浅谈PLC技术及其在锅炉控制系统中应用.docVIP

浅谈PLC技术及其在锅炉控制系统中应用 　　（太原锅炉集团，山西 太原 030021） 　　摘要：文章主要在介绍了锅炉应用可编程控制器（PLC）结构构成的基础上，分析了控制系统的安全性，以及通过PLC实现了锅炉的各种控制调节功能，以实现锅炉运行的远程检测。 　　关键词：锅炉控制；PLC；Internet 　　中图分类号：TP273文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0050－02 　　可编程序控制器（Programmable logic contoroller）简称PLC，是以微处理器为核心，用于工业控制的计算机。PLC不仅具有逻辑控制功能，而且还具有运算、数据处理和数据传送等功能。采用可编程控制器（PLC）设计的控制系统实现了锅炉的系统自动控制，既经济又环保。 　　1系统硬件构成 　　系统采用两台戴尔微机作为上位机，其中一台作为主机，另一台为辅机，构成双机冗余系统。通过MPI多点接口与下位机PLC进行通信，对现场锅炉的运行进行集中监控、统一调度，实现对锅炉的远程控制。操作人员也可以随时通过计算机了解锅炉的工况，并对风机和水泵等进行控制和参数设定。此外，锅炉运行及网管系统的各种数据可存储在计算机的数据库中，可显示或打印。 　　2新系统配置 　　2.1软件部分 　　微软Windows 2000操作系统、西门子Wince V5.1组态软 　　件、西门子提供的Soft－net－S7软件、西门子S7－300编程软件SETUP7v5.2＋spl。 　　2.2硬件配置 　　P4 1.8 G CPU，256 M DDR内存，32 M显卡，40 G硬盘，4个USB2.0接口，17英寸戴尔CRT显示器，触摸式工业键盘，鼠标套装。 　　2.3可编程控制器PLC 　　采用德国西门子的S7－300系列，CPU选用S7－315－DP可编程控制器，内置PID模块，48 k存储器，I/O能扩展到2 048点，西门子CP5611通信卡。 　　3PLC调节控制功能 　　3.1锅炉水位控制系统 　　汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数，水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，影响蒸汽质量。水位过低，则会破坏水循环，造成干锅，损坏汽包。因而，水位要控制好。它的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节，使汽包内部的物料达到动态平衡，变化在允许范 　　围之内。一般锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量???化的响应呈积极特性，但是在负荷（蒸气流量）急剧增加时，表现却为“逆响应特性”，即所谓的“虚假水位”，造成这一现象的原因是负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。汽包水位控制系统实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统，它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚假水位现象，实际应用中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双重量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。 　　3.2变频技术控制锅炉调速系统 　　变频器在工业锅炉调速控制系统中主要应用于鼓风机、引风机、供水系统及除渣系统。其最主要的目的在于节约能源。采用变频调速方法节能的原理是基于流量、压力、转速、转矩之间的关系。鼓、引风机采用变频控制是锅炉系统中变频应用的重头戏，既是节电最显著的部分，同时也是变频投资最大的部分。这主要是由于鼓、引风机调节的幅度相对较大。用变频器对电机进行调速还具备对电机的保护功能，如当过流、缺相、过热等情况出现时可及时报警和停机，大大延长了电机的使用寿命。变频器还具备软启动功能，可减少对电网的冲击，提高企业的用电质量。 　　3.3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。用户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）。 　　3.4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，因此本套系统应配以优化的控制软件，该套软件以供水温度、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，通过配置风煤比、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