燃气锅炉中的PLC自动控制系统分析

黎林

摘 要：在分析PLC自动控制系统优越性的基础上，对燃气锅炉中的PLC自动控制系统进行研究。

关键词：控制系统；锅炉；程序；变频器

中图分类号：TK229.8 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）06-0028-02

1 PLC自动控制系统的优越性分析

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

[1]陈前虎.台车式工业燃气炉窑PLC控制系统的设计与应用[D].重庆：重庆大学，2010（7）.

〔编辑：王霞〕