PLC锅炉范文

PLC锅炉范文（精选8篇）

PLC锅炉 第1篇

某合资工厂的动力用燃油锅炉为3台15 t/h,1台10 t/h,主要为中央空调系统和生产线提供蒸汽。燃料为重油,点火采用轻油。由于重油雾化,风油比调节比较复杂,故障多,重油燃烧不充分,经常会有烟囱冒黑烟的现象,不利于环境保护。由于燃油锅炉运行成本节节攀升;而液化天然气(LNG)价格相对较低,燃烧后成分主要为H2O和少量CO2,有利于环境保护,此外该单位已有稳定的LNG供应,有改造为燃烧LNG锅炉的必要性和可行性。此外,由于原来的燃油锅炉燃烧控制系统采用“继电器逻辑”控制,故障率较高,安全系数低,无法预测突发故障,不能实时检测现场燃烧状况,及时判断、处理异常情况。针对这种情况,使用原来锅炉本体,研究设计了一套以SAMSUNG 可编程控制器(PLC)为核心的LNG自动燃烧系统,并进行了锅炉改造,大幅提高了生产的安全性、可靠性、经济性,并且做到节能减排、环保的目的,并且使老设备得到新生。

2 系统的组成

LNG锅炉燃烧控制系统由燃烧器和控制系统组成。

2.1 燃烧器

燃烧器包括主燃烧器单元、燃料控制系统、助燃风单元、安全保护单元及操作控制柜。燃烧控制系统管道及仪表流程图见图1。

主燃烧器单元包括燃烧器本体、点火装置和火焰探测装置。主燃烧器本体采用扩散式结构。点火装置由点火变压器、点火电极枪等组成。火焰探测装置采用紫外线火焰检测器,采用点火火焰探测和主火焰探测两套检测装置。

燃烧控制系统包括压力调节阀、关闭阀、快速切断阀、电磁阀、燃料气动调节阀等;控制阀体均采用防爆型以确保安全。

在锅炉运行过程中,通过PDA3 CONTROLLER采集蒸汽压力、燃料温度、燃料压力、燃料流量4个信号,输出信号控制LNG燃气执行器,空气执行器,调节风气比,进行燃烧负荷调节。

助燃风单元由鼓风机、电动风门、空气过滤器及管道等组成。

安全保护单元由燃料高低压报警开关、停机吹扫阀组、泄露检测组件等组成。

操作控制柜用于安装锅炉风机启动系统,可实现现场或远程点火、运行和停机操作、现场显示报警及与DCS或现场仪表的连接等。

2.2 控制系统

为了实现燃烧系统的自动控制功能,专门设计控制系统的硬件和软件部分。

2.2.1 硬件部分

硬件包括PLC系统、检测仪表、可控阀门组、点火装置、火焰检测组件、风机控制组件、安全保护装置和控制柜内隔离单元等。

控制系统PLC选用SAMSUNG OEMAX NX70系列,PLC电源为NX70-POWER1 POWERSUPPLY,输出AC 220 V,50 Hz/AC 24 V/50 V·A,CPU为NX70-CPU-70 P1,DC输入模块为NX70-X16D,继电器输出模块为NX70-Y16R,负荷调节采用FDA3 CONTROLLER来实现。

现场各种检测装置将监测信号通过输入输出隔离单元将信号送入PLC系统,CPU进行逻辑运算和相应的控制调节等。PLC可接受现场操作人员或上位机DCS的操作命令,对锅炉的运行过程进行监控。为了保障锅炉燃烧系统的安全可靠和维护改造,PLC系统采用冗余配置。单台锅炉燃烧控制系统可随系统的压力负荷情况自动启动和停止,运行可做到无人值守。

2.2.2 软件部分

软件采用SAMSUNG WinGPC3.70软件平台设计完成控制系统,WinGPC软件(适用于Windows)可以创建、修改和监控NX7和NX70所使用的应用程序。这是一个功能强大的工具,它提供了梯形图编辑、监控、调试、文件管理以及时序图监控等功能。PLC系统控制程序能完成相应硬件设备的控制、自动进行安全连锁检查、确认设备启动及运行过程的安全状况,自动进行安全连锁并切断。

3 系统软件设计

根据LNG锅炉运行特点,为了满足锅炉的安全生产,系统功能包括:负荷自动调节和安全保护功能,各种状态指示、声光报警、锅炉启动、吹扫、泄漏检测、点火、主火焰感知、熄火停炉,故障提示等。系统软件设计逻辑框图如图2所示。

下面主要对PLC的程序梯形图设计进行说明。

3.1 连锁程序设计

直接导致停炉或不能启动的情况有:燃气压力低、燃气压力高、排烟温度高、燃烧空气压力低、水位低、点不着火、蒸汽压力高。只有以上7个条件都正常的情况下,准备启动线圈得电,准备启动指示灯亮,此时才能启动锅炉;当锅炉运行时,同样情况下如果条件不能满足,则锅炉自动熄火停炉。连锁程序设计见图3。

3.2 锅炉启动程序设计

点火工作可全部实现自动化,在手动操作下,操作人员在需要投入锅炉负荷的工况下,可点击锅炉启动按钮,锅炉便可以自动启动运行。锅炉启动程序见图4。

3.3 吹扫程序设计

燃烧前后都要进行排气吹扫30 s,以有效清除炉膛、管道、阀组和烟道中可能聚集的可燃气体,以防止发生安全事故。吹扫程序见图5。

3.4 泄露检测程序设计

燃料气体管道连接和电动阀门及其他阀门是否泄漏,关系到锅炉房设备和操作人员的安全。在锅炉吹扫完毕后,必须进行泄露检测。燃料泄漏测试程序见图6。

3.5 点火程序设计

锅炉运行后,吹扫完成,空气调节阀关闭,点火变压器得电10 s,点火燃料阀线圈得电,引燃阀门开30 s。点火程序见图7。

3.6 主火焰感知和加载程序设计

在手动或者自动模式下,主火焰感知确认后开始30 s延时,系统就可以加载了。火焰感知和加载程序设计见图8。

以上为PLC系统主要程序,限于篇幅其他程序和设置这里就不再赘述。

4 效果对比

通过对该系统调试运行,与原有系统进行比较,发现系统运行良好,简单易行,可靠性高,维护简单,且运行燃料费用大为降低,节能环保,当年即可收回投资改造成本,改造前后费用对比如表1所示。

5 结论

经过某合资工厂的应用实践证明,基于SAMSUNG PLC的燃油锅炉改造成LNG锅炉,完全满足用户的需求,运行费用大大降低,蒸汽压力波动能控制在0.5±0.05 MPa工艺标准范围内,响应时间短,并且能够在恶劣的现场环境下稳定的运行,故障率极低,安装运行以来没有发生过一起故障。控制动作准确性好,充分显示了PLC系统适应性强,可靠性高的特点,对于燃气锅炉燃烧控制有一定的推广价值。

参考文献

[1]陈立定,吴玉香,苏开才.电气控制与可编程控制器[M].广州:华南理工大学出版社,2000.

[2]韩厚德,郑士君,杨万枫,等.船舶辅机[M].北京:人民交通出版社,2000.

[3]袁任光.可编程序控制器应用技术与实例[M].第2版.广州:华南理工大学出版社,2003.

PLC技术在锅炉控制系统中的应用 第2篇

【关键词】PLC；锅炉；控制系统

目前在我国，锅炉是工矿企业动力设备中重要的组成部分。除了一些大中型锅炉采用了如DCS、FCS等先进的控制技术，一般小型锅炉的控制仍比较落后，依然在使用仪表、继电器等作为主要的控制手段，需要过多的人为参与。工作人员的劳动强度大，工作条件差，而锅炉的热效率却不高，资源浪费十分严重。目前的仪表已趋智能化，锅炉上也实现了自动控制，但是，由于其价格高、缺乏管理功能等原因，使其还未被广泛应用。

现在大部分的中小企业使用的锅炉容量大多在20T/h以下，锅炉数量较少只有两三台。企业从经济角度出发，通常不选用价格较高的大规模控制系统。这直接导致了小型锅炉的控制技术水平不高。

随着能源短缺问题的突出，企业现代化管理水平和环保意识的提高，锅炉高效安全运行，提高自动化程度，是锅炉控制系统设计和改造的重点。

1.工业锅炉控制的任务

工业锅炉的功能是生产出有一定压力或温度的蒸汽或热水以满足外部对负荷的需求。为了满足以上要求，并且保证锅炉本体安全经济运行，要求锅炉的控制系统具有完善的自动检测、自动控制和自动保护等功能。为了提供合格的蒸汽以满足负荷的要求，其工作过程中的各主要工艺参数要严格进行控制。锅炉的主要控制任务为：保持锅筒水位在规定的范围及给水稳定；保持炉膛负压在规定的范围；稳定蒸汽温度、压力和蒸发量；保持燃烧的经济性和锅炉的安全运行。

2.锅炉控制系统的要求

本控制系统控制两台l0T/hDHLIO-1.25-AIII型锅炉，结合锅炉自带的部分手动控制，主要实现如下功能：

锅炉给煤系统：给煤自动调节；锅炉送风系统：送风自动调节；锅炉引风系统：引风自动调节；锅炉燃烧控制系统：给煤、送风和引風系统一起实现锅炉最佳经济燃烧；水箱水位实时监控：水位监视与报警；循环水泵、补水泵运行状态实时监控：循环水泵、补水泵状态监视与报警：锅炉各种连锁保护：保证锅的安全运行。

3.PLC控制系统

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC。随着微电子技术、计算机通信技术的发展，PLC无论在功能上、速度上、智能化模块和联网通信上，都有很大的提高。其具备了模拟量控制、过程控制和远程通信等强大功能。PLC以嵌入式CPU为核心，配以输入、输出及通讯等模块，方便地用于工业控制领域的装置。具有高稳定性、编程简单、高可靠性和易于使用等特点。

工业控制计算机简称工控机，是工业计算机，与普通的PC机相比，具有更高的可靠性、稳定性，同时结构上也便于扩展；另一方面，它与商业PC机一样，有丰富的软件支持，可以开发出适合用户的方便、直观的图形操作界面。目前，工业控制中所采用的工控机+PLC控制系统中，PLC主要负责数据采集、控制运算和控制输出，可以接受开关接点等数字信号，还可以直接接收标准的过程量，如4-20mA电流、热电偶、1-5V电压、热电阻等模拟信号。

随着网络通信功能的发展和增强，PLC与PLC以及计算机的互联，能够形成大规模的控制系统，实现组态和编程，监控整个生产过程。随着PLC性能的提高和成本的下降，普通PLC已能满足小型锅炉的控制要求，且性价比较高。

4.PLC技术在锅炉控制系统中的应用

应用Siemens的S7-300PLC和研华工控机及Step7.WinCC组态软件，实现了两台10T/h蒸汽锅炉的控制，全部程序（包括PLC程序和工控机程序）均采用结构化设计思想，程序结构清晰，程序的注释和文档也比较充足，不仅在设计和调试时易于检查和修改，而且为以后软件的维护和改进提供了方便。

在PLC程序设计中，充分利用Step7软件提供的PID调节功能，对锅炉的给水、蒸汽压力和炉膛负压进行控制，结合变频器的使用，实现了锅炉的经济燃烧，并能在线优化PID参数。

在上位机软件设计中，利用WinCC强大的组态功能设计了友好的用户监控界面，通过调用上位机中相应的功能可以实现操作、维护与管理的各方面的需求，一改以往DCS中操作站与工程师站相分离的形式，简化了系统结构，节约了成本。

利用S7-300自身集成的MPI接口将2套锅炉控制系统联网，通过全局数据通讯方式实现PLC间的数据共享，形式简单，不需要另配专门的网络通讯模块。

在系统软件设计过程中，运用Step7的PLC仿真软件对PLC程序和winCC项目进行了模拟运行、测试，节约了现场调试的时间。

在系统安全和抗干扰方面，考虑了各种连锁关系，对输入输出信号增加预处理和判断，运用预计干扰处理、指令冗余和容错等方法进行软件抗干扰设计.增加系统的抗干扰性能，尽可能消除各种可能存在的事故隐患。

系统中的PID参数在线优化功能仅限于固定设定值PID调节回路，虽然已能满足系统的要求，但在系统状态有较大改变时，还需要再次对相关PID控制器实行在线优化。为达到在线实时优化，还需要开发相应的PLC控制程序或基于上位机的控制程序。

5.结束语

通过本次工程的实践证明，工控机和PLC的结合有非常利于小型自动化系统的实现，组态软件和PLC编程软件中的方便设计大大缩短了系统设计周期，系统继承性较好。该种形式在中小锅炉的控制中完全可行，对于国内众多的中小锅炉控制系统的改造很有用处。 [科]

【参考文献】

[1]林宗虎.实用锅炉手册[M].化学工业出版社.

[2]于临秸.锅炉运行[M].中国电力出版社.

[3]SiemensCo.LTD.SIMATIC S7STEP7V5.1编程使用手册[M].

基于PLC的锅炉自动控制系统设计 第3篇

1 PLC控制原理概述

在自动控制原理和手段中, 发展出了许多种自控控制系统, 从最初的仪表控制、单片机控制到现在发展和应用最为广泛的PLC自动控制。其中就PLC自动控制也是从最初采用了和计算机一样的设计思想并且只能用于逻辑运算来进行顺序控制, 而随着微电子技术的高速发展, 可编程序逻辑控制器逐渐采用微处理器作为其控制中心, 使PLC不仅仅是进行简单的逻辑运算和数据的存储, PLC还能进行数据运算、定时、计数、模拟量控制以及远程通信等强大功能。因此, 美国电气制造商协会 (简称NEMA) 将其命名为可编程控制器 (Programmable Controller, 简称PC) 。但为了与个人计算机 (Personal Computer) 的简称PC加以区别, 人们仍然把可编程控制器简称为PLC。

PLC (可编程逻辑控制器) , 它采用一类可编程的存储器, 用于其内部存储程序, 执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令, 并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。其主要由:电源、中央处理器 (CPU) 、储存器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块等组成。PLC自动控制系统投入工作后其运行过程主要分为:输入采样阶段、用户程序执行阶段、输出刷新阶段三个阶段, 简单的, 我们可以把PLC理解为以嵌入式CPU为核心, 配上相应的输入、输出模块, 能非常便利地运用到工业控制领域的装置。当然, 这是PLC较为基本的功能。目前市场上的PLC都预留有一个或多个通讯接口, 方便PLC与PLC、PLC与计算机、PLC与手操器 (触摸屏) 之间的通信。除开关信号外, PLC或PLC的扩展模块 (这是由于有些生产PLC的厂商将PLC的各部分功能做了模块化处理, 而有些没有) 可以直接采集标准的过程量, 如4~20m A电流、1~5V电电压等模拟信号。

2 锅炉系统实现PLC自动控制的必要性

由于PLC已经集成了各种功能电路, 在运用时极大的简化硬件连接。此外, PLC编程软件采用图形符号的编程界面, 简单易学, 调试方便。并且采用PLC为控制器的产品维护比较方便。正是由于PLC这些优点, 使PLC广泛应用于设备的自动化改造与性能提升的场合。而目前相当一部分锅炉仍处于人工控制状态, 不仅安全系数低, 热效率低, 燃料消耗量大。随着计算机和微型控制器的普及, 计算机与微型控制器在锅炉控制中的作用越来越大, 使用计算机和微型控制器加强对锅炉的运行控制, 有助于降低维护成本, 便于选择控制方法, 且可以提高系统自动调节及控制水平, 可维持稳定的运行工况, 保证经济燃烧、安全性。因此, 锅炉系统实现PLC自动控制有着极大的应用价值和现实意义。

3 基于PLC的锅炉自动控制系统设计过程

实现锅炉自动控制系统设计, 首先我们需要对锅炉的整体结构有一个大致的了解:锅炉, 顾名思义, 由锅和炉组成, 简单来说, 锅是用来加热水的, 炉是用来燃烧燃料的;前者涉及的是蒸汽输送系统和送水系统, 后者涉及的是送煤系统和燃料燃烧系统。

控制系统可以通过这一系列的控制信号和控制点对燃料供应系统、热水循环系统、燃烧系统以及热水锅炉机组控制系统进行及时有效的控制, 从而保证系统能够对燃气是否泄漏做出判断, 防止安全事故的发生、能够在水量不足的时候及时补充水、对锅炉水位进行监测, 以保证锅炉不会因为水位过高或过低而发生事故、对锅炉压力进行监测, 防止锅炉在超压时运行以及对炉水温度进行实时跟踪, 防止炉水温度超过安全设定, 保证机组安全运行。总而言之, 用PLC实现的自动控制可以让锅炉更为安全、稳定并经济合理的运行。

4 结语

采用PLC设计的锅炉自动控制系统有着操作简单、控制效果稳定以及处理速度快等优势, 能够保证锅炉的各个系统告别之前那种故障发生预报不准确、处理不及时、诊断效果不够良好等问题, 进入一个真正的以计算机为中心的集中控制、分散管理的系统, 实现实时显示机组运行参数、方便运行参数设定、故障显示及报警及时等控制, 让锅炉系统进入一个更为安全、智能的时代, 源源不断的为我们的生活生产出更多的电力。

参考文献

[1]殷红彩, 葛立峰.一种多输出直流稳压电源的设计[J].传感器世界, 2006, 12 (9) , 22-26.

[2]孙强, 曹跃龙, 薛延学, 高立芳.新型燃油锅炉微机监控系统[J].西安理工大学学报, 1998年04期.

[3]李元章.微机监控系统在锅炉供热工作中的应用[J].节能, 2000年08期.

[4]杨靖, 雷声勇.基于PID算法的S7-200 PLC锅炉水温控制系统[J].机床电器, 2010年06期.

集中供热锅炉控制系统的PLC控制 第4篇

关键词：集中供热,锅炉控制系统,PLC控制

与城市化进程的不断加快, 城市供热已经有了专业的供热企业来运行。区域锅炉与热电联产等集中供热的方式就是今后城市供热的主要来源。这些供热系统具有低碳、环保与节能的特点, 也因此受到了社会与政府的广泛关注与大力支持。本文基于集中供热锅炉控制的系统, 分析了在PLC控制上存在的一些问题, 并针对这些问题提出了几点解决策略, 旨在帮助城市供热系统更完善的运行。

PLC的全称是Programmable Logic Controller, 指的是一种可编程的逻辑控制器。PLC通常是用于工业环境中的, 是一种对数字运算的操作的电子装置。PLC采用的是可编程的存储器, 可以对其内部存储的资料进行逻辑运算工作。近年来, 较大型的用于集中供热的锅炉房都开始采用这种技术来控制锅炉供热系统。在集中供热方面, PLC主要是运用于驱动风机以及输煤方面, 通过其内部的逻辑运算来应用于PID (比例积分微分) 中进行控制调节。虽然就目前我国集中供热锅炉的控制来看, 主要还是采用的DCS技术来控制, 但随着PLC技术的不断完善, 其在仪表控制方面已经取得了很大进展, 功能也有实质性的强化。在组态画面以及回路调节方面, PLC的抗干扰能力在这里发挥了巨大功效, 且PLC对电源的质量要求不高, 能够灵活应用与锅炉系统控制中。

1 PLC技术的工作原理

1.1 输入采样阶段

在这个阶段, PLC技术用于读取信息, 需要按顺序的依次读入所有的注入数据及状态, 并将读取到的数据跟状态自动存入映像中相应的位置上。在采样完成之后, 系统会转到用户执行输出与执行的刷新阶段, 在这个阶段过程中, 就算是用户的输入状态或是输入数据发生了变化, 在映像区已经存储了的数据信息也不会再发生相应的变化, 保证了数据的安全性。因此, 若是进行脉冲信号的输入, 那么其输入宽度应该至少比一个扫描周期要大。这样才能够有效保证用户在读取时的数据完整性其在输入时状态跟数据的有效记录,

在用户的执行阶段, PLC是按照由上至下的顺序来完成的, 扫描也是依照这个顺序来扫描用户的操作。这种扫描通常是以梯形图的方式来表示的。在对每一条梯形图进行扫描的同时, 总是以先上后下、先左后右的方式来进行扫描的, 因此对梯形图的扫描也是先扫描左边的控制线路, 在扫描由右边触点组成的控制线路。在扫描之后, 系统自动进行相应的逻辑运算。根据系统的运算结果, 存储的状态要进行相应的刷新, 以此来决定是否使用梯形图规定的指令来进行控制。

1.3 输出刷新阶段

在扫描工作完成之后, PLC控制就自动开始了刷新输出阶段。在这段时间之内, CPU会根据映像区的存储状态与数据分析进行相应的数据刷新, 刷新整个输出锁存电路, 然后进行对相应外设的驱动。这个阶段完成之后才是PLC真正输出的完成。

2 PLC控制器在集中供热上应具备的功能

PLC控制器主要是由系统控制与液晶显示终端操作组成的。系统控制主要包含I/O模块、CPU模块等模块的控制, 并且对现场设备的各种仪表进行各种物理量的测量工作。并且根据对各项执行器的连接来实现对系统的控制与调节工作。液晶显示器主要适用于对采集之后的参数、以及监控到的画面进行显示, 方便监控人员及时对突发状况采取相应解决措施, 并且显示器还能够接受一些参数修改的信息输入。PLC能够集成大多数的通讯接口, 能够适用于多种通讯网络。

对于集中供热锅炉控制系统而言, PLC的工作性能直接决定了供热系统的稳定性与安全性, 并且能够保障系统的连续运行。因此, PLC若是要想成功应用与供热系统中, 就必须具备以下几点功能:

(1) 参数搜集、处理。在参数的处理上, 主要包含数据的流量累计、数据逻辑运算、数字运算, 以及显示功能的处理。在现场控制方面, 要求系统能够独立完成内部连锁控制功能与现场闭环控制功能。

(2) 在现场监控过程中, 要求能够对现场的监控工作独立完成。并且还要求系统具备对闭环的控制功能。

(3) 系统要求配置必要的人机界面以及相应的软件跟硬件, 方便日后对现场操作中相关参数能够进行有效修订, 并随时制定相关参数。

(4) 系统要具备报警功能。由于操作对象是供热锅炉的控制系统, 因此若是系统出现故障, 在没有及时处理的情况下很容易引发事故, 造成人员的烫伤。所以系统要具备报警功能, 以便在事故发生之后及时通知现场监管人员。

(5) 在数据的发送上要及时, 并保障发送质量。由于PLC系统要对供热系统进行控制, 所以会在工作中像管理场站或者是其他部门控制单位发送控制信息。这种信息的发送要求及时准确, 确保信息的一致性。

(6) 在数据接收方面, 要接收从管理工作站发送的控制命令与初始设定值, 保证控制任务的完成。

(7) 要具备数据的处理能力。通过数据的处理, 系统要能够分析出从数据中存在的异常情况, 及时发现故障所在。

(8) 在现场控制上, PLC系统除了要实现上诉的功能之外, 还要具有远程的传输功能。远控控制能够让操作人员不必进行实地监管变能够有效对设备的运行下状态进行有效监控, 完成现场操作控制的设备控制与参数设定工作。

3 结语

集中供热锅炉控制系统若是能够有效采用PLC进行控制, 能够在很大程度上简化操作系统, 提高设备运行时的稳定性与可靠性。在对设备进行控制时, 由于PLC本身具有数据分析的能力, 因此在热能的转换上, 能够进行合理的数据分析, 一改传统控制中一味的产生热能, 造成热能浪费的现象, 通过系统化的分析来控制能源燃烧, 提高燃烧能的热效率。并且, 由于该系统具备了对设备工作状态的展示功能以及故障报警功能, 能够有效地进行远程控制, 在一定程度上节约了供热企业员工的工作强度, 也方便了员工对设备的操作。因此, 研究人员还应加强对PLC控制在集中供热锅炉控制系统中的应用, 让城市供热更加便捷、高效。

参考文献

[1]刘国华.基于PLC和FCS集中供热锅炉控制系统设计[J].电力科学与技术学报, 2011 (02) .

[2]赵钢, 徐杰, 刘红苗.基于PLC和IFIX的小区供热锅炉控制系统[J].自动化仪表, 2012 (10) .

PLC锅炉 第5篇

船舶辅锅炉是船舶动力装置中最早实现自动控制的设备之一。它包括水位的自动控制, 蒸汽压力的自动控制, 锅炉点火及燃烧的时序控制和自动安全保护等。大型油船辅锅炉所产生的蒸汽主要用于加热货油, 驱动货油泵及其他甲板机械, 其蒸发量及蒸汽压力都比较大;柴油机货船辅锅炉所产生的蒸汽仅用于加热柴油机所需用的燃油、滑油及船员生活, 其蒸发量及蒸汽压力比较小[1]。因此, 确保船舶辅锅炉控制系统安全可靠且经济运行, 是船舶自动化控制的重要内容之一。

辅锅炉自动化控制装置采用计算机技术, 包括可编程控制器 (PLC) , 使控制部分体积质量大大减小, 工作可靠性大大提高, 控制方式也由硬件控制变为软件控制为主, 使功能的组合、扩展或修改变得很容易, 而且维护方便, 模块通用性好, 抗干扰能力强, 非常适合在恶劣的工业环境下使用。

船舶辅锅炉控制系统有其自身的特点, 船舶工况复杂多变, 船舶的辅锅炉设备工作条件恶劣, 更易发生故障等, 而传统的继电接触式控制系统的可靠性、稳定性都不够理想, 因此采用可靠性好的可编程控制器来控制显得十分有必要。

1 船舶辅锅炉PLC自动控制的设计

1.1 船舶辅锅炉PLC自动控制流程

根据船舶辅锅炉的工作原理及过程, 设计出其由PLC进行控制的整个工作流程 (如图1所示) , 包括:

(1) 水位正常的判定;

(2) 风机正常的判定;

(3) 油泵正常的判定;

(4) 点火成功的判定。

1.2 船舶辅锅炉PLC自动控制硬件设计

1.2.1 设计方案

本课题应用PLC控制器设计船舶辅锅炉自动控制系统, 实现了以下基本功能:

(1) 锅炉起动前和停炉后都能保证水泵独立正常工作;

(2) 应有“自动”、“手动”两种控制方式;

(3) 对自动启动的各程序工作 (水位检测、转换开关置于自动位置、风压检测、预扫风、自动点火等) 设置逻辑判断和监视;

(4) 风量和油量的配比, 由风门挡板的适当开度来保证;

(5) 适用于燃烧重油, 设有燃油加热器及其控制线路和“轻油—重油”切换电路, 燃油采用电加热;

(6) 采用两个压力开关实现锅炉蒸汽压力的双位自动控制;

(7) 有正常停炉和紧急停炉两种停炉方式;

(8) 锅炉运行故障监视, 包括高水位、低水位、危险低水位、低风压、汽压高、水泵过载、风机过载、油泵过载、中途熄火等故障保护[2]。

1.2.2 PLC选择

本锅炉控制系统有21个输入点, 14个输出点, 根据选择的原则和方法, 本设计采用德国西门子S7-200 CPU226 CN, 输入24点, 输出16点[3]。具体输入输出接口如“表1”所示。定时器和辅助继电器的分配如“表2”所示。

1.2.3 PLC硬件电路设计

本控制系统PLC硬件接线图如图2所示。图2中, PLC的电源接线等外部电路在此就省略未画出, 画出的都是可编程控制器的输入和输出接口。

1.3 船舶辅锅炉PLC自动控制软件设计

本锅炉系统选用S7-200 CPU226 CN作为控制核心, 根据控制流程图和系统的输入、输出信号编制梯形图, 如图3所示。本装置在自动位置按下I0.3后系统就会根据所检测到的信号自动投入运行, 当检测到有故障信号时, 系统会发出声光报警甚至停炉。

1.4 辅锅炉PLC控制过程分析

(1) 起动前的准备

1) 合上总电源开关, 控制电路接通电源。

2) 如果锅炉水位低于危险低水位, 则触点I1.2 (95) 断开, M0.8断电, 其常开触点M0.8 (9) 断开, 锅炉无法起动。将给水泵转换开关扳到“手动”位置, 触点I0.2 (0) 闭合, Q0.0通电, 水泵起动向炉内供水。当水位上升至正常水位后, 把水泵转换开关扳到“停”位置, 水泵就停止工作。然后再将给水泵开关扳到“自动”位置, 触点I0.1 (0) 闭合, 此时锅炉水位就由高水位压力开关触点I1.3 (76) 和低水位压力开关触点I1.4 (76) 进行双位控制。

3) 使燃油压力和温度控制系统投入工作, 保持燃油压力和温度在正常范围内。

4) 将燃烧转换开关扳到“手动”位置, 风机和油泵开关扳到“手动”位置, 触点I0.7 (9) 和I2.2 (26) 均闭合, 按下起动按钮I0.3, M0.2通电, M0.2 (9) 、 (26) 闭合自锁, M1.2和M1.3通电, M1.2 (124) 和M1.3 (126) 触点闭合, 则Q0.0和Q0.2通电, 起动风机进行预扫风, 同时油泵进行预运转, 手动预扫风约一分钟后, 按停止按钮I0.4, 使风机停止工作。

(2) 手动控制

在手动控制前, 将燃烧转换开关置于“停止”位置, 将风机和油泵开关、点火控制开关和燃油电磁阀控制开关置于“自动”位置。

手动操作具体步骤如下。

1) 按下起动按钮I0.3接通控制电路。

2) 将燃烧转换开关扳到“手动”位置, I0.7 (9) 、 (26) 闭合, M0.2通电, M0.2 (9) 、 (26) 闭合。

3) 将风机和油泵转换开关转到“手动”位置, 风机和油泵投入运行, 进行预扫风并使燃油管路建立油压。

4) 预扫风一分钟左右, 将点火控制开关扳到“手动”位置, 触点I2.6 (26) 闭合, I0.7 (26) 已闭合, M1.4通电, 触点M1.4 (121) 闭合, 点火变压器Q0.3通电, 点火电极之间产生电火花进行点火。同时Q0.4通电, 风门挡板关闭, 准备点火。

5) 将燃油电磁阀控制开关扳到“手动”, 触点I2.4 (26) 闭合, 燃油电磁阀Q0.6有电, 油泵到喷油器的供油管路打开, 向炉内喷油, 开始点火。

6) 从观察孔看到火焰时, 将点火控制开关扳到“自动”位置, 终止点火变压器工作, Q0.4断电, 风门挡板打开, 进入正常燃烧阶段。

7) 若手动点火失败, 应立即将燃油电磁阀控制开关扳到“自动”, 并进行后扫风, 然后将风机和油泵开关扳到“自动”位置, 燃烧转换开关扳到“停止”位置。待故障排除并复位后, 方可进行重新点火。

8) 停炉时, 应将燃油电磁阀控制开关扳到“自动”并进行后扫风, 再将风机和油泵开关扳到“自动”位置, 燃烧转换开关扳到“停止”位置, 最后切断总电源。

船舶辅锅炉之所以设置手动控制, 其目的是在于当自动控制系统发生故障时, 锅炉能够在人工操作的条件下顺利起炉点火, 并在点火成功后顺利进入正常燃烧阶段。

(3) 自动控制

在完成锅炉起动前的准备后, 然后将水泵开关、燃烧开关、风机和油泵开关都扳到“自动”位置, 准备自动起动。

1) 预扫风

按下起动按钮I0.3, 此时水位正常, M0.8有电, 其常开触点M0.8 (9) 闭合。此时T11计时时间未到, 其常闭延时开触点T11 (9) 闭合, M0.2有电, Q0.1和Q0.2通电, 风机和油泵开始运转。由于燃油电磁阀无电关闭, 所以燃油在管路中循环, 不能进入炉内。此时M0.1 (26) 闭合, M4.1得电, M4.1 (97) 闭合, T11、T12、T13、T14、T15、T16均开始通电计时。此时T13计时未到, 其常开延时闭触点T13 (26) 断开, 风门挡板Q0.4断电, 风门挡板在弹簧力的作用下开度最大, 风机对炉膛进行预扫风。

由于在60 s之前未进行点火, 所以火焰感受器感受不到火焰的光照, I2.7 (26) 断开, M3.1无电, M0.4有电, M0.4 (26) 、 (80) 触点闭合, 为自动点火和火焰监视计时器T2通电做好准备。

2) 点火

在预扫风60 s时, T13计时时间到, 其常开延时闭触点T13 (26) 闭合, Q0.4通电, 风门挡板关闭, 准备点火。T12计时时间到, 常开延时闭触点T12 (26) 闭合, M1.5通电, 触点M1.5 (121) 闭合, 点火变压器Q0.3通电, 点火电极之间产生电火花进行预点火。T14计时时间到, T14 (26) 闭合。此时炉内处于无压或低压状态, I1.1 (26) 是闭合的, 故燃油电磁阀Q0.6有电, 油泵到喷油器的供油管路打开, 向炉内喷油, 开始点火。60 s时, T15计时时间到, T15 (80) 同时闭合, T2通电。延时10 s后才能将触点T2 (90) 闭合, 熄火保护继电器Q0.7通电, 此时只对火焰进行监视, 为熄火保护做好准备。

若10 s内点火成功, 火焰感受器感受到光照, 触点I2.7 (26) 闭合, M0.4失电, M0.4 (80) 断开, T2失电, 其触点T2 (90) 由于未达到闭合时间而继续断开, 维持M0.1为断电状态。常开触点M0.4 (26) 断开, 点火变压器Q0.3断电, 停止点火。常闭触点M0.4 (86) 闭合, 2 s后T3断开, Q0.4断电, 风门打开。

3) 点火失败

由上可知, 从60 s时开始T15 (80) 闭合, T2通电开始10 s延时, 若延时超过10 s火焰感受器仍未感受到火焰, 触点I2.7处于断开状态, M0.4一直有电, M0.4 (80) 一直闭合。当T2达到设定时间10 s后, 触点T2 (90) 闭合, Q0.7通电, 常开触点Q0.7 (7) 闭合, M0.1得电, 触点M0.1 (9) 断开, M0.2断电, M0.2 (26) 断开, 燃油电磁阀Q0.6断电, 停止向炉内喷油。同时常开触点M0.1 (134) 闭合, M2.0通电, 常开触点M2.0 (139) 闭合, 熄火指示灯Q1.3通电亮, 常开触点M2.0 (145) 闭合, Q1.6通电发出声光报警。M0.2 (116) 闭合, T17通电计时, 此时常闭延时开触点T17 (23) 处于闭合状态, M1.2继续有电, 进行后扫风60 s后风机停转。

到70 s时, T11计时时间到, 常闭延时开触点T11 (9) 断开, 若风压正常, 则I1.0 (9) 闭合, M0.2仍有电。若风压未建立, 低风压保护触点I1.0 (9) 就不能闭合, M0.2断电, 燃油电磁阀Q0.6断电, 停止向炉内喷油。触点I1.0 (136) 断开, M3.0断电, M3.0 (143) 闭合, 低风压指示灯Q1.5通电亮, M3.0 (145) 闭合发出声光报警。后扫风后风机停转, 锅炉自动停炉。

4) 再次起动

在点火失败后, 必须先排除故障才能再次起动锅炉。将熄火保护继电器触点Q0.7手动复位, 使M0.1断电, M0.1 (9) 恢复闭合, 方可重新起动。

5) 中途熄火

燃烧过程中, 若中途熄火, 火焰感受器失去光照, 则触点I2.7 (26) 断开, 同上述点火失败一样使M0.2断电, 燃油电磁阀关闭, 进行后扫风60 s后风机停转, 并发出声光报警。

(3) 汽压的自动控制

当高汽压压力开关动作时, 触点I1.1 (26) 断开, 燃油电磁阀Q0.6断电, 停止向炉内喷油, 油泵停止运行。常开触点I1.1 (116) 闭合, T17通电计时, 此时常闭延时开触点T17 (23) 处于闭合状态, M1.2继续有电, 进行后扫风60 s后风机停转。此时炉内虽无火, 但M0.4仍通电, 常开触点M0.4 (80) 闭合, 又因为I1.1 (80) 已经断开, 所以T2不会通电, 也就不会发出声光报警, 视为正常停炉。当炉内汽压降到控制汽压下限值时, I1.1 (26) 重新闭合, 风机和油泵重新起动, 锅炉重新燃烧。

(4) 安全保护

该系统有危险低水位和风压过低自动熄炉保护。

锅炉在运行中, 若水位下降到危险低水位时, 触点I1.2 (95) 断开, M0.8断电, 使M0.2断电, 切断整个控制程序, 使锅炉自动熄火停炉并发出声光报警。

若风压过低, 低风压保护继电器触点I1.0 (9) 断开, 主继电器M0.2断电, 锅炉自动熄火停炉并发出声光报警。

(5) 停炉

停炉时, 可手按停止按钮I0.4, 使M0.2断电, 燃烧系统停止工作。若锅炉水位低于危险低水位, 应把水泵开关放在“手动”位置, 继续向锅炉供水, 直到水位达到正常水位时, 再把水泵开关扳到“停止”位置上。然后把燃烧开关置于“停止”位置, 风机和油泵开关扳到“手动”位置。最后切断总电源[4]。

2 结论

机舱辅助设备的自动化是轮机自动化的重要组成部分。随着船舶电气技术的发展, 船舶的自动化成度越来越高。这一高度自动化的实现取决于机舱设备控制系统的可靠性。船舶辅锅炉控制系统有其自身的特点, 船舶工况复杂多变, 船舶的辅锅炉设备工作条件恶劣, 容易发生故障, 而传统的继电接触式控制系统的可靠性、稳定性都不够理想, 因此采用可靠性好的可编程控制器来控制显得十分必要。

本论文研究船舶辅锅炉自动控制问题, 旨在把PLC控制技术应用到船舶辅锅炉自动控制方案中, 去解决传统继电接触式电气控制系统中存在的各种不足, 以提高船舶辅锅炉自动控制系统的性能以及其工作可靠性。

本文是在参考前人对辅锅炉PLC控制研究的基础上, 结合已有技术, 对辅锅炉控制系统进行分析和研究, 对于船舶自动化的改善还需要更多研究者共同努力。

摘要：为解决传统继电器—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性和稳定性差、故障诊断及排除困难等难题, 研究船舶辅锅炉自动控制。PLC控制系统与继电器—接触器控制系统相比, 具有结构简单, 编程方便, 调试周期短, 可靠性高, 抗干扰能力强, 故障率低, 对工作环境要求低等一系列优点。因此, 把PLC控制技术应用到船舶辅锅炉自动控制系统的改造方案中, 大大提高了辅锅炉自动控制系统的工作性能。分析了船舶辅锅炉自动控制的控制原理, 给出了相应的控制流程图, 制定了辅锅炉PLC控制系统的设计方案, 完成了该系统软硬件的设计, 其中包括PLC机型的选择、I/O接口的分配、PLC外部接线图的绘制和PLC梯形图程序的设计。最后对辅锅炉PLC控制的工作过程作了详细阐述。

关键词：船舶辅锅炉,PLC,自动控制

参考文献

[1]李世臣.轮机自动化[M].大连:大连海事大学出版社, 2008.

[2]严华, 杨文中, 华增芳.轮机管理专业综合训练指导书[Z].厦门:集美大学, 2008.

[3]陈立定, 等.电气控制与可编程序控制器的原理及应用[M].北京:机械工业出版社, 2004.

PLC锅炉 第6篇

PLC是英文Programmable Logic Control的缩写形式, 译成中文为可编程控制器, 因其具有强大的功能而在工业领域中得到了广泛的应用。大量实践表明, PLC自动控制系统有着其他控制系统不可比拟的优越性, 具体体现在: (1) 高可靠性。对于PLC而言, CPU是它的核心组成部分, CPU的性能优劣直接关系到PLC的可靠性。通过市场调查发现, 几乎所有进口PLC的CPU均为工业级专用处理器, 并且PLC的其他组成元器件也都是由专业生产厂家提供。同时, PLC的电源模块是在反复实验研究的基础上设计而成的, 除了能耗较低之外, 还具有极强的抗干扰性能, 即便在变频调速的干扰下, 也能够保持稳定、可靠的工作状态。 (2) 良好的可扩展性。在控制系统使用的过程中, 经常会因为各种特殊原因而需要增加新的功能, 对于PLC而言, 新功能的增加只需要加入一个相应的模块, 并对原本的程序进行修改即可。整个过程非常简单, 极大程度地缩短了开发周期, 这也是PLC可扩展性的具体体现。 (3) 可维护性强。由于PLC本身带有强大的自诊断功能, 系统发生故障后, PLC会自行完成诊断, 并为检修人员提供可靠的依据。如果是是因为程序设计不合理而引起的系统故障, 只需要借助PLC提供的调试工具, 便可以快速找出故障原因, 并加以修复即可。 (4) 可操作性。PLC的操作终端采用了比较先进的触摸式终端, 人机界面良好, 并且能够进行全屏显示, 即使是初用者也能很快上手, 这在一定程度上降低了系统对操作人员的要求。

2 燃气锅炉中的PLC自动控制系统研究

燃气锅炉具有体积小、噪声低、燃烧效率高、易于自动化控制等优点, 因此被广泛应用于电力、钢铁冶金等行业。为了进一步确保燃气锅炉安全、高效地运行, 可采用PLC自动控制系统对燃气锅炉进行控制。下文是对PLC自动控制系统在燃气锅炉中的应用的论述。

2.1 PLC自控系统构成

2.1.1 系统硬件构成

PLC自动系统的硬件主要由以下几个部分组成: (1) 中控机。本系统的中央监控计算机采用的是戴尔酷睿四核处理器, 4 G存储器, 500 G硬盘。 (2) 现场控制单元。本系统的现场控制单元主要包括西门子S7-400PLC、输出模块、数据采集模块和执行机构。西门子S7-400PLC是一款功能强大的可编程控制器, 其适用于中高性能的控制领域, 可以满足各种复杂的控制任务要求, 其特点是用户友好性强、操作简便、可扩展性良好、模块化和无风扇设计, 非常适合自动化工业的生产线控制。 (3) 现场数据采集系统。具体包括传感器 (温度、压力和水位) 、监视器 (主要负责监视炉内火焰燃烧情况) 、流量计和分析仪等。中控机与现场控制单元的实时通讯是借助RS485予以实现的, 这进一步提高了数据传输的安全性和可靠性。

2.1.2 系统软件

在Windows操作系统环境下, Visual Basic是一款较好的驱动程序语言, 采用该编程语言能够开发设计出各种强大的功能, 同时其还可以具备灵活的人机操作界面。现场控制单元选用的是与西门子S7-400PLC配套的TD-400C人机界面, 其通过电缆与PLC相连接。

2.2 PLC自动控制系统的具体应用

2.2.1 燃烧控制系统

在燃气锅炉中, 燃烧系统是较为重要的组成部分之一, 其主要负责对主汽压力进行调节, 并按照主汽压力的实际变化情况及时对燃气调节阀的开度进行调整, 进而达到优化调整进炉燃料量的目的。同时, 还能对送风机入口位置处的挡板开度进行调整, 以此来确保空气量能够达到最佳的配比。主汽压力PID调节器具体负责燃气流量设定值的输出, 并将蒸汽压力检测值由压力传感器反馈给PLC自动控制系统, 与设定值进行比较, 以此作为前馈信号纳入到燃气调节回路当中。当蒸汽压力值相对较低时, 可以通过调大调节阀的开度来提高蒸汽压力;如果运行过程中的蒸汽压力出现过高的情况时, 则可以通过减小调节阀的开度来降低蒸汽压力, 并使其保持在预先设定好的压力值上。

2.2.2 燃气锅炉的炉膛负压控制系统

对于燃气锅炉而言, 炉膛负压是一个较为重要的参数, 该参数能够充分发映出炉膛内的燃烧工况是否稳定, 所以在燃气锅炉运行中, 该参数是重点监控对象之一。如果炉膛负压过大, 则会造成漏风量严重, 由此会引起排烟量的损失增大, 极不利于锅炉的经济运行;如果炉膛负压过低, 可能会导致炉膛向外喷火, 这会危及到现场操作人员和相邻设备的安全。因此, 为了进一步确保燃气锅炉运行的安全性和高效性, 必须将炉膛负压控制在许可的范围内。通过PLC和变频器相结合的控制方式, 能够使风机转速达到控制风量, 保持炉膛负压稳定的目的。可以将炉膛负压作为反馈信号传输给PID调节器, 并将风机信息作为负压调节器的前馈信息加到调节器的输出端, 这样便可以使引风系统及时调整送风量, 从而确保炉膛负压的平稳。

2.2.3 汽包水位控制系统

在燃气锅炉运行中, 蒸汽流量是影响汽包水位的主要因素之一。因此, 要想保持汽包水位稳定, 就需要对其进行有效控制。以蒸汽流量作为前馈信号, 由此组成前馈调节回路, 并以锅炉的汽包水位测量信号为主, 构成主调节回路, 这样便可以实现对汽包水位的有效控制。

3 结束语

总之, 在工业生产中, 燃气锅炉的应用越来越多, 对其实现自动化控制已成为一种必然趋势。而PLC自动控制系统具有强大的功能, 所以将它应用于燃气锅炉中, 能够实现对锅炉运行过程的有效控制, 这样不但能够确保锅炉安全、高效运行, 而且还能提高企业的经济效益。

参考文献

PLC锅炉 第7篇

1 锅炉的构成, 现状以及发展前景

1.1 锅炉的构成

(1) 气锅:上下锅炉和沸水管构成。外部的烟气对水进行加热, 从而引发管簇内的自然循环流动, 汽化后产生的饱和蒸汽聚集在锅里, 下锅筒连接着沸水管, 同时也有蓄水的作用。

(2) 炉膛:相当于燃烧车间, 送入的燃料在此燃烧后释放能量。送入燃烧所需的空气后, 传送设备把燃料送入炉膛, 经过内部燃烧过后, 所剩的灰渣会被送到除灰口, 落入灰斗。整个过程产生的高温烟气, 经过锅炉的每个受热面, 将热量传递给水后, 高温烟气经由烟囱排出。

(3) 过热器和省煤器:对炉膛内燃烧产生的饱和蒸汽进行再次加热的过热装置是过热器。在炉膛内产生的烟气中的余热进行再次利用, 对设备内的给水进行再次加热, 从而降低排放的烟气的温度的加热器是省煤器。两装置都属于内部加热器

(4) 此设备是炉膛内产生的烟气中的余热进行再次利用, 对设备内的给水进行再次加热, 从而降低排放的烟气的温度的加热器。

(5) 空气预热装置:对离开省煤器的烟气的余热进行再次利用, 对燃料燃烧时所需的空气进行加热处理的换热装置。在工业生产中, 大中型锅炉一般都设有空气预热器。

1.2 锅炉技术的现状

传统的锅炉设备主要以继电器—接触器来进行控制, 其中给水, 鼓风, 引风等过程主要都是以人公手动的形式进行操作, 由输入电路, 输出电路, 控制电路和生产现场这几个部分构成。在过去的生产活动中, 人公控制是主要的操作手段, 但社会的不断进步后对企业的生产规模提出了更高的要求, 这种老式的控制手段已无法适应现阶段对工艺的高产量, 高精确度等要求, 此时改革已是势在必行。

1.3 PLC技术在锅炉上的发展前景

经济角度上来说, 自动化控制, 能源消耗低, 哪个部分出问题直接反应在操作系统中, 可以减少反复排查的时间, 降低产品维护成本。技术层面上来说, 整个系统都采用高质量和高效率的部件, 电子技术对其每个环节进行精确化控制, 优化每个调节量。安全性方面来说, 整个锅炉系统的各个部分都能进行独立的运行, 在遇到紧急状况时可以单独停止故障部件进行维护, 维护人员的安全操作得到了保障。

2 锅炉系统控制方案

链条炉排锅炉因为其内部结构紧凑, 系统成熟, 稳定的性能等特点使它在常见的锅炉设备中被运用的最为广泛。

2.1 锅炉水位控制方案

在锅炉的运行过程中对锅炉工作质量和生产效率汽包水位起到至关重要的作用。汽包水位也是锅炉安全运行的前提条件, 太低则会破换锅炉内的水循环, 从而引发水冷壁管破裂和锅炉干烧等情况, 如果汽包因此影响而受到损坏, 还有可能引发装置爆炸;同时水位过高的话, 则汽水混合物不能有效分离, 从而蒸汽中会有“带水”的现象, 会引发热管壁结垢, 长时间以来会引发相关负载设备的损坏。

2.2 锅炉汽包水位控制方案设计

三级冲量控制, 双冲量控制和单冲量控制在此方案的设计过程中有明显的控制优势。在单冲量系统无法解决的“虚假水位”的问题时, 双冲量可以解决这个问题, 但是双冲量却在对调节阀的静态补偿和给水系统的干扰的问题上得不到很好的解决。

3 锅炉的燃烧控制方案

工业锅炉的操作是一个多输入和输出, 非线性的一个操作对象, 当某一个参数发生变化是, 其余参数也会受到影响而产生变化, 每个参数之间的关系极为复杂而且还会相互影响。锅炉的燃烧过程中需要注意给煤量的控制, 通风速率, 和炉膛负压的及时监控。燃料的用量调节蒸汽的压力, 送风的快慢控制烟气的含量, 以及引风量控制炉膛负压。彼此之间精确的用量使设备能正常运行, 不仅提高了安全性也提高了产品的生产效率。

锅炉内蒸汽压是整个人燃烧过程的重要参数之一, 其中需要对给煤量和蒸汽流量进行主要观察和控制, 这两方面是影响蒸汽压的重要因素。

送风量是保证充分燃烧的条件, 送风量决定了烟氧量, 但因为控制的过程中对烟氧量达不到及时调节, 所以使用烟气含氧量为主, 送风量为辅的联合控制, 结合送煤量, 使燃烧过程的富氧量出于稳定值。

引风量的稳定决定了炉膛负压是否平稳, 一旦炉内燃烧发生变化则会影响炉膛负压, 因此控制引风量也是燃烧过程的一大关键因素。

4 锅炉的核心控制系统

4.1 硬件设备的选择

(1) 电动机。合适的电动机不仅能对设备提高最大供能, 同时对设备的零部件安装, 性能设计和生产效率都有很大的影响。

(2) 变频器。利用电力半导体的通断作用实现将工频电源转化为另一频率的电能转换装置, 对交流异步电机的软起步, 变频, 调速, 提高运行精度, 改变功率因子等方面有巨大作用。

(3) 变送器。变送器在接受传感器的信号后能迅速转化为控制中心所接收的电信号。能把非电量输入转化为电流或电压信号, 同时把电信号传送给控制中心。同时, 大多的监控信号也都有变送器发出。

(4) 电源。锅炉控制系统中, 除了需要接人二相交流电以外, 一此控制器件的电源为DC24V。

(5) PLC。由机架, I/O模块, CPU, 功能模块, 接口模块, 通信模块, 电源和程序设计计算器组成, 可以由CPU或通信模块与计算机连接, 实现统一化管理。

4.2 软件的选择与设计

在锅炉生产的给水的过程中, 采用电动机给水, 因为设备处于长期高频率使用环境, 因此容易损坏, 需要准备备用设备。

燃烧控制的过程中, 需要用变频器对给煤机启用和用量进行调节, 同时炉排电机也需要约变频器进行结合。

在锅炉运转过程中, 需要防止设备过热的运转过程, 产生危险, 需要温水进行实时降温, 保证机械的正常负载运行。

5 结语

通过对锅炉生产中的监控控制系统的实际分析, 明确了PLC技术在锅炉的生产过程中, 有着传统生产方式无法取代的优点, 随着技术的不断进步相信不久的将来工业化生产会得到更优良的改善。

摘要：锅炉的运用随着现代社会的高速发展日益广泛, 但如何广泛, 高效的进行生产也是一个问题, 这里主要讨论锅炉的系统控制方案和控制系统的设计为主要讨论点, 同时对锅炉的现状, 未来发展和PLC技术的融合等方面进行分析。

关键词：PLC锅炉,实时监控,设计

参考文献

[1]邹丹丹.基于11.c锅炉监控系统研究[M].黑龙江八一农垦大学, 2010 (04) .

[2]欧阳源敏, 丁维明.锅炉实时监控系统的研究与实现[J].能源研究与利用, 2011 (09) .

基于PLC的锅炉变频给粉控制系统 第8篇

关键词：PLC,锅炉给粉,变频调速

PLC是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用,它采用可编程序的存储器,用来在内部存储执行逻辑运算、定时、计数和算术运算等操作命令,可用于控制各种类型的机械或生产过程,笔者就是采用PLC来进行发电厂锅炉给粉控制系统的设计。

1 控制系统组成

火力发电厂中,锅炉的燃烧情况是通过调节进入炉膛的煤粉量来进行控制的,给粉量的控制又是通过调节给粉机(中储式制粉系统)或是给煤机(直吹式制粉系统)的转速来实现,粉包内煤粉落下时,给粉机叶轮旋转速度将直接决定煤粉量的多少,在该系统中采用变频调速即可实现该系统的控制。给粉量的投入同时决定于送风量与引风量的大小,风量的调整是由人为调整一、二次风的挡板来实现的,挡板的开度大,风量就大,开度小,风量就小[1],合理调整给粉机转速将会提高锅炉运行效率。

该锅炉系统主要由PLC、上位机、同操器、单操器、变频器、电动机等组成(见图1),通过控制电动机的转速来实现对给粉机的控制。

给粉机与变频器采用的控制模式为一个同操器带4个单操器,每个单操器带一个变频器,每个变频器带一台电动机(见图1)。PLC控制器是整个系统的控制核心,通过它可以设定系统的工作方式和控制方式,可以发布系统的各种控制命令,可以接收变频器和传感器发回的回馈信号,为实现对给粉量提供可靠的控制。PLC控制部分的输入量为主汽压力信号(Pt)、调速级压力信号(P1)、汽包压力信号(Pb),压力信号的测量主要采用抗干扰能力强的PT401A型压力变送器,该产品选用带不锈钢隔离膜片的敏感组件,可在多种环境下工作,输出为4～20 mA两线制的电流信号,该信号作为同操器的输入。同操器可以实现手动和自动的切换功能,手动控制时人为输入手动操作指令;自动控制时同操器输入一个4～20 mA的电流信号,经250Ω的电阻后输出1～5 V的直流电压信号,再经单操器输入后输出一个4～20 mA电流信号,用于控制变频器。变频器是动力站的能量供给单元,根据电动机的特性可对供电电压、电流、频率进行适当的控制。按系统调速规律来分,变频调速主要有恒压频比控制(V/F)、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制4种方式,该系统中采用恒压频比控制方式,通过改变频率,即可达到控制电动机的转速的目的,进而改变给粉量[2]。

2 控制系统的工作原理

在锅炉给粉控制系统中,影响主蒸汽压力的因素有燃料量、送风量、给水量、蒸汽流量以及各种使燃烧工况变化的原因,它的主要扰动是燃料量的改变(称为内扰动)和蒸汽流量的改变(称为外扰动)。热量信号Dq为用蒸汽流量单位表示的锅炉汽水容积吸热量(ks/g),即可等效反映出燃料量的变化,它可近似按照下式来衡量

式中,Ck为压力系数,也称蓄热系数,它代表锅炉的蓄热能力;Pb为汽包压力,即汽包输入量的热量信号与蒸汽流量信号的差值;P1为调速级压力,即蒸汽流量。

当燃料量发生变化时,P1及Pb也会相应地发生变化,当压力系数Ck选取合适时,Dq可准确地反映燃料量。

该锅炉给粉系统的主蒸汽压力控制系统采用串级控制方式,即采用两个PI控制器,PI1控制主汽压力,前馈信号有4个输入量:汽包压力(Pb)、调速级压力(P1)、主汽压力信号(Pt),定值压力(P0),计算过程为P1/Pt·P0,它代表汽机的能量输入(压力比P1/Pt代表了汽机的有效阀位),该值与汽包压力(Pb)经函数计算后作为前馈信号。PI1和PI2的反馈量是燃料量信号,它是几台给粉机转速的平均值[3]。PI2的输出去控制操作器(指同操器和单操器)、变频器,以此来控制给粉机的转速,即给粉量的多少(见图2)。

3 结论

锅炉变频给粉控制系统中采用PLC的控制方式后能够克服控制现场粉尘大的不利因素,适应现场环境要求,减少维护费用,可使给粉控制均匀,燃烧稳定,提高了给粉系统的安全性。

参考文献

[1]张慧敏.锅炉给粉变频调速系统的改造及应用[D].天津:天津大学,2005.

[2]曹睿.施耐德产品在火力发电厂锅炉给粉机控制系统改造中的应用[EB/OL].[2007-03-22].http://www.jd37.com/tech/20073/18647.html.