摘要：UW2100通用智能控制器是杭州环球360自动化联合浙江大学、上海电气、上海宝信等，在国家863“高端大规模可编程自动化控制器与系统”研发的基础上，成功研制的小型可编程控制器与系统。本文首先对该控制器的功能特点和技术优势进行了简单介绍，并通过分析换热站的工作原理，使2100控制器与之紧密结合，从而将换热效率提高到90%以上。
一、换热站自控系统的基本构成
换热站就地自控系统由UW2100控制器、人机界面（触摸屏）、VPN防火墙、UPS、控制柜体等设备构成。主要实现换热站内各种数据的采集及设备控制。在正常情况下，就地自控系统独立控制本换热站自动运行。在联网情况下，换热站就地自控系统可以接受热网监控系统的指令运行。换热站就地自控系统可选择通过光纤网络或者GPRS无线网络，采用VPN防火墙和热网监控中心组建VPN网络进行通信，将过程数据实时传至热网监控中心，并通过热网监控中心远程实时发布设备控制质量和进行过程运行参数目标设置。
1.1换热站现场控制器
UW2100通用型智能控制器采用工业级高性能嵌入式微控器，基于实时多任务操作系统微内核，提供IEC61131-3FBD标准编程语言，支持modbus、GPRS等协议，具备用户程序、配置参数及关键数据掉电保持功能。
UW2100简介：
A、功能简介：
1、嵌入式操作系统，解释运行IEC61131-3FBD；
2、集成6模入，2模出，4数入，4数出
3、支持2路RS485通讯，支持主从MODBUS-RTU协议；
4、内置实时时钟，支持总线同步；
5、可选支持以太网（百兆）或GPRS无线通讯。
B、技术指标：
1、模拟量输入：支持0~10V、0~20mA、Pt1000、Pt100等多种信号的输入，精度0.2%F.S.；
2、模拟量输出：支持0~20mA的输出,精度0.5%F.S.；
3、数字量输入：支持计数器、电平信号输入；
4、数字量输出：支持4通道继电器输出，触点容量1A/30VDC；
5、软件运行最小周期80ms；
6、外形尺寸：120mm×77mm×42mm；重量：小于250g；
7、控制器运行温度范围-20℃-70℃
UW2100控制器可独立工作，可实现以下功能：
a参数采集、处理（包括数字运算、逻辑运算、流量累计等）和显示功能；
b独立完成现场闭环控制和内部联锁控制功能；
c独立完成现场监测；
d配置必要的硬件和软件、人机界面等可实现对现场有关参数进行设定和修改；
e报警功能；
f向工程师站及其它现场控制单元发送必要的数据；
g接收操作员站、工程师站发送的命令，完成控制任务；
h具有故障分析功能。
控制单元除了独立实现以上的自动监控功能外，还具有远程和远设功能，即在热网监控中心可以完成现场控制单元的参数设定和设备的控制。
1.2 UW2100控制器优势
（1）结构紧凑，适用于供热自控系统。它通过I/O通道，输入数字量和模拟量、模拟输出和数字输出和现场仪表相连，I/O数可通过控制器级联来满足工程的要求。
（2）应用程序组态软件含多种专用功能块，程序可以通过485通讯接口下载到控制器。编程语言符合IEC61131-3标准. 具有面向对象编程的图形化编辑工具。
（3）控制器内置通讯组件，RS-485 接口支持 Modbus RTU 模式,可通过VPN宽带网络实现与热网监控中心的通讯。
（4）控制器可以通过人机界面现场操作，数据上传，热力站可以完全无人值守。
（5）具有良好的可扩展性，可进行多控制器级联达成控制要求。
（6）具有远程维护功能。
二、换热站控制方案
1、数据采集：通过UWinTechPro控制工程应用软件创建数据库，读取控制器数据，由人机界面（触摸屏）显示运行参数；并以GPRS无线通讯协议或以太网等上传到热网监控中心，实现远程监控；采集信息包含但不局限于以下内容：
压力（压差）：一次网供、回水压力，二次网供、回水压力，一次网供水过滤器前后压差，二次网回水过滤器前后压差，二次网出口供回水压差。
温度：一次网供水、回水温度、二次网供水、回水温度，室外温度；
阀位：一次网电动调节阀阀位
液位：水箱液位
变频电机运行频率：循环泵变频器反馈频率、补水泵变频器反馈频率
运行状态：循环泵启、停状态、故障状态；补水泵启、停状态、故障状态；
报警情况：能根据设定的情况进行报警。
2、温度控制回路：
换热站的基本控制策略即保证二次水出口温度、压力恒定，通过控制一次水进水电动调节阀来保证温度恒定。
将预设定温度作为给定值，测量温度作为反馈值，通过PID计算输出阀门开度保证二次供水温度的恒定。预设温度根据室外温度和热网监控中心给定的值权衡计算得出，这个设定点可跟随室外温度的变化和供热站给定值而改变。
控制器通过模拟量输出信号控制调节阀的运行，可选择手自动控制；自动情况下，根据二次供温反馈值和设定值进行PID计算，自动连续控制调节阀开度；手动情况下，人工给定调节阀开度。
3、 补水控制（补水泵控制）
控制器通过补水泵变频器启停控制并调节补水泵转速，可选择手自动控制两种模式。自动情况下，根据二次回压设定值，进行启停判定，低于二次回压值启动补水泵，高于二次回压值停止补水泵；手动情况下，人工直接启停补水泵。补水泵频率控制也可选择手自动，自动情况下，根据二次回压反馈值和设定值差值进行PID计算，自动连续控制补水泵频率。手动情况下，人工直接修改补水泵频率。
4、循环泵控制
4.1泵的启停控制：可选择手自动控制两种模式。自动情况下，根据二次供回压差值进行启停判定，低于设定值时启动循环泵，当出现故障后，自动停止循环泵；手动情况下，人工直接启停循环泵。
4.2泵的频率控制：可选择手自动控制两种模式，自动情况下，根据二次供回压差反馈值和设定值差值进行PID计算，自动连续控制循环泵频率，手动情况下，人工直接给定循环泵频率。
5、泄水电磁阀控制
泄水电磁阀可选择手自动控制两种模式，手动情况下通过触摸屏或者上位监控系统直接开闭电磁阀；自动情况下，当二次供压超过安全设定值，在安全阀打开之前，先打开泄水电磁阀进行泄水，降低管道压力，保护管道运行安全，当二次供压恢复到正常值时，关闭泄水电磁阀。
6、水箱补水电磁阀控制
水箱补水电磁阀可选择手自动控制两种模式，手动情况下通过触摸屏或者上位监控系统直接开闭电磁阀；自动情况下，当水箱液位低于安全设定值时，打开补水电磁阀给水箱补水，当水箱液位达到正常值时，关闭补水电磁阀。
7、系统联锁保护
1）泵阀互锁：当循环泵运行停止后，为保护设备，自动关闭一次调节阀，防止二次高温水过热汽化，损坏换热器；
2）一次回温高高限：设定一次回温高高限，当一次回温超过高高限后报警，自动关闭一次调节阀；
3）二次供温高高限：设定二次供温高高限，当二次供温超过高高限后报警并自动停止循环泵运行，保护末端用户；
4）二次供压高高限：设定二次供压高高限，当二次供压达到高高限时报警并自动停止循环泵运行，防止管道超压；
5）二次回压低低限：设定二次回压低限和低低限，当二次回压达到低限时启动补水泵进行补水，当二次回压达到低低限时报警并自动停止循环泵运行，防止管道倒空，循环泵空转损坏；
6）水箱液位低低限：设定水箱液位低低限，当水箱液位达到低低限时报警并停止补水泵运行，防止管道倒空，补水泵空转损坏；
7）停电报警：当控制器监测到UPS前继电器传过来的停电信号时，进行停电报警，并关闭一次调节阀。
8.通讯功能
与触摸屏通讯：采用Modbus协议
与热量表通讯：采用Modbus协议
与热网监控中心通讯：采用工业以太网TCP/IP或GPRS无线传输协议
