PLC在鍋爐控制中的應用探析

吳佳興 魯榮華

摘 要：隨著現代化工業和經濟的快速發展，鍋爐作為重要的動力設備，在工業生產中發揮著越來越重要的作用。當前，為提高能源的利用率，節約能源，避免浪費，對于鍋爐的控制和管理也提出了更高的要求。PLC在鍋爐控制中起到了非常重要的作用，然而也存在著一些問題，阻礙了PLC的應用和進一步推廣，甚至造成了經濟損失，因此非常有必要加強PLC在鍋爐控制中的應用的研究，文章對此進行了深入細致的分析和探討。

關鍵詞：鍋爐控制；PLC研究；應用1 概述

目前，在我國的大多數中小企業中，所采用的鍋爐仍然使用儀表或者繼電器進行控制，有的甚至由人工來操作。先進的控制技術僅僅在極為少數的大中型企業的鍋爐中得到應用。大部分的企業中，鍋爐的自動投入率較低，燃燒效率不高，導致電站鍋爐的運行工況也處于十分不穩定的狀態，不僅不利于鍋爐的經濟運行，還帶來了嚴重的安全隱患。因此，如何提高中小型鍋爐的經濟運行水平、運行安全，并提高設備的效率，降低事故的發生率，減少煤耗、廠用電率，成為當前亟待解決的重要問題。當前，節約能源和環境保護的問題逐漸被全世界關注，對于鍋爐的燃燒控制也提出了更高的要求，為此文章對PLC在鍋爐控制中的應用進行了分析。

2 可編程序控制器

在工業控制的計算機中，可編程序控制器獲得了廣泛的應用，它的核心是微處理器。PLC采用了微機技術，因此具有數據傳送、處理以及運算功能，同時具有邏輯控制功能。目前，對于城市供暖的鍋爐需要進行精確的實時控制，包括啟停和運行的過程，而繼電器邏輯控制則是當前大多數鍋爐系統所采用的主要方式。這種方式只適用于處理開關量的問題，很多操作仍然由手動實現，自動化程度不高。對于系統的模擬量無法處理，即便能夠對開關量進行控制，也沒有較高的可靠性，維護起來不方便，并且電氣線路十分復雜。一套繼電器控制系統只能對一臺鍋爐進行控制，而可編程控制器應用于控制系統設計中，則可以實現系統的自動控制，且無需較高的成本，獲得的運行效果也比較令人滿意。

3 控制方案原理

3.1 燃燒過程控制

鍋爐燃燒系統是一個復雜的、相互影響的系統。在鍋爐燃燒過程中，需要使燃料燃燒所提供的熱量與負荷的需要相適應，這是自動控制系統的基本任務，同時還要確保鍋爐運行的經濟性和安全性。在出水溫度給定的前提下，為了使鍋爐的燃燒狀態達到最佳，需要對給煤量和鼓風量的比例進行調節。

3.2 爐膛負壓控制

鍋爐的安全運行離不開對于爐膛負壓的控制，同時也是維持鍋爐熱效率的關鍵環節。在鍋爐爐膛內部，負壓的存在可以避免爐膛正壓情況下，爐膛向外噴火的現象，同時還可以在一定程度上減少熱量隨尾氣排放，從而避免損失過多的熱量。爐膛負壓的存在使環境衛生以及操作人員的安全都有了可靠的保障。通過調節鍋爐的引風量來實現對于負壓的控制。引風量和鼓風量的特定關系形成了負壓，而爐膛負壓產生擾動的主要因素則是鼓風量大小的變化。

3.3 鍋爐汽包水位控制系統

鍋爐的安全運行，與汽包水位也有著密切的聯系。如果水位過低，就會對水循環造成破壞，進而導致水冷壁管的破裂，甚至導致干鍋的現象，對汽包造成損害。相反，如果水位過高，就會對汽水分離裝置造成影響，甚至是蒸汽帶水增多，影響到蒸汽的質量，而管壁上的結垢也會增多。因此，應對汽包水位進行嚴格的控制，使鍋爐的進水量和出水量保持平衡，從而防止事故的發生。為確保安全生產，并提高鍋爐的蒸發效率，應對汽包水位進行控制，使其位于汽水分離界面最大的汽包中位線附近。鍋爐水位系統是被控對象，并具有一定的自平衡能力，為防止虛假水位現象帶來的影響，可以采用三沖量的控制系統。

4 PLC應用技術的特點

4.1 可靠性高

與通用計算機的工作環境相比較，工業生產的環境十分惡劣，因此對于控制系統就提出了更高的要求。而對于惡劣環境的良好適應性，則是控制系統所必須具有的性能，對于高壓、高溫和強電磁干擾，應具有很強的抗干擾能力。PLC因其抗干擾能力強和可靠性高，在工業生產中獲得了廣泛的引用。

4.2 使用方便

PLC操作起來十分簡單和方便，這是PLC的另一個特點。其操作主要包括程序的更改和輸入，通常利用編程器來實現。同時，PLC的編程也很便捷，有很多種程序設計語言可供選用，如C語言、梯形圖、功能模塊圖、功能表圖等。另外，PLC一旦出現故障，維修起來也比較簡單，能夠實現自診斷，僅需利用相關的軟件和硬件即可完成。軟件會根據故障，做出提示，從而幫助維修人員迅速找到故障的位置，節省了維修時間，提高了維修效率。

4.3 靈活性高

PLC的另一個顯著的優點，就是靈活性高。在編程方面較為靈活，因為PLC支持很多語言，所以操作人員只需要掌握一種語言即可。在擴展性方面較為靈活，根據應用的規模不同，可以將PLC進行擴展，擴大其功能和容量，通?？梢酝ㄟ^增加輸入、擴展單元來實現。在操作上也較為靈活，不僅易于控制和監視，還能夠減少設計、編程、安裝的工作量，工作效率和準確性也獲得提升。

5 PLC應用中需要注意的問題

5.1 溫度

根據PLC的使用要求，其使用環境應該在0℃～55℃的范圍之內，在安裝的時候，注意不要在發熱量大的元器件下面進行安裝，要確保其周圍具有足夠的通風散熱面積。

5.2 震動

不能讓PLC接近強烈的震動源，要防止震動頻率為十到五百五十赫茲的頻繁或者是持續震動，如果必須在存在震動的環境中使用的話，就要采取有效的減震措施，比如采用減震膠等來減少震動。

5.3 空氣

要注意氯化氫以及硫化氫等有腐蝕性或者是易燃的氣體，如果在空氣中存在的粉塵或者是腐蝕性氣體比較多的話，可以在封閉性較好的控制室內進行PLC的安裝，以保證其不受到空氣中粉塵和腐蝕氣體的影響。

5.4 濕度

根據PLC的使用要求，空氣的相對濕度不能超過85%，就是在沒有凝露的情況下使用，否則無法保證其絕緣性能。

5.5 電源

通常PLC可以抑制電源線帶來的干擾，如果在電源干擾嚴重或者是可靠性要求相對較高的使用環境中，為了減少設備和地之間的干擾，可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器進行改善。

6 結束語

PLC技術具有很多的優點，在工業生產中得到了越來越廣泛的應用，而其系統的干擾是非常復雜的，在設計中要做好抗干擾，同時要采用有效的方法來對干擾進行控制，使其具有更高的可靠性，并使其在工業控制領域的作用在最大限度上得以發揮。所以，PLC鍋爐控制系統的使用帶來了巨大的經濟效益的同時，也帶來了社會效益，因此獲得了廣泛的應用。而進一步完善PLC系統的功能，使其結構更加合理，擴展靈活便于維護，提高其可靠性是PLC未來發展的方向和趨勢。

參考文獻

[1]朱傳標.工業鍋爐技術基礎[M].上海遠東出版社，1996.

[2]孫欣.PLC在鍋爐控制系統中的應用[J].儀器儀表標準化與計量，2006（2）.

[3]劉猛，游莉.PLC在鍋爐控制系統中的應用[J].中國電子商務，2012（1）.

[4]史青.淺析PLC在鍋爐控制系統中的應用[J].中國科技博覽，2011（13）.

[5]王長梅.PLC在鍋爐控制系統中的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2013（13）.

[6]張強.PLC技術在鍋爐控制系統中的應用[J].科技致富向導，2015（1）.