基于PLC與組態軟件的鏈條式燃煤熱水鍋爐控制

張海濤

（東營市供熱管理處，東營 257000）

基于PLC與組態軟件的鏈條式燃煤熱水鍋爐控制

張海濤

（東營市供熱管理處，東營 257000）

本文是基于某鍋爐房單臺鍋爐運行控制提出的控制方案改造，研究對象是供熱鍋爐房58兆瓦燃煤鍋爐，討論內容主要為鍋爐燃燒控制，包括煤料供應、爐排運行、鼓引風機風量調節和水量控制等過程。

PLC；組態軟件；鍋爐控制；變量

1 引言

我國北方，鏈條式燃煤鍋爐在集中供熱領域應用最廣，但由于經濟技術條件的限制，其自動控制方面總是得不到滿意的效果，鍋爐整體運行效率不高，這就對改進鍋爐控制系統提出了更高的要求。

2 鏈條式爐排燃煤鍋爐控制難點

（1）多變量性。鍋爐有多個輸入輸出變量，各變量間相互關聯，交叉影響。如果鍋爐調節過程中僅僅注意某一項指標，難以獲得理想的控制效果。

（2）對象非線性特點較強。鍋爐系統中的許多物理特性都是非線性的，一些物理參數也不是常數，某些物理量是非疊加性的，另外還有大量分布參數，這都對鍋爐的運行控制帶來了較大的困難。

（3）控制對象的動態特性。鍋爐系統整體作為一個受控對象，不僅具有較大的時間常數，而且存在嚴重的純滯后，這是因為風、煤、水在運送過程中都需要一定的時間，熱量的交換過程也需要一定的時間。

（4）燃料的不確定性。采用一般的定值控制系統無法使系統始終運行在最佳或次最佳的燃燒狀態。

3 鏈條式爐排燃煤鍋爐控制方案

3.1 控制方案比選

（1）傳統儀表控制。其優點為成本較低、技術成熟，但也存在故障率高、維修困難，系統更改時調節困難等缺點。

（2）PLC控制系統。具有高可靠性、高穩定性、編程簡單、也易于使用等優點。但PLC本身無法向操作者動態的顯示各類參數狀態，無法進行大批量數據的存儲和轉化，尤其是當系統工藝改變時，無法方便快捷的改變相關參數

（3）DCS系統。DCS側重連續性生產過程，采用分級分布式控制，實時性好，系統軟硬件資源豐富，具有較好的控制能力。但DCS系統造價較高，軟件開發困難，各種系統自成體系。

（4）FCS系統。基于現場總線基礎上形成的自控系統，繼承了DCS控制模式的優點，但可靠性更高、穩定性更好、抗干擾能力更強、通訊速率更快。但對現場儀表的智能化要求很高，造價也較大高。

綜合以上幾個控制系統，本工程選定儀表控制系統與PLC+PCI系統的雙控制系統方案，以便于原有系統改造和司爐人員學習操作。PLC選用常用的西門子S7-300系列產品，工控機采用西門子WINCC組態軟件編程實現控制。

3.2 鍋爐控制系統

圖1 鍋爐控制系統圖

如圖1所示，主要被控對象均采用變頻器控制，鍋爐系統的控制還原為一系列頻率值。各變頻器頻率由手操器控制，手操器可選擇由PLC控制輸出或本地手動控制輸出，PLC可根據編程自行輸出或由上位機控制輸出，整個系統兼顧各種層次的操作人員，在由上位機控制時，可編程各類復雜算法，實現鍋爐智能控制。

4 鏈條式爐排燃煤鍋爐控制過程及方法

4.1 燃料供應系統控制

利用室外溫度確定負荷，并制定室外溫度與供回水溫度曲線圖，水溫控制器給出設定值，對給煤量進行控制。當熱負荷發生變化時，水溫就會先產生變化，根據制定的室外溫度與供回水溫度曲線圖中水溫設定值與實際值進行比較，調整給煤控制器的輸入，實現鍋爐經濟燃燒。

4.2 水循環穩壓系統控制

通過工控機給定壓力控制器目標壓力值，壓力控制器根據反饋偏差值，發出指令給補水執行器，利用變頻器的恒壓供水模式，使壓力值接近目標值。供熱過程中隨著水溫升高，鍋水壓會慢慢變大，當壓力值超出允許值時，壓力控制器給出指令自動打開泄壓閥泄壓，水壓降至一定值，自動關閉泄壓閥。

4.3 風量調節系統控制

在風量調節系統中，最直接的控制參數就是風煤比和煙氣含氧量。

要實現鍋爐送風系統的自動控制，首先了解煤量隨負荷變化的規律，同時要清楚煙道中的過?？諝饬?，使空氣量與燃煤量保持一定比例。在此，我們經分析研究后采用變比值風煤比控制方案。

我們將風煤比的變比值K引入，與煙氣含氧量反饋偏差值通過乘法器共同給出空氣輸入控制器的設定值，構成主控回路來控制空氣流量調節閥，從而調整空氣流量。同時，我們利用空氣量測量變送裝置進行檢測，將實際空氣測量值反饋回去，與前面的設定值作比較，構成副控回路閉環控制，從而及早克服在空氣輸入控制器-鼓風機環節的擾動，達到“粗調”的目的。

4.4 爐膛負壓系統控制

爐膛負壓是一個非常重要的保證生產安全的控制參數，通常要求爐膛為微負壓。由于負荷變化，需要改變給煤量和送風量，隨之也要改變引風量，以保證爐膛負壓的穩定，但由于系統有一定的滯后時間，為避免鼓風變化而引起爐膛負壓的波動，系統需要引入鼓風信號作為前饋信號對引風機進行超前調節。為確保鍋爐爐膛負壓沒有穩態偏差，爐膛負壓反饋控制器采用比例積分（PI）控制器，如圖2所示。

圖2 爐膛負壓系統控制圖

5 結束語

總之，通過本文的研究和現場應用，基本能夠實現手自動兩種方式（PLC與上位機組態軟件構成自控核心）的應用，完成硬件配置、系統核心軟件編程；在燃燒控制環節，建立燃燒過程仿真模型，給出PID控制等控制策略的仿真結果，并進行比較分析；實現鍋爐燃燒過程控制系統的軟、硬件結合控制。從而基本能夠保證燃煤鏈條鍋爐系統燃燒過程的安全經濟運行。

[1] 周強泰．鍋爐原理（第三版）[M]．北京：中國電力出版社，2013

[2] 孫學信．燃煤鍋爐燃燒試驗技術與方法[M]．北京：中國電力出版社，2002

[3] 廖常初．S7-300/400 PLC應用技術（第3版）[M]．北京：機械工業出版社，2011

[4] 夏辛明編．可編程控制器技術及應用[M]．北京：理工大學出版社，1999

[5] 李燕民等．SIMATIC S7-200可編程序控制器教程[M]．北京：理工大學出版社，2002

[6] 楊碩芳．我國污水處理的自動監控技術[J]．中國給水排水，VOL.13，10，4，1997

[7] 楊立福．給排水自動化技術（SCADA）綜述．給水排水，2000

[8] 雷霖．現場總線控制網絡技術[M]．北京：電子工業出版社，2004

Enea完成對法國Qosmos公司的收購

Enea近日宣布已完成對法國Qosmos公司的收購，該公司在深度包檢測(DPI)、IP流量分類和網絡智能領域始終保持領先地位。在得到法國財政部的批準后，此次收購成為Enea打造一個更為宏達的企業的戰略之一，專注于通信及網絡化領域的嵌入式軟件。

此次收購總費用接近6,000萬歐元，均通過現金和銀行貸款完成。在2016年，預計Qosmos將實現大約1,420萬歐元的銷售額。此次收購對Enea在2016年的收入和收益起到一定的積極作用。

Qosmos作為一個基于深度包檢測（“DPI”）的網絡智能軟件的供應商，目前它在市場中占據主導地位。該公司的軟件能夠提供詳細及全面地實時流量分析，對于移動流量管理、網絡安全和網絡分析等應用程序起著決定性作用。全球超過100多家電信網絡中都使用Qosmos提供的解決方案。此次的戰略性互補收購將明顯擴大Enea的產品組合的延伸性并提高它們的吸引力，尤其在軟件定義網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）方面。

網絡智能與IP流量分類始終會在下一代虛擬網絡節點和功能中起到核心的作用。例如，Qosmos已成功地展示了電信運營商是如何利用實時流量分類來自動生成開放和虛擬架構下的任意類型的服務組合。該公司的軟件能夠以可視的形式提供詳細的實時流量，是諸如移動流量管理、網絡安全和網絡分析等應用的關鍵組件。其主要用戶是網絡設備提供商、軟件廠商和系統集成廠商，目標市場則是電信、安全、B2B、B2C和政府部門等看重實時網絡數據的領域?？傊?，Enea和Qosmos組成了軟件定義網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）領域的強強聯手。

Enea總裁兼CEO Anders Lidbeck說：“我們將能夠幫助客戶實時識別、分類和分析網絡流量，我們也將能夠在流量管理、網絡安全分析等諸多新興領域中向他們提供服務和協助。隨著資源的增多、專業知識的擴展和全球覆蓋范圍的拓寬，客戶將發現我們會成為其強大的合作伙伴和提供商。”

Based on PLC and Configuration Software Chain Coal-Fired Hot Water Boiler Control

Zhang Haitao
(Dongying city heat supply management office, Dongying, Shandong, 257000)

This article is based on the operation of a boiler room single boiler control puts forward the control scheme of transformation, the research object is 58 mw coal-fired boiler, heating boiler room discussion mainly for boiler combustion control, including material supply, coal grate run, drum induced draft fan, air conditioning and water control process.

PLC; configuration software; boiler control; variables

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.01.016

TK229.6，TP319

B

1672-7274（2017）01-0058-03