对热网首站监控系统的分析,本文开发了以DSPTMS320LF2407A为核心、基于CAN总线的热网现场控制器的硬件电路。为实现现场控制器与上位监控主机的通信,制定了CAN应用层协议。采用模块化的方法开发了热网现场控制器的软件,实现了数据采集、智能控制以及与上位监控主机的通信等功能。本文在硬件和软件的设计上均采取了相应的抗干扰措施,并在制定CAN应用层协议时增加了数据包长度校验,从而有效保证了现场控制器的可靠性。
本文通过采用分散控制及CAN网络增强了系统的可靠性、灵活性,同时降低了成本,并且便于维护。采用DSP作为现场控制器的核心,有利于进行复杂控制算法的改进。
该热网现场控制器的硬件电路已开发完成,并在实验室完成了软件调试,实现了现场控制器的数据采集、控制、通信等功能,系统可独立工作,也可在微机监控下正常工作。