燃?xì)忮仩t中自控系統(tǒng)的PLC應(yīng)用

姜大洋　王彪

摘 要：自控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)直接影響鍋爐開(kāi)廠進(jìn)度，文章中鍋爐的自控系統(tǒng)采用了西門(mén)子PLC作為主控系統(tǒng)，鍋爐自控系統(tǒng)的好壞直接影響裝置開(kāi)廠的進(jìn)度。選用西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)作為鍋的主控系統(tǒng)，使得鍋爐能夠自控完成從點(diǎn)火到穩(wěn)定出產(chǎn)蒸汽的全過(guò)程，并且顯示器能夠顯示整個(gè)畫(huà)面，并進(jìn)行監(jiān)控。應(yīng)用了PLC裝置后系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性以及可靠性都有所提高，文章便針對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：鍋爐；控制系統(tǒng)；PLC；穩(wěn)定性；可靠性

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)的人機(jī)交互任務(wù)主要通過(guò)配置的兩臺(tái)操作員站予以實(shí)現(xiàn)，鍋爐的監(jiān)控以及鍋爐的輔助設(shè)備的監(jiān)控可以通過(guò)該兩臺(tái)操作站予以實(shí)現(xiàn)。相關(guān)運(yùn)行信息在用戶(hù)組態(tài)畫(huà)面以及標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)面上的顯示、匯集是由操作站進(jìn)行的，運(yùn)行人員可以通過(guò)運(yùn)行站顯示出的機(jī)組相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)控設(shè)備工況。在整個(gè)系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)操作站都是網(wǎng)上的一個(gè)點(diǎn)，所有站在組態(tài)上完全相同，操作員站雖然在分工上各有不同，但每一個(gè)操作員站都能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的工況顯示并完成控制。所有畫(huà)面在液晶顯示屏上均能在1S以?xún)?nèi)顯示完全，并且保證能夠在1S以?xún)?nèi)完成一次數(shù)據(jù)更新，兩次以?xún)?nèi)的擊鍵次數(shù)便能夠調(diào)用任意一個(gè)畫(huà)面。通過(guò)鍵盤(pán)以及鼠標(biāo)運(yùn)行人員能夠發(fā)出命令，并且執(zhí)行反應(yīng)時(shí)間在1S以?xún)?nèi)，而運(yùn)行人員的指令從發(fā)出到執(zhí)行到液晶屏上顯示出信息整個(gè)過(guò)程的時(shí)間應(yīng)當(dāng)在2S內(nèi)完成。對(duì)于指令進(jìn)行確認(rèn)以及執(zhí)行時(shí)不會(huì)發(fā)生由于改變系統(tǒng)負(fù)載而造成的延遲現(xiàn)象。可以從以下幾個(gè)方面對(duì)操作員站基礎(chǔ)功能進(jìn)行介紹：首先，可以對(duì)系統(tǒng)中所有的數(shù)字以及模擬量進(jìn)行監(jiān)視。其次，對(duì)操作指導(dǎo)以及報(bào)警進(jìn)行確認(rèn)和顯示；第三，能夠?qū)厔?shì)信息予以獲取并建立相應(yīng)的畫(huà)面。第四對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置予以控制，并打印出系統(tǒng)數(shù)據(jù)報(bào)表。最后，選擇控制方式，并對(duì)系統(tǒng)相應(yīng)設(shè)定值予以調(diào)整。

工程師站的配置主要用于開(kāi)發(fā)程序、診斷系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)進(jìn)行控制，編輯修改系統(tǒng)畫(huà)面以及數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)還對(duì)工程師站相關(guān)外設(shè)予以顯示。具體可以從下面幾方面對(duì)其功能進(jìn)行介紹：系統(tǒng)中所有已經(jīng)定義的畫(huà)面均能夠通過(guò)調(diào)用顯示出來(lái)；此外工程師站上的所有趨勢(shì)圖以及畫(huà)面都能夠在操作員站上進(jìn)行加載，這是建立在通信網(wǎng)絡(luò)健全的基礎(chǔ)之上的。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，工程師站能夠調(diào)取所有分散單元中系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)以及組態(tài)信息，數(shù)據(jù)在重新組態(tài)后需要被重新確認(rèn)，當(dāng)系統(tǒng)確認(rèn)無(wú)誤后便開(kāi)始刷新內(nèi)存，完成從組態(tài)。設(shè)置密碼用以提高軟件的安全性，防止控制策略被隨意改動(dòng)，最后則是能夠?qū)ο到y(tǒng)數(shù)據(jù)以及程序進(jìn)行應(yīng)用。

2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)的主要功能表現(xiàn)在下述六方面：（1）模擬顯示出工藝流程；（2）工藝測(cè)點(diǎn)參數(shù)的集中顯示；（3）對(duì)歷史趨勢(shì)進(jìn)行全面顯示；（4）記錄相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過(guò)相關(guān)工具能夠方便查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)。（5）記錄警報(bào)情況，通過(guò)報(bào)警記錄能夠查閱相關(guān)越限警報(bào)參數(shù)，方便系統(tǒng)對(duì)警報(bào)事故的管理以及分析。（6）設(shè)置系統(tǒng)報(bào)警。

3 調(diào)節(jié)回路的控制

系統(tǒng)在進(jìn)行控制的過(guò)程中還需要結(jié)合PID算法以及實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，以反饋控制作為基礎(chǔ)原理。控制調(diào)節(jié)回路主要有以下幾種：（1）燃燒控制調(diào)節(jié)，即蒸汽壓力調(diào)節(jié)；（2）引風(fēng)機(jī)的控制調(diào)節(jié)，即爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)；（3）給水閥的控制調(diào)節(jié)，即氣包水位的調(diào)節(jié)；（4）給水閥的控制調(diào)節(jié)，即控制主蒸汽溫度；（5）減溫減壓設(shè)備的進(jìn)汽閥門(mén)的調(diào)節(jié)以及控制，即減溫器的溫度調(diào)節(jié)；（6）天然氣的閥門(mén)控制。

3.1 燃燒控制調(diào)節(jié)

通過(guò)對(duì)燃?xì)膺M(jìn)汽閥門(mén)的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，并控制配風(fēng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，因此在對(duì)燃燒-主汽壓力的方案構(gòu)建時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分比較設(shè)定值和檢測(cè)值，并通過(guò)對(duì)調(diào)整處理偏差后，反饋到燃?xì)獾恼{(diào)節(jié)回路中，作為前饋信號(hào)進(jìn)行處理，此外，該偏差值應(yīng)當(dāng)同函數(shù)處理過(guò)之后的蒸汽流量一起反饋。通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)，用以調(diào)整汽壓值，若汽壓低則提高調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，汽壓值過(guò)高，則應(yīng)當(dāng)減小閥門(mén)的開(kāi)度，并對(duì)運(yùn)行進(jìn)行穩(wěn)定，調(diào)節(jié)風(fēng)量控制應(yīng)當(dāng)同燃?xì)忾y機(jī)械之間的比例確定。

自動(dòng)調(diào)節(jié)投運(yùn)前提：鍋爐連續(xù)正常運(yùn)行，負(fù)荷基本穩(wěn)定，蒸汽壓力在控制目標(biāo)上下小范圍波動(dòng)。自動(dòng)調(diào)節(jié)投運(yùn)步驟：鼠標(biāo)點(diǎn)擊伺服馬達(dá)， 在彈出控制窗口點(diǎn)擊“自動(dòng)”即可，PID參數(shù)請(qǐng)由自動(dòng)控制工程師登錄系統(tǒng)后根據(jù)實(shí)際運(yùn)行趨勢(shì)整定。

3.2 引風(fēng)機(jī)的控制調(diào)節(jié)

通過(guò)變頻器控制引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到控制引風(fēng)量，將爐膛負(fù)壓控制在50Pa左右，保證鍋爐高效安全運(yùn)行，自動(dòng)調(diào)節(jié)投運(yùn)前提：鍋爐連續(xù)正常運(yùn)行，負(fù)荷基本穩(wěn)定，爐膛壓力在控制目標(biāo)上下小范圍波動(dòng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)投運(yùn)步驟：鼠標(biāo)點(diǎn)擊引風(fēng)機(jī)， 點(diǎn)擊“自動(dòng)”即可， PID參數(shù)請(qǐng)由自動(dòng)控制工程師登錄系統(tǒng)后根據(jù)實(shí)際運(yùn)行趨勢(shì)整定。

注意事項(xiàng)：鍋爐運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常查看負(fù)壓，若爐膛壓力出現(xiàn)異常變化，請(qǐng)及時(shí)切換至手動(dòng)，檢查異常原因并及時(shí)處理，防止事態(tài)擴(kuò)大引發(fā)事故。

3.3 給水閥的控制調(diào)節(jié)

水位的三沖量控制是通過(guò)對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度予以控制實(shí)現(xiàn)的，而調(diào)節(jié)投運(yùn)的前提需要對(duì)鍋爐運(yùn)行的連續(xù)性予以保證，并使得給水管的開(kāi)關(guān)閥門(mén)狀態(tài)正確，且汽包水位的數(shù)值同預(yù)先設(shè)定值之間差距不大。自動(dòng)調(diào)節(jié)的主要運(yùn)行步驟包括以下幾方面：對(duì)給水管道中閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，保證閥門(mén)位置的正確性，通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊給誰(shuí)發(fā)按鈕，在彈出窗口中對(duì)控制目標(biāo)進(jìn)行選擇，選擇好左水位以及右水位后，點(diǎn)擊自動(dòng)。PID參數(shù)則需要根據(jù)實(shí)際的情況由工程師登錄系統(tǒng)后才能予以整理確定。

注意事項(xiàng)：該系統(tǒng)同甲醇裝置之間具有緊密的聯(lián)系，因此在投入自動(dòng)調(diào)節(jié)前需要對(duì)甲醇裝置是否穩(wěn)定進(jìn)行確認(rèn)。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中要對(duì)水位進(jìn)行及時(shí)的查看，若水位出現(xiàn)明顯異常的變化，例如，安全閥出現(xiàn)排空現(xiàn)象，蒸汽用量大幅度瞬間提升等現(xiàn)象都會(huì)造成水位的異動(dòng)，此時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)異常現(xiàn)象進(jìn)行檢查并及時(shí)處理，預(yù)防發(fā)生大規(guī)模的安全事故。

3.4 減溫水閥的調(diào)節(jié)以及控制

根據(jù)主汽溫度控制減溫水閥開(kāi)度調(diào)節(jié)減溫水量實(shí)現(xiàn)主汽溫度穩(wěn)定， 自動(dòng)投人步驟與汽包水位控制類(lèi)似。

3.5 減溫減壓設(shè)備的進(jìn)汽閥門(mén)的調(diào)節(jié)以及控制。

根據(jù)減溫減壓裝置壓力調(diào)節(jié)進(jìn)汽閥實(shí)現(xiàn)壓力穩(wěn)定， 自動(dòng)投入步驟與汽包水位控制類(lèi)似。

3.6 天然氣的閥門(mén)控制

根據(jù)減溫減壓裝置溫度控制進(jìn)水閥開(kāi)度實(shí)現(xiàn)溫度穩(wěn)定， 自動(dòng)投入步驟與汽包水位控制類(lèi)似。

3.7 天然氣壓力控制（天然氣閥控制調(diào)節(jié)）

根據(jù)天然氣調(diào)節(jié)閥后壓力控制調(diào)節(jié)閥開(kāi)度使閥后壓力穩(wěn)定。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)中PLC站、工程師站、操作員站之間采用冗余的交換機(jī)和冗余的光纖環(huán)網(wǎng)進(jìn)行通訊， 傳輸速率為10Mbps，PLC 站通過(guò)MODBUS協(xié)議可與總裝置DCS之間實(shí)現(xiàn)通訊。（2）PLC 電源模板冗余，并采用UPS 供電，保證了系統(tǒng)的安全勝和穩(wěn)定性，有效地減少故障停機(jī)時(shí)間。

5 結(jié)束語(yǔ)

引用PLC后，系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性有所升高，故障發(fā)生率逐步降低，不但滿足了開(kāi)工鍋爐在蒸汽生產(chǎn)上的要求，同時(shí)提高了控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。因而PLC在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用具有極大的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡建軍，孔鵬，陳維榮.基于PLC和變頻調(diào)速的供暖鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀器儀表用戶(hù)，2004.

[2]王慧.基于PLC控制的爐溫度控制系統(tǒng)的研究[J].應(yīng)用科技，2006.

[3]侯樹(shù)文，郭峰，王建偉，等.基于PLC控制器的鍋爐控制仿真[A].中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)2007學(xué)術(shù)年會(huì)智能檢測(cè)控制技術(shù)及儀表裝置發(fā)展研討會(huì)論文集，2007.