燃氣鍋爐中的PLC自動控制系統分析

黎林

摘 要：在分析PLC自動控制系統優越性的基礎上，對燃氣鍋爐中的PLC自動控制系統進行研究。

關鍵詞：控制系統；鍋爐；程序；變頻器

中圖分類號：TK229.8 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0028-02

1 PLC自動控制系統的優越性分析

PLC是英文Programmable Logic Control的縮寫形式，譯成中文為可編程控制器，因其具有強大的功能而在工業領域中得到了廣泛的應用。大量實踐表明，PLC自動控制系統有著其他控制系統不可比擬的優越性，具體體現在：①高可靠性。對于PLC而言，CPU是它的核心組成部分，CPU的性能優劣直接關系到PLC的可靠性。通過市場調查發現，幾乎所有進口PLC的CPU均為工業級專用處理器，并且PLC的其他組成元器件也都是由專業生產廠家提供。同時，PLC的電源模塊是在反復實驗研究的基礎上設計而成的，除了能耗較低之外，還具有極強的抗干擾性能，即便在變頻調速的干擾下，也能夠保持穩定、可靠的工作狀態。②良好的可擴展性。在控制系統使用的過程中，經常會因為各種特殊原因而需要增加新的功能，對于PLC而言，新功能的增加只需要加入一個相應的模塊，并對原本的程序進行修改即可。整個過程非常簡單，極大程度地縮短了開發周期，這也是PLC可擴展性的具體體現。③可維護性強。由于PLC本身帶有強大的自診斷功能，系統發生故障后，PLC會自行完成診斷，并為檢修人員提供可靠的依據。如果是是因為程序設計不合理而引起的系統故障，只需要借助PLC提供的調試工具，便可以快速找出故障原因，并加以修復即可。④可操作性。PLC的操作終端采用了比較先進的觸摸式終端，人機界面良好，并且能夠進行全屏顯示，即使是初用者也能很快上手，這在一定程度上降低了系統對操作人員的要求。

2 燃氣鍋爐中的PLC自動控制系統研究

燃氣鍋爐具有體積小、噪聲低、燃燒效率高、易于自動化控制等優點，因此被廣泛應用于電力、鋼鐵冶金等行業。為了進一步確保燃氣鍋爐安全、高效地運行，可采用PLC自動控制系統對燃氣鍋爐進行控制。下文是對PLC自動控制系統在燃氣鍋爐中的應用的論述。

2.1 PLC自控系統構成

2.1.1 系統硬件構成

PLC自動系統的硬件主要由以下幾個部分組成：①中控機。本系統的中央監控計算機采用的是戴爾酷睿四核處理器，4 G存儲器，500 G硬盤。②現場控制單元。本系統的現場控制單元主要包括西門子S7-400PLC、輸出模塊、數據采集模塊和執行機構。西門子S7-400PLC是一款功能強大的可編程控制器，其適用于中高性能的控制領域，可以滿足各種復雜的控制任務要求，其特點是用戶友好性強、操作簡便、可擴展性良好、模塊化和無風扇設計，非常適合自動化工業的生產線控制。③現場數據采集系統。具體包括傳感器（溫度、壓力和水位）、監視器（主要負責監視爐內火焰燃燒情況）、流量計和分析儀等。中控機與現場控制單元的實時通訊是借助RS485予以實現的，這進一步提高了數據傳輸的安全性和可靠性。

2.1.2 系統軟件

在Windows操作系統環境下，Visual Basic是一款較好的驅動程序語言，采用該編程語言能夠開發設計出各種強大的功能，同時其還可以具備靈活的人機操作界面。現場控制單元選用的是與西門子S7-400PLC配套的TD-400C人機界面，其通過電纜與PLC相連接。

2.2 PLC自動控制系統的具體應用

2.2.1 燃燒控制系統

在燃氣鍋爐中，燃燒系統是較為重要的組成部分之一，其主要負責對主汽壓力進行調節，并按照主汽壓力的實際變化情況及時對燃氣調節閥的開度進行調整，進而達到優化調整進爐燃料量的目的。同時，還能對送風機入口位置處的擋板開度進行調整，以此來確保空氣量能夠達到最佳的配比。主汽壓力PID調節器具體負責燃氣流量設定值的輸出，并將蒸汽壓力檢測值由壓力傳感器反饋給PLC自動控制系統，與設定值進行比較，以此作為前饋信號納入到燃氣調節回路當中。當蒸汽壓力值相對較低時，可以通過調大調節閥的開度來提高蒸汽壓力；如果運行過程中的蒸汽壓力出現過高的情況時，則可以通過減小調節閥的開度來降低蒸汽壓力，并使其保持在預先設定好的壓力值上。

2.2.2 燃氣鍋爐的爐膛負壓控制系統

對于燃氣鍋爐而言，爐膛負壓是一個較為重要的參數，該參數能夠充分發映出爐膛內的燃燒工況是否穩定，所以在燃氣鍋爐運行中，該參數是重點監控對象之一。如果爐膛負壓過大，則會造成漏風量嚴重，由此會引起排煙量的損失增大，極不利于鍋爐的經濟運行；如果爐膛負壓過低，可能會導致爐膛向外噴火，這會危及到現場操作人員和相鄰設備的安全。因此，為了進一步確保燃氣鍋爐運行的安全性和高效性，必須將爐膛負壓控制在許可的范圍內。通過PLC和變頻器相結合的控制方式，能夠使風機轉速達到控制風量，保持爐膛負壓穩定的目的。可以將爐膛負壓作為反饋信號傳輸給PID調節器，并將風機信息作為負壓調節器的前饋信息加到調節器的輸出端，這樣便可以使引風系統及時調整送風量，從而確保爐膛負壓的平穩。

2.2.3 汽包水位控制系統

在燃氣鍋爐運行中，蒸汽流量是影響汽包水位的主要因素之一。因此，要想保持汽包水位穩定，就需要對其進行有效控制。以蒸汽流量作為前饋信號，由此組成前饋調節回路，并以鍋爐的汽包水位測量信號為主，構成主調節回路，這樣便可以實現對汽包水位的有效控制。

3 結束語

總之，在工業生產中，燃氣鍋爐的應用越來越多，對其實現自動化控制已成為一種必然趨勢。而PLC自動控制系統具有強大的功能，所以將它應用于燃氣鍋爐中，能夠實現對鍋爐運行過程的有效控制，這樣不但能夠確保鍋爐安全、高效運行，而且還能提高企業的經濟效益。

參考文獻

[1]陳前虎.臺車式工業燃氣爐窯PLC控制系統的設計與應用[D].重慶：重慶大學，2010（7）.

〔編輯：王霞〕