基于PLC的鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高遠(yuǎn)

摘要：鍋爐的自動(dòng)控制是鍋爐發(fā)展的趨勢(shì)，如何實(shí)現(xiàn)鍋爐的自動(dòng)控制，如何設(shè)計(jì)一個(gè)合理的鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，用何種控制方法和控制原理實(shí)現(xiàn)鍋爐自動(dòng)控制，設(shè)計(jì)出一個(gè)合理、高效自動(dòng)控制系統(tǒng)，這都是相關(guān)工作者探究的的重要領(lǐng)域和內(nèi)容。而PLC原理對(duì)于鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著十分明顯的優(yōu)越性。因此，基于PLC原理的鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)有著十分很好的現(xiàn)實(shí)價(jià)值和良好的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)控制效果。在這樣的形勢(shì)背景下，本文設(shè)計(jì)了一種基于PLC的鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，介紹采用PLC對(duì)鍋爐系統(tǒng)的控制方案及軟硬件設(shè)計(jì)，并對(duì)PLC的原理應(yīng)用以及鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展方向提出可行性建議或意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：PLC 鍋爐 自動(dòng)控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制原理 必要性 過(guò)程

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）05-0000-00

鍋爐，是我國(guó)現(xiàn)階段在熱力發(fā)電廠中進(jìn)行電力生產(chǎn)的主體設(shè)備之一，由于其涉及到燃料燃燒和熱水或高壓蒸汽的輸送，因此其安全性極為重要。在現(xiàn)有的階段里，我國(guó)的鍋爐運(yùn)行控制水平還處于一個(gè)較為落后的地步，導(dǎo)致因?yàn)榭刂撇坏轿欢鸬陌踩鹿室膊辉谏贁?shù)。因此，解決鍋爐燃燒系統(tǒng)、蒸汽運(yùn)輸系統(tǒng)以及送煤送水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，提高其自動(dòng)控制程度有著十分重要的社會(huì)價(jià)值和意義。本文基于這樣的出發(fā)點(diǎn)，以鍋爐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制為研究對(duì)象，從PLC控制原理概述、鍋爐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制的必要性以及基于PLC的鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程等方面展開(kāi)論述和剖析。

1 PLC控制原理概述

在自動(dòng)控制原理和手段中，發(fā)展出了許多種自控控制系統(tǒng)，從最初的儀表控制、單片機(jī)控制到現(xiàn)在發(fā)展和應(yīng)用最為廣泛的PLC自動(dòng)控制。其中就PLC自動(dòng)控制也是從最初采用了和計(jì)算機(jī)一樣的設(shè)計(jì)思想并且只能用于邏輯運(yùn)算來(lái)進(jìn)行順序控制，而隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，可編程序邏輯控制器逐漸采用微處理器作為其控制中心，使PLC不僅僅是進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，PLC還能進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、模擬量控制以及遠(yuǎn)程通信等強(qiáng)大功能。因此，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)（簡(jiǎn)稱NEMA）將其命名為可編程控制器（Programmable Controller，簡(jiǎn)稱PC）。但為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱PC加以區(qū)別，人們?nèi)匀话芽删幊炭刂破骱?jiǎn)稱為PLC。

PLC（可編程邏輯控制器），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。其主要由：電源、中央處理器（CPU）、儲(chǔ)存器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等組成。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)投入工作后其運(yùn)行過(guò)程主要分為：輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段三個(gè)階段，簡(jiǎn)單的，我們可以把PLC理解為以嵌入式CPU為核心，配上相應(yīng)的輸入、輸出模塊，能非常便利地運(yùn)用到工業(yè)控制領(lǐng)域的裝置。當(dāng)然，這是PLC較為基本的功能。目前市場(chǎng)上的PLC都預(yù)留有一個(gè)或多個(gè)通訊接口，方便PLC與PLC、PLC與計(jì)算機(jī)、PLC與手操器（觸摸屏）之間的通信。除開(kāi)關(guān)信號(hào)外，PLC或PLC的擴(kuò)展模塊（這是由于有些生產(chǎn)PLC的廠商將PLC的各部分功能做了模塊化處理，而有些沒(méi)有）可以直接采集標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程量，如4～20mA電流、1～5V電電壓等模擬信號(hào)。

2鍋爐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制的必要性

由于PLC已經(jīng)集成了各種功能電路，在運(yùn)用時(shí)極大的簡(jiǎn)化硬件連接。此外，PLC編程軟件采用圖形符號(hào)的編程界面，簡(jiǎn)單易學(xué)，調(diào)試方便。并且采用PLC為控制器的產(chǎn)品維護(hù)比較方便。正是由于PLC這些優(yōu)點(diǎn)，使PLC廣泛應(yīng)用于設(shè)備的自動(dòng)化改造與性能提升的場(chǎng)合。而目前相當(dāng)一部分鍋爐仍處于人工控制狀態(tài)，不僅安全系數(shù)低，熱效率低，燃料消耗量大。隨著計(jì)算機(jī)和微型控制器的普及，計(jì)算機(jī)與微型控制器在鍋爐控制中的作用越來(lái)越大，使用計(jì)算機(jī)和微型控制器加強(qiáng)對(duì)鍋爐的運(yùn)行控制，有助于降低維護(hù)成本，便于選擇控制方法，且可以提高系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)及控制水平，可維持穩(wěn)定的運(yùn)行工況，保證經(jīng)濟(jì)燃燒、安全性。因此，鍋爐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制有著極大的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

3基于PLC的鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程

實(shí)現(xiàn)鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先我們需要對(duì)鍋爐的整體結(jié)構(gòu)有一個(gè)大致的了解：鍋爐，顧名思義，由鍋和爐組成，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，鍋是用來(lái)加熱水的，爐是用來(lái)燃燒燃料的；前者涉及的是蒸汽輸送系統(tǒng)和送水系統(tǒng)，后者涉及的是送煤系統(tǒng)和燃料燃燒系統(tǒng)。

控制系統(tǒng)可以通過(guò)這一系列的控制信號(hào)和控制點(diǎn)對(duì)燃料供應(yīng)系統(tǒng)、熱水循環(huán)系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)以及熱水鍋爐機(jī)組控制系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)有效的控制，從而保證系統(tǒng)能夠?qū)θ細(xì)馐欠裥孤┳龀雠袛?，防止安全事故的發(fā)生、能夠在水量不足的時(shí)候及時(shí)補(bǔ)充水、對(duì)鍋爐水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證鍋爐不會(huì)因?yàn)樗贿^(guò)高或過(guò)低而發(fā)生事故、對(duì)鍋爐壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止鍋爐在超壓時(shí)運(yùn)行以及對(duì)爐水溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，防止?fàn)t水溫度超過(guò)安全設(shè)定，保證機(jī)組安全運(yùn)行?？偠灾?，用PLC實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制可以讓鍋爐更為安全、穩(wěn)定并經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行。

4結(jié)語(yǔ)

采用PLC設(shè)計(jì)的鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)有著操作簡(jiǎn)單、控制效果穩(wěn)定以及處理速度快等優(yōu)勢(shì)，能夠保證鍋爐的各個(gè)系統(tǒng)告別之前那種故障發(fā)生預(yù)報(bào)不準(zhǔn)確、處理不及時(shí)、診斷效果不夠良好等問(wèn)題，進(jìn)入一個(gè)真正的以計(jì)算機(jī)為中心的集中控制、分散管理的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、方便運(yùn)行參數(shù)設(shè)定、故障顯示及報(bào)警及時(shí)等控制，讓鍋爐系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)更為安全、智能的時(shí)代，源源不斷的為我們的生活生產(chǎn)出更多的電力。

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