煤粉锅炉自动化控制系统的概述

房峰 秦真强 张海武

山东齐都药业有限公司 山东临淄 255400

1 煤粉锅炉的自动化控制系统的关键控制

1.1 吹扫程序

合理地执行吹扫程序的目的是将残留的可燃物质（煤粉、燃气）进行置换，最大限度的避免锅炉启动过程中的“爆燃”事故。

（1）吹扫程序是根据锅炉炉膛的负压完成风机风量的配比。炉膛的负压利用差压变送器完成数据的采集与显示。

（2）风机系统采用集控自动/手动、就地（按钮/控制面板）三种控制方式实现变频操作。集控自动采用PID 闭环控制方式，集控手动实现远程一键启停；就地操作方式利用按钮或面板控制变频器的运行。

（3）频率、电流反馈：利用变频器的模拟量输出功能完成上位机的显示功能。

1.2 给水控制系统

给水系统的动力来源于注水泵、除氧泵，是利用注水泵将除氧后的合格水（软化水或除盐水）注入锅筒满足锅炉使用的最低水位，避免因锅炉缺水造成“爆管”事故。

（1）锅筒的水位检测装置有双色水位计、电接点水位计、平衡容器液位计。

（2）电接点水位计的原理是利用水的导电性在有水或无水的状况下使两个接点间导通或断开，将开关量信号传给远程仪表，根据仪表的功能实现就地显示及报警、连锁保护功能[1]。

（3）平衡容器液位计利用智能差压变送器仪表采集4-20mA的模拟量电流信号，完成PID 闭环控制，实现锅炉的水位、报警、连锁保护功能。

而片猪肉激光灼刻标识技术是利用激光在片猪肉表皮上灼刻动物检验检疫章、肉品品质检验合格章、片猪肉对应授权码等标识信息。以清晰有效、不可擦除的标识信息为载体，为猪肉产品的安全可查询、可追溯提供理想的信息链基础。汪宗星向记者介绍到：“此技术利用激光束瞬时高速划过片猪肉表皮，产生局部高温物理烧灼，激光束所过之处，表层物质瞬间气化，灼刻出需要的标识信息。整个灼刻过程无任何添加物质，不会对猪肉及周边环境造成任何的污染。而消费者可在猪肉上清楚地看到检疫合格字样以及检疫具体时间。”

（4）除氧泵实现集控自动/手动、就地三种控制方式，实现工频操作。集控自动采用PID 闭环控制方式；集控手动实现远程一键启停；就地方式利用按钮、接触器、互锁方式实现电机启、停运行。除氧泵补水时根据除氧器及排烟温度等参数手动设定蒸气比例阀的开度，确保除氧效果。

（5）注水泵采用集控自动、集控手动、就地（按钮/控制面板）三种控制方式，实现变频操作。集控自动采用PID 闭环控制方式；集控手动实现远程一键启停；就地方式利用按钮或面板控制变频器的运行[2]。

1.3 燃烧控制系统

燃烧控制系统为锅炉运行的核心，完成锅炉的启停、监测、故障报警等功能。

（1）负荷给定：控制风门开度及供粉的频率。

（2）燃烧点火控制：远程一键启动完成锅炉燃烧启动命令，依次控制双击电磁阀、点火高压包动作、火焰检测器（离子探针）检测火焰、燃气运行，风门检测、一次风机启动、供粉启动、红外检测、燃煤运行等流程。通过燃气（煤）运行正常或故障顺序完成点火程序。

1.4 煤粉储供系统

（1）供粉系统控制器接收燃烧控制器的供粉启动信号，控制给料机变频运行，根据负荷及变频器上下限调整频率的大小。

（2）煤粉储存系统的温度、料位、喷吹状态信号实时监测，反馈模拟量信号给人机界面显示或开关量输出控制电磁阀或除尘设施的正常启动[3]。

1.5 热工测量仪表控制系统

锅炉参数测量主要是针对热工参数的测量，包括温度（热电阻、热电偶）、压力（电接点压力表、智能差压变送器）、流量（涡街流量计、孔板、喷嘴、文氏里管等节流变压降式流量计）、液位（浮球式、磁力翻版式、电容式）、料位（阻旋式、电容式、超声波式）、烟气含氧量分析（氧化锆）等[3]。它是控制系统的“感觉”环节，将现场连续变化的物理量变送成4-20mA 的模拟量电信号传输给控制器，以显示实际数值。

2 煤粉锅炉自动化控制系统的构成与关联

2.1 硬件部分

采用西门子系列S7-200CN、S7-200SMART、S7-300、S7-1200 等硬件选型，主要完成数据的集中采集、控制和管理任务。

2.2 软件部分

STEP7-Micro/WINV4.0、STEP7-Micro/WINSMART、Simatic Manager、博途等程序编程软件及Wincc 组态软件。

2.3 人机界面

（Human Machine Interface，HMI）采用WinCC flexible 组态软件，最大的作用就是架起操作人员和机器之间的桥梁，除了能替代和节省大量的I/O 点外，还能完成各种各样的参数设定、画面显示、数据处理的任务。

2.4 触摸屏

实现参与过程控制的功能需要经过组态与运行两个阶段。组态阶段：首先用通讯将触摸屏与计算机在组态软件中创建含有按钮、图形、文字等信息的画面，然后将组态好的项目下载到PLC 中的CPU 中。运行阶段：用电缆将触摸屏与PLC 相连接，完成运行。

2.5 HMI 与PLC 的联系

HMI 的生产厂家配置了相应的组态软件，实际使用时，首先在装有组态软件的PC 机中对HMI 进行组态。组态包括画面设计、表格设计、报警功能设计等。各种画面和表格中设置有PLC 控制系统中所需要设定的输入参数、操作元素，也有实时显示的输出参数，建立HMI 和PLC 之间交换数据所使用的变量表。

2.6 通信接口

串行通信接口和以太网接口。

2.7 通讯协议

PC/PPI、MPI、RS485/232、PROFIBUS、MODBUS、以太网等。

3 结语

结合煤粉锅炉控制系统的设计、安装及运行、性能确认，该系统可靠性强、自动程度高、使用方便、操作简单、功能丰富、控制灵活，能够满足用户的控制要求，保障设备安全、高效、平稳的的运行。