浅析PLC锅炉控制系统的实现

徐建民杨阳（沈阳安新自动化控制有限公司，辽宁 沈阳，0000；沈阳鹭岛电气工程有限责任公司，辽宁 沈阳，0000）

浅析PLC锅炉控制系统的实现

徐建民1杨阳2
（1沈阳安新自动化控制有限公司，辽宁 沈阳，110000；2沈阳鹭岛电气工程有限责任公司，辽宁 沈阳，110000）

随着我国经济的发展，自动化控制水平不断增加，实现锅炉计算机自动化控制具有重要意义。本文主要阐述了基于PLC的锅炉控制系统的控制原理，各控制部分的作用及控制方式。

锅炉控制系统；PLC

锅炉的本质是用燃料的化学能传递给水的一个装置，来得到想要的参数和品质的水或蒸汽。锅炉，顾名思义包含“锅”和“炉”两大部分。“锅”是指汽水流动系统，是换热设备的吸热部分；“炉”是指燃料燃烧空间及烟风流动系统，是换热设备的放热部分。锅炉辅助设备主要由燃料供应系统设备、汽水系统设备、送引风设备、烟气净化设备、除渣设备、自动化控制和仪表系统等组成。

1 锅炉控制系统的主要任务

1.1 锅炉汽包水位的控制（水炉除外）

汽包水位控制是锅炉安全运行的主要参数之一。若水位过高则会引起蒸汽带水进入过热器，降低传热效率，甚至会使得过热管因压力过大而爆管；若水位太低则可改变水冷壁的水循环，如果水冷壁局部过热同样会产生爆管。

1.2 锅炉过热器过热温度的控制

多数的锅的过热器是在过热器金属管的极限高温以下工作的。锅炉过热温度自动调节是保证过热器出口的温度处于在安全范围内从而保护金属管。

1.3 锅炉燃烧过程的控制

锅炉燃烧过程的控制主要包括三部分控制。

1）维持汽压恒定。

汽压的设定值是根据生产要求设定的；负荷量由生产需要随时调整；锅炉的蒸汽流量是由蒸汽压力和负荷的阀门开度共同决定的。当汽压的变化蒸汽流出量与负荷需求量不相符，需改变给煤量以维持汽压恒定，使蒸汽流量满足负荷要求。

2）保证燃烧过程的经济性。

改变给煤量时，必须相应地改变送风量，使之与燃料量相配合，保证燃烧过程的经济性。送入空气量不足，则燃料不能充分燃烧；送入空气量过大，则过剩空气带走炉膛的热量，造成热损失。

3）保证引风和鼓风的正确配比，维持炉膛负压值。

炉膛压力为正，会使炉膛有爆炸危险，并且使炉火外喷，对锅炉周围设备及操作人员造成威胁；炉膛负压过大，则过剩空气会带走炉膛中的热量，造成热损失。

图1 基于PLC的锅炉控制系统图

图2 汽包水位控制系统框图

图3 锅炉出口蒸汽温度控制系统框图

图4 炉膛负压控制系统框图

2 锅炉控制系统构成及其原理

锅炉控制系统是一个复杂的多变量耦合系统，其主要功能是对锅炉汽包水位的控制，锅炉过热器过热温度的控制及锅炉燃烧过程的控制，即现场PLC通过变频器控制的鼓炉排电机、引风电机、补水泵及温度变送器、循环水泵，液位计，压力变送器，流量计等仪表设备控制锅炉的各个参数。

总结起来锅炉控制系统主要由下位机和上位机两部风组成。下位机由可编程控制器（PLC）构成，目的是对现场的数据进行采集和过程，面向生产过程。锅炉的PLC控制也叫作下位机控制。上位机由工业控制计算机作为主要的人机界面，可以称为生产管理级，目的是为了监控管理下位机，一般的操作者都会在这个层面；下位机（PLC）采集的现场数据通过网络反馈给上位机，上位机的操作者会结合软件对一切数据进行分析，同时根据实际情况做好优先控制。图1所示为基于PLC的锅炉控制系统结构图。

2.1 锅炉汽包水位控制系统（水炉不含汽包设备）

锅炉汽包水位的自动调节是根据汽包的动态特性来设计的。一般会改变汽包水位的因素为给水量和蒸汽流量，在其他条件不变的情况下，蒸汽流量与汽包水位呈反比。在这里面蒸汽流量是由供暖的需要所决定的，给水的主要目的是维持汽包水位的，因此我们可以选择给水量作为控制量从而控制汽包液位，并还将蒸汽流量引入前馈通道。如图2所示。

2.2 锅炉出口蒸汽温度控制系统

对锅炉出口蒸汽的温度加以控制，可以在一定范围内得到温度相对恒定的蒸汽。保持锅炉汽包水位在一定范围内后，影响蒸汽温度的主要因素是给煤量以及给风量。另外，影响蒸汽温度的因素还有给水量、蒸汽流量以及引风量等。锅炉出口蒸汽温度控制系统框图如图3所示。

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With the development of our country's economy，the increasing automation control level，realize computer automatic control of boiler is of great significance. This article mainly elaborated the boiler control system based on PLC control principle，function and control mode of each control section.

boiler control system； PLC