PLC在锅炉控制中的应用

PLC在锅炉控制中的应用

林栓

（杭州华源前线能源设备有限公司浙江省杭州市310030）

摘要：目前，在我国的大多数中小企业中，所采用的锅炉仍然使用仪表或者继电器进行控制，有的甚至由人工来操作。先进的控制技术仅仅在极为少数的大中型企业的锅炉中得到应用。大部分的企业中，锅炉的自动投入率较低，燃烧效率不高，导致电站锅炉的运行工况也处于十分不稳定的状态，不仅不利于锅炉的经济运行，还带来了严重的安全隐患。因此，如何提高中小型锅炉的经济运行水平、运行安全，并提高设备的效率，降低事故的发生率，减少煤耗、厂用电率，成为当前亟待解决的重要问题。当前，节约能源和环境保护的问题逐渐被全世界关注，对于锅炉的燃烧控制也提出了更高的要求，为此文章对PLC在锅炉控制中的应用进行了分析。

关键词：PLC；锅炉控制；应用研究

可编程控制器PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子运算装置，专为在工业现场应用而设计的，它主要用来代替继电器实现逻辑控制，随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了单纯逻辑控制的意义，实现了单台设备简单控制到运动、过程及集散等各种控制任务共同完成的跨越。在工业控制领域的各种主流控制设备，在各行各业中发挥着越来越大的作用。

1.PLC控制系统的设计原理

锅炉燃烧系统是一个具有多变量输入、输出而且具有大惯性、大滞后性的特点的复杂系统，其在燃烧过程中相互作用、相互影响。而锅炉燃烧过程自动控制的目标就是使燃料燃烧过程中提供的热量能够适应负荷的需要。为了保证锅炉的安全经济运行，需要进行自动控制，使锅炉运行能够处于最佳的燃烧状态。

2.PLC应用技术的特点

2.1可靠性高

与通用计算机的工作环境相比较，工业生产的环境十分恶劣，因此对于控制系统就提出了更高的要求。而对于恶劣环境的良好适应性，则是控制系统所必须具有的性能，对于高压、高温和强电磁干扰，应具有很强的抗干扰能力。PLC因其抗干扰能力强和可靠性高，在工业生产中获得了广泛的引用。

2.2使用方便

PLC操作起来十分简单和方便，这是PLC的另一个特点。其操作主要包括程序的更改和输入，通常利用编程器来实现。同时，PLC的编程也很便捷，有很多种程序设计语言可供选用，如C语言、梯形图、功能模块图、功能表图等。另外，PLC一旦出现故障，维修起来也比较简单，能够实现自诊断，仅需利用相关的软件和硬件即可完成。软件会根据故障，做出提示，从而帮助维修人员迅速找到故障的位置，节省了维修时间，提高了维修效率。

2.3灵活性高

PLC的另一个显著的优点，就是灵活性高。在编程方面较为灵活，因为PLC支持很多语言，所以操作人员只需要掌握一种语言即可。在扩展性方面较为灵活，根据应用的规模不同，可以将PLC进行扩展，扩大其功能和容量，通常可以通过增加输入、扩展单元来实现。在操作上也较为灵活，不仅易于控制和监视，还能够减少设计、编程、安装的工作量，工作效率和准确性也获得提升。

3.PLC在锅炉控制系统的功能应用

3.1监控功能

系统在运行过程中，上位机将下位机采集上来的锅炉运行数据和热力站传送上来的运行参数进行实时处理，通过上位机的分析，判断，实现对现场温度、压力、液位、流量、烟气含氧量等工艺过程参数的模拟动态显示，通过下位机的反馈至上位机的信号实现对现场仪表、风机、水泵及上煤系统运行状态的监控。用产地通过上位机手动和自动切换，实现风机，水泵的启、停控制。系统与现场仪表，电气设备配合可实现多变量闭环调节(如送风变频控制、引风机变频控制、给煤机变频控制)和联锁控制(如上煤联锁控制)。

3.2调节控制功能

供暖燃煤锅炉是一种多变量系统，被控量之间的关系耦合程度高，因此系统配以优化的控制软件，软件以供水温度、烟气氧量、炉膛负压等为控制指标，室外温度为补偿量，同时具有PID控制，通过配置风煤化，前馈系统，来加大或解除给煤调节，送风机调节和引风机调节输出间的前馈联锁，以求取给煤量，送风量和引风量的最佳控制参数，从而实现燃烧的最优控制。

3.3快捷的操作系统、强大的显示功能

PLC的应用为保证控制台的集中操作以及提供安全方便快捷的操作方法的设置提供及时有效的运行、快速的报警显示。这个保护系统高度的完善性和强大的锁定性防止了操作过程中可能出现的失误。

3.4密码功能

为了防止随意改动参数造成锅炉操作误动作的发生，PLC系统为之配备了操作员的独立密码，操作员可以通过这个唯一的标识符和口令进入从而修改参数。

3.5热工及电气的保护功能

热工保护及电气保护的功能主要就是对重要参数进行限位，使机泵过负荷、设备故障等声光报警和故障自动处理的功能达到要求。

PLC控制系统是根据工艺要求设置的高压力极限、引风机自动跳闸连锁电气保护和汽包低水位热工保护，使之能够在最大程度上保证锅炉的安全生产，也给锅炉操作人员以人身安全的保证。PLC锅炉控制系统应用变频多泵切换技术保证母管水压控制在最佳的范围之内，从而保证了节电运行的顺利进行。

4.PLC在锅炉控制中应注意的问题

一般情况下PLC在生产中不需要采取特殊保护措施，然而，如果单位所处地域风沙特别大，生产环境过于恶劣，或安装使用不当，都会造成程序错误或运算错误，产生误输入并引起误输出，从而造成失控和误动作，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，有效地增强系统的抗干扰性能。

①PLC的电源线、动力线、控制线以及I/O线应分别配线。将PLC的I/O线和大功率线分槽走线最好，如必须在同一线槽内，交流线、直流线应分开捆扎，以此来增大线与线之间的空间距离，将干扰降到最低限度。

②PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，在装设S7-200控制锅炉过程中电焊机在1m左右的距离工作时控制台屏幕会有干扰信号出现。与S7-200装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路，煤气锅炉控制在并联了消弧电路后效果很好。

③模拟量信号的传送应采用屏蔽线，如果屏蔽线破损严重或者屏蔽效果不好采集信号都会有偏差，造成误动作，屏蔽层应一端或两端可靠接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

④应使PLC远离强烈的震动源，防止频繁振动或连续振动。当在震动环境使用时，必须采取减震措施。

结语：

PLC锅炉控制系统的完成使用带来了巨大的经济效益和社会效益，受到了广大人民的青睐。采用PLC系统功能完善，先进合理的结构，扩展灵活便于维护，而且具有很高的可靠性使之得到了更为广阔的前景。利用计算机进行控制，锅炉燃烧处于自动化的状态之下既达到了经济燃烧、节能效果显著的状态，也使得烟气含氧量和炉渣含碳量显著降低从而减少了环境污染。使用变频技术也减少了设备启动时对电网的冲击，不仅提高了电机的机械特性，而且也延长了电机等系列设备的使用年限，这就大大减少了设备的维护费和人工费。PLC技术除了具有如此高的经济效益，而且具有显著的社会效益。这大大减少了排放的烟气、尘埃等的污染。而电机在变频的情况下噪声大大减轻，锅房的环境得到大大的改善。在倡导以人为本可持续发展的今天，具有深刻而重要的意义。

参考文献：

[1]张强.PLC技术在锅炉控制系统中的应用[J].科技致富向导，2015（1）.

[2]吴佳兴鲁荣华.PLC在锅炉控制中的应用探析[J].科技创新与应用，2016.