燃气锅炉中自控系统的PLC应用

姜大洋　王彪

摘 要：自控系统的运行状态会直接影响锅炉开厂进度，文章中锅炉的自控系统采用了西门子PLC作为主控系统，锅炉自控系统的好坏直接影响装置开厂的进度。选用西门子PLC控制系统作为锅的主控系统，使得锅炉能够自控完成从点火到稳定出产蒸汽的全过程，并且显示器能够显示整个画面，并进行监控。应用了PLC装置后系统的运行稳定性以及可靠性都有所提高，文章便针对该系统进行了详细论述。

关键词：锅炉；控制系统；PLC；稳定性；可靠性

1 系统组成

系统的人机交互任务主要通过配置的两台操作员站予以实现，锅炉的监控以及锅炉的辅助设备的监控可以通过该两台操作站予以实现。相关运行信息在用户组态画面以及标准画面上的显示、汇集是由操作站进行的，运行人员可以通过运行站显示出的机组相关数据监控设备工况。在整个系统的通讯网络中，每个操作站都是网上的一个点，所有站在组态上完全相同，操作员站虽然在分工上各有不同，但每一个操作员站都能实现设备的工况显示并完成控制。所有画面在液晶显示屏上均能在1S以内显示完全，并且保证能够在1S以内完成一次数据更新，两次以内的击键次数便能够调用任意一个画面。通过键盘以及鼠标运行人员能够发出命令，并且执行反应时间在1S以内，而运行人员的指令从发出到执行到液晶屏上显示出信息整个过程的时间应当在2S内完成。对于指令进行确认以及执行时不会发生由于改变系统负载而造成的延迟现象。可以从以下几个方面对操作员站基础功能进行介绍：首先，可以对系统中所有的数字以及模拟量进行监视。其次，对操作指导以及报警进行确认和显示；第三，能够对趋势信息予以获取并建立相应的画面。第四对驱动装置予以控制，并打印出系统数据报表。最后，选择控制方式，并对系统相应设定值予以调整。

工程师站的配置主要用于开发程序、诊断系统，并对系统的组态进行控制，编辑修改系统画面以及数据库，同时还对工程师站相关外设予以显示。具体可以从下面几方面对其功能进行介绍：系统中所有已经定义的画面均能够通过调用显示出来；此外工程师站上的所有趋势图以及画面都能够在操作员站上进行加载，这是建立在通信网络健全的基础之上的。通过网络，工程师站能够调取所有分散单元中系统相关数据以及组态信息，数据在重新组态后需要被重新确认，当系统确认无误后便开始刷新内存，完成从组态。设置密码用以提高软件的安全性，防止控制策略被随意改动，最后则是能够对系统数据以及程序进行应用。

2 系统功能

系统的主要功能表现在下述六方面：（1）模拟显示出工艺流程；（2）工艺测点参数的集中显示；（3）对历史趋势进行全面显示；（4）记录相关系统运行数据，并通过相关工具能够方便查询历史数据。（5）记录警报情况，通过报警记录能够查阅相关越限警报参数，方便系统对警报事故的管理以及分析。（6）设置系统报警。

3 调节回路的控制

系统在进行控制的过程中还需要结合PID算法以及实际的工作经验进行，以反馈控制作为基础原理。控制调节回路主要有以下几种：（1）燃烧控制调节，即蒸汽压力调节；（2）引风机的控制调节，即炉膛负压调节；（3）给水阀的控制调节，即气包水位的调节；（4）给水阀的控制调节，即控制主蒸汽温度；（5）减温减压设备的进汽阀门的调节以及控制，即减温器的温度调节；（6）天然气的阀门控制。

3.1 燃烧控制调节

通过对燃气进汽阀门的大小进行调节，并控制配风，实现对系统的控制，因此在对燃烧-主汽压力的方案构建时，应当充分比较设定值和检测值，并通过对调整处理偏差后，反馈到燃气的调节回路中，作为前馈信号进行处理，此外，该偏差值应当同函数处理过之后的蒸汽流量一起反馈。通过对调节阀的调节，用以调整汽压值，若汽压低则提高调节阀开度，汽压值过高，则应当减小阀门的开度，并对运行进行稳定，调节风量控制应当同燃气阀机械之间的比例确定。

自动调节投运前提：锅炉连续正常运行，负荷基本稳定，蒸汽压力在控制目标上下小范围波动。自动调节投运步骤：鼠标点击伺服马达， 在弹出控制窗口点击“自动”即可，PID参数请由自动控制工程师登录系统后根据实际运行趋势整定。

3.2 引风机的控制调节

通过变频器控制引风机转速达到控制引风量，将炉膛负压控制在50Pa左右，保证锅炉高效安全运行，自动调节投运前提：锅炉连续正常运行，负荷基本稳定，炉膛压力在控制目标上下小范围波动，自动调节投运步骤：鼠标点击引风机， 点击“自动”即可， PID参数请由自动控制工程师登录系统后根据实际运行趋势整定。

注意事项：锅炉运行过程中经常查看负压，若炉膛压力出现异常变化，请及时切换至手动，检查异常原因并及时处理，防止事态扩大引发事故。

3.3 给水阀的控制调节

水位的三冲量控制是通过对电动调节阀的开度予以控制实现的，而调节投运的前提需要对锅炉运行的连续性予以保证，并使得给水管的开关阀门状态正确，且汽包水位的数值同预先设定值之间差距不大。自动调节的主要运行步骤包括以下几方面：对给水管道中阀门的开关状态进行确认，保证阀门位置的正确性，通过鼠标点击给谁发按钮，在弹出窗口中对控制目标进行选择，选择好左水位以及右水位后，点击自动。PID参数则需要根据实际的情况由工程师登录系统后才能予以整理确定。

注意事项：该系统同甲醇装置之间具有紧密的联系，因此在投入自动调节前需要对甲醇装置是否稳定进行确认。在设备运行过程中要对水位进行及时的查看，若水位出现明显异常的变化，例如，安全阀出现排空现象，蒸汽用量大幅度瞬间提升等现象都会造成水位的异动，此时应当对异常现象进行检查并及时处理，预防发生大规模的安全事故。

3.4 减温水阀的调节以及控制

根据主汽温度控制减温水阀开度调节减温水量实现主汽温度稳定， 自动投人步骤与汽包水位控制类似。

3.5 减温减压设备的进汽阀门的调节以及控制。

根据减温减压装置压力调节进汽阀实现压力稳定， 自动投入步骤与汽包水位控制类似。

3.6 天然气的阀门控制

根据减温减压装置温度控制进水阀开度实现温度稳定， 自动投入步骤与汽包水位控制类似。

3.7 天然气压力控制（天然气阀控制调节）

根据天然气调节阀后压力控制调节阀开度使阀后压力稳定。

4 系统特点

（1）系统中PLC站、工程师站、操作员站之间采用冗余的交换机和冗余的光纤环网进行通讯， 传输速率为10Mbps，PLC 站通过MODBUS协议可与总装置DCS之间实现通讯。（2）PLC 电源模板冗余，并采用UPS 供电，保证了系统的安全胜和稳定性，有效地减少故障停机时间。

5 结束语

引用PLC后，系统的运行稳定性有所升高，故障发生率逐步降低，不但满足了开工锅炉在蒸汽生产上的要求，同时提高了控制系统的自动化。因而PLC在锅炉控制系统中的应用具有极大的发展空间。

参考文献

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