PLC在卷煙廠鍋爐給水系統(tǒng)中的應用

劉培揚，王冠峰

LIU Pei-yang，WANG Guan-feng

（國核自儀系統(tǒng)工程有限公司，上海 200233）

0 引言

某卷煙廠原有兩個供熱熱源，主熱源為市熱電廠供給，輔助熱源由廠區(qū)原有的燃煤鍋爐房供給，該廠技改后，由于總熱負荷的增加，燃煤鍋爐房的限期拆除以及市政熱源供應不足和供汽參數(shù)不能滿足生產(chǎn)用汽需要等綜合因素，確定新建2臺20T燃油雙爐膽飽和蒸汽鍋爐，根據(jù)負荷變化及運行需要，該鍋爐可實現(xiàn)單爐膽運行，以增大負荷的調(diào)節(jié)范圍。該廠的蒸汽用量冬季用汽量最大，其平均用汽量為73T/H；其他季節(jié)平均用汽量為37T/H。本文主要介紹鍋爐輔助控制系統(tǒng)中的給水控制子系統(tǒng)，按照傳統(tǒng)的給水控制模式，通過電動執(zhí)行機構(gòu)，調(diào)節(jié)管道閥門的開度來改變給水流量，從而控制汽包水位，這種控制方式下，當閥門開度較小造成給水壓力較大，不僅浪費了大量電能，較高的水壓還對管道、泵及閥門造成傷害，縮短其使用壽命。本文采用變頻器對鍋爐給水母管壓力進行控制，從而有效解決了上述問題。

圖1 鍋爐輔控系統(tǒng)工藝簡圖

1 鍋爐給水系統(tǒng)控制原理

本系統(tǒng)中每臺鍋爐配供三沖量電動給水調(diào)節(jié)閥組1組，自動進行給水比例調(diào)節(jié)；系統(tǒng)有四個給水泵，其中兩臺工頻水泵，兩臺變頻泵，變頻水泵與鍋爐給水總管上的1組壓力測點和壓力傳感器進行聯(lián)鎖，根據(jù)輸出的壓力信號直接自動控制給水泵的運行臺數(shù)、自動啟停以及工頻水泵與變頻水泵之間的倒換運行操作，以維持給水總管壓力的恒定，冬季最大負荷時給水泵的運行方式為3用1備，其中一臺工頻水泵備用；其它三個季度為2用2備，兩臺工頻水泵備用。具體實現(xiàn)方式是：

系統(tǒng)運行在非冬季模式下時，系統(tǒng)下達指令由變頻器自動啟動第一臺變頻水泵運行，系統(tǒng)檢測給水管的水壓，當變頻器頻率上升到工頻時，如水壓未達到設定的壓力值，系統(tǒng)自動啟動第二臺變頻器使第二臺水泵運行并調(diào)節(jié)其輸出頻率，直至壓力達到設定值；系統(tǒng)運行在冬季模式下時，系統(tǒng)下達指令由變頻器自動啟動第一臺變頻水泵運行，系統(tǒng)檢測給水管的水壓，當變頻器頻率上升到工頻時，如水壓未達到設定的壓力值，系統(tǒng)自動啟動第二臺變頻器使第二臺水泵運行，如變頻器運行到工頻狀態(tài)時供水母管壓力仍未達到設定壓力值，系統(tǒng)自動將啟動工頻泵，同時降低其中一臺變頻器的輸出頻率，直至壓力達到設定值。若鍋爐需要的給水量減少，變頻控制系統(tǒng)可自動降低變頻器的運行頻率，如變頻器的頻率到零仍不能滿足要求，則另一臺變頻器將自動降低頻率，直至壓力達到設定值。

2 鍋爐給水控制系統(tǒng)系統(tǒng)方案

鍋爐輔控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，本系統(tǒng)選用西門子S7 PLC作為控制器，S7 313 PLC作為主站，通過現(xiàn)場總線PROFIBUS連接8個由S7 200構(gòu)成的從站，其中由于地下油庫離主控室

圖2 鍋爐輔控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3 給水控制系統(tǒng)電氣原理圖1

圖4 給水控制系統(tǒng)電氣原理圖2

有2KM距離，使用光纜進行數(shù)據(jù)通訊。給水子系統(tǒng)使用S7 200型PLC，采集給水母管壓力、泵運行/故障狀態(tài)及變頻器的運行/故障狀態(tài)等，并根據(jù)要求進行邏輯控制；系統(tǒng)配有西門子TP170B觸摸屏，TP170B可以與SIMATIC S7 CPU一起操作，能滿足所有復雜的功能要求，它配有用于MPI和PROFIBUS-DP的借口，該接口可用于下載組態(tài)；能夠修改過程參數(shù)的輸入/輸出域，它用于設置泵的控制模式及手動設定變頻器頻率值，并監(jiān)視泵的運行狀態(tài)及給水母管的壓力；變頻器采用西門子MM 440。給水系統(tǒng)的電氣圖如圖3、圖4所示。

3 軟件設計

本系統(tǒng)控制邏輯使用西門子STEP 7軟件進行設計，通過CP5611通訊卡實現(xiàn)S7 313與PC機的數(shù)據(jù)通訊。170 B使用PROTOOL軟件進行組態(tài)，如圖5所示；上位機系統(tǒng)使用Wonderware Intouch開發(fā)HMI（人機接口界面），它提供了通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換接口—I/O Server，能方便連接到西門子 S7 序列PLC，它通過采集下位機來自現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理之后，以此監(jiān)控生產(chǎn)過程，并能通過手動功能，實現(xiàn)部分功能，上位機組態(tài)圖如圖6所示

圖5 TP130B 組態(tài)圖

圖6 給水控制系統(tǒng)組態(tài)圖

4 結(jié)束語

經(jīng)過實際的調(diào)試和運行實踐證明，采用西門子PLC和MX440變頻器在該鍋爐給水控制系統(tǒng)的實際運行中，取得良好的效果。該系統(tǒng)不僅節(jié)能效果顯著，而且減少了運行故障率，減少了檢修次數(shù)，提高整個系統(tǒng)的運行效率，提高設備運行壽命。

[1]西門子S7系統(tǒng)手冊.

[2]西門子變頻器MM440操作手冊.

[3]西門子觸摸面板TP170B設備手冊.