1 方案背景与需求分析

随着国民经济的不断进步和人民生活水平日益提高，社会对环境的要求越来越高。近年来国家大力提倡城镇集中供热，改变原来各单位、各片区自己供热、单独建立锅炉房给城市带来的污染，由城市外围的一个或者多个热源厂提供热源，市内各片区建立换热站，统一给用户供热。这样就大大减少了燃煤对城市环境的污染，同时也节省了能源，是一项既造福当代人民又造福后代子孙的伟大工程。

随着科学技术的日新月异，尤其是计算机、通讯技术的迅速发展，自动控制水平也得到了快速的发展和广泛的应用。在人们对供热质量的要求不断提高和能源紧张的今天，提高供热质量同时节约能源势在必行。目前各地供热公司新建换热站大多都是无人值守换热站，同时对老的换热站的改造，也在向无人值守换热站靠拢。

供热系统是一个多参量、大滞后的复杂系统。供热系统综合节能控制技术，有针对性的解决供热系统热源、管网、终端用户三个部分实际问题，提供三个主要环节的信息化管理平台，实现了热源控制一体化，管网智能化，终端用户信息化；解决了系统整体过量供热，管网存在水力失调，室温存在冷热不均及锅炉冷凝水的问题，达到整个系统的节能目的；提高了供热品质及舒适度，延长了设备的使用寿命。

腾控科技研发的无人值守换热站远程监控系统是集现代计算机技术、自动控制技术和通讯技术为一体的，全面地监测热网的运行参数，控制热网的供热温度，为“按需供热”提供有效技术保障。

2 热交换站控制需求与点位分析

热交换站分为水-水交换和汽-水交换两种。在城市供热应用中，由于汽-水交换站的安全性问题，使用的越来越少，原来汽-水交换站很多改造成为水-水交换。而且就热交换器而言，水-水交换的输入量和控制量多于汽-水交换，水-水交换的控制器完全可以用于汽-水交换。本方案主要以水-水热交换为主。

一个热交换站一般至少有2台热交换器（一用一备的应用模式），大的交换站可能有多台热交换器，一般是2的倍数。一个热交换器包括热交换器、高温进水管路、高温回水管路、低温出水管路、低温回水管路、高温水泵、低温水泵、控制阀门、补水阀门等。

每个热交换设备需要采集的信号包括：

模拟量输入（共11路）：

• 一次网供水温度、回水温度

• 一次网进水压力、回水压力

• 二次网供水温度、回水温度

• 二次网进水压力、回水压力

• 室外环境温度（做控制策略用）

• 调节阀的反馈

• 水箱液位

模拟量输出（共3路）：

• 一次网电动调节阀开度

• 循环泵变频器频率给定

• 补水泵变频器频率给定

开关量输入（共12路）：

• 循环泵运行状态与故障反馈

• 补水泵运行状态与故障反馈

• 选择开关状态

• 报警信号等

开关量输出（共4路）：

• 循环泵启停控制

• 补水泵启停控制

• 补水阀开关控制

此外，热量表和流量计一般采用RS485接口，需要1或者2个串口接入。远程通信需要一个网口或者串口，当地的显示需要一个串口。

3 XT-912核心能力与热交换站适配

腾控科技针对供热的热交换应用，专门开发了XT-912宽温以太网可编程控制器，其硬件配置与控制能力直接针对热交换站场景设计：

I/O容量精确匹配站控点位。 XT-912提供8路DI（光电隔离）、6路DO（晶体管输出，电压7～40V，最大输出电流0.5A）、16路AI（24位A/D，可选输入±10V或±20mA/NTC）、4路AO（16位D/A，可选输出±10V或0-20mA）。16路AI可覆盖热交换站全部温度、压力、液位信号；4路AO足以驱动调节阀和变频器；8路DI和6路DO满足泵阀控制与状态监视。

多串口直连通信仪表。 提供2个RS232/RS485接口和2路RS485接口，支持MODBUS协议或者自由口编程。热量表和流量计可通过RS485接入，无需额外串口服务器。当地显示和远程通信可分别使用不同串口或网口。

以太网与物联网协议支持。 提供1个10M/100M以太网接口，支持MODBUS/TCP协议，支持腾控科技物联网协议。XT-912支持MQTT协议，客户可以非常方便的应用组态软件构成监控系统。

宽温与隔离适应站房环境。 工作温度-40℃～85℃，湿度5%～95%RH无凝露，IP20防护，尺寸169×134×63mm。AC90～264V供电，最大功耗小于12W。热交换站房内靠近高温管道的区域温度较高，宽温设计确保PLC稳定运行。

国产化器件。 所有器件均采用国产器件，适合对供应链安全有要求的市政供热项目。

4 系统架构

方案采用“仪表层—XT-912控制层—调度平台层”的三层架构。

仪表层： 温度变送器、压力变送器、液位计等输出4-20mA或0-10V信号，直接接入XT-912的AI通道；热量表、流量计通过RS485接入XT-912串口；泵的运行/故障状态和阀门到位信号以干接点形式接入DI通道。

XT-912控制层： XT-912作为站控核心，在IEC61131-3标准编程环境中实现完整的控制逻辑。模拟量输入经滤波和工程量转换后参与控制运算；控制输出通过AO通道驱动调节阀和变频器；串口以Modbus主站模式周期性读取热量表数据。所有数据在PLC内部变量表中统一管理，通过以太网口对外提供Modbus TCP服务或通过MQTT方式上传。

调度平台层： 各热交换站的XT-912通过以太网口连接3G/4G路由器或宽带，将站内数据上传至供热调度中心SCADA系统，接收调度指令，实现全网统一监控与调度。通讯方式可以选择小区宽带运营商、电信运营商的ADSL、广电的宽带运营商，或者支持移动、联通、电信3G/4G的路由器。腾控物联网协议可以跨过防火墙，有单独的设备编址方式，直接把数据发给通信服务器，并且支持主动的数据轮询和控制。上位机可以采用知名的组态软件，进口的如IFIX、INTOUCH等，国产的如组态王、三维力控等。

5 关键控制功能实现

5.1 智能控制策略

质调节： 根据室外环境温度和时间变化，调节电动调节阀的开度或者一次加压泵的频率，以达到控制回水温度的目的。根据典型室内外温度和二次网回水温度，控制一次网变频泵的频率，实现二次网的回路质调节；或者调节一次网回水电动阀的阀位，实现二次网的回路质调节。

量调节： 根据室外温度的变化，自动调节循环泵的频率。根据典型室内外温度和二次网供回水压力，控制二次网循环泵的频率，实现二次网回路的量调节，达到节能的目的。

恒压控制： 由二次循环泵旁通管压力为参照量，控制补水泵变频器，对系统实现恒压，以补水流量计反映系统的失水情况。

5.2 安全保护

保护分为报警点和保护点，报警点只报警不保护，保护点既报警又保护，参数可以人工设定。

需要实现保护的条件包括：超温、超压、停电、循环泵停、循环泵频率低于30HZ、低压、补水泵停、水箱液位低。

一次网或者二次网管路出现严重意外，应立即关闭一次网供回水的电动切断阀，防止事故扩大。

5.3 串口仪表数据融合

热量表和流量计数据（瞬时流量、供回水温度、热量累积值）通过RS485 Modbus RTU读取后，与XT-912自身AI通道采集的温度压力数据合并，形成完整的站运行参数集，统一上传至调度中心。

6 典型配置示例

以一座标准水-水热交换站为例，XT-912的I/O分配如下：

7 方案优势总结

控制与采集一体化。 XT-912本身是PLC，可直接执行调节阀控制和变频泵调节逻辑，同时完成模拟量采集、数字量控制和串口仪表读取，无需额外配置串口服务器或采集模块，减少了柜内设备数量和接线复杂度。

专为热交换场景设计。 腾控科技将XT-912明确定位为热交换专用PLC，其I/O配置（16AI/4AO/8DI/6DO）与典型热交换站的点位表高度吻合，4路串口足以覆盖热量表、流量计等通信仪表。

网络化设计便于组网。 XT-912专门基于网络设计，客户非常方便的可以构成基于网络的监控系统。支持MQTT协议、MODBUS TCP协议，客户可以非常方便的应用组态软件构成监控系统。

宽温与安全保护保障无人值守。 -40℃～85℃的工作范围和光电隔离设计适应站房环境，完善的安全保护逻辑确保无人值守条件下的运行安全。

国产化器件。 所有器件均采用国产器件，适合对供应链安全有要求的市政供热项目。

系统节能效果显著。 供热系统综合节能控制技术有针对性的解决供热系统热源、管网、终端用户三个部分实际问题，实现热源控制一体化、管网智能化、终端用户信息化，解决了系统整体过量供热、管网存在水力失调、室温存在冷热不均等问题，达到整个系统的节能目的。