煤粉鍋爐自動化控制系統(tǒng)的概述

房峰 秦真強 張海武

山東齊都藥業(yè)有限公司 山東臨淄 255400

1 煤粉鍋爐的自動化控制系統(tǒng)的關鍵控制

1.1 吹掃程序

合理地執(zhí)行吹掃程序的目的是將殘留的可燃物質（煤粉、燃氣）進行置換，最大限度的避免鍋爐啟動過程中的“爆燃”事故。

（1）吹掃程序是根據鍋爐爐膛的負壓完成風機風量的配比。爐膛的負壓利用差壓變送器完成數(shù)據的采集與顯示。

（2）風機系統(tǒng)采用集控自動/手動、就地（按鈕/控制面板）三種控制方式實現(xiàn)變頻操作。集控自動采用PID 閉環(huán)控制方式，集控手動實現(xiàn)遠程一鍵啟停；就地操作方式利用按鈕或面板控制變頻器的運行。

（3）頻率、電流反饋：利用變頻器的模擬量輸出功能完成上位機的顯示功能。

1.2 給水控制系統(tǒng)

給水系統(tǒng)的動力來源于注水泵、除氧泵，是利用注水泵將除氧后的合格水（軟化水或除鹽水）注入鍋筒滿足鍋爐使用的最低水位，避免因鍋爐缺水造成“爆管”事故。

（1）鍋筒的水位檢測裝置有雙色水位計、電接點水位計、平衡容器液位計。

（2）電接點水位計的原理是利用水的導電性在有水或無水的狀況下使兩個接點間導通或斷開，將開關量信號傳給遠程儀表，根據儀表的功能實現(xiàn)就地顯示及報警、連鎖保護功能[1]。

（3）平衡容器液位計利用智能差壓變送器儀表采集4-20mA的模擬量電流信號，完成PID 閉環(huán)控制，實現(xiàn)鍋爐的水位、報警、連鎖保護功能。

而片豬肉激光灼刻標識技術是利用激光在片豬肉表皮上灼刻動物檢驗檢疫章、肉品品質檢驗合格章、片豬肉對應授權碼等標識信息。以清晰有效、不可擦除的標識信息為載體，為豬肉產品的安全可查詢、可追溯提供理想的信息鏈基礎。汪宗星向記者介紹到：“此技術利用激光束瞬時高速劃過片豬肉表皮，產生局部高溫物理燒灼，激光束所過之處，表層物質瞬間氣化，灼刻出需要的標識信息。整個灼刻過程無任何添加物質，不會對豬肉及周邊環(huán)境造成任何的污染。而消費者可在豬肉上清楚地看到檢疫合格字樣以及檢疫具體時間?！?/p>

（4）除氧泵實現(xiàn)集控自動/手動、就地三種控制方式，實現(xiàn)工頻操作。集控自動采用PID 閉環(huán)控制方式；集控手動實現(xiàn)遠程一鍵啟停；就地方式利用按鈕、接觸器、互鎖方式實現(xiàn)電機啟、停運行。除氧泵補水時根據除氧器及排煙溫度等參數(shù)手動設定蒸氣比例閥的開度，確保除氧效果。

（5）注水泵采用集控自動、集控手動、就地（按鈕/控制面板）三種控制方式，實現(xiàn)變頻操作。集控自動采用PID 閉環(huán)控制方式；集控手動實現(xiàn)遠程一鍵啟停；就地方式利用按鈕或面板控制變頻器的運行[2]。

1.3 燃燒控制系統(tǒng)

燃燒控制系統(tǒng)為鍋爐運行的核心，完成鍋爐的啟停、監(jiān)測、故障報警等功能。

（1）負荷給定：控制風門開度及供粉的頻率。

（2）燃燒點火控制：遠程一鍵啟動完成鍋爐燃燒啟動命令，依次控制雙擊電磁閥、點火高壓包動作、火焰檢測器（離子探針）檢測火焰、燃氣運行，風門檢測、一次風機啟動、供粉啟動、紅外檢測、燃煤運行等流程。通過燃氣（煤）運行正?；蚬收享樞蛲瓿牲c火程序。

1.4 煤粉儲供系統(tǒng)

（1）供粉系統(tǒng)控制器接收燃燒控制器的供粉啟動信號，控制給料機變頻運行，根據負荷及變頻器上下限調整頻率的大小。

（2）煤粉儲存系統(tǒng)的溫度、料位、噴吹狀態(tài)信號實時監(jiān)測，反饋模擬量信號給人機界面顯示或開關量輸出控制電磁閥或除塵設施的正常啟動[3]。

1.5 熱工測量儀表控制系統(tǒng)

鍋爐參數(shù)測量主要是針對熱工參數(shù)的測量，包括溫度（熱電阻、熱電偶）、壓力（電接點壓力表、智能差壓變送器）、流量（渦街流量計、孔板、噴嘴、文氏里管等節(jié)流變壓降式流量計）、液位（浮球式、磁力翻版式、電容式）、料位（阻旋式、電容式、超聲波式）、煙氣含氧量分析（氧化鋯）等[3]。它是控制系統(tǒng)的“感覺”環(huán)節(jié)，將現(xiàn)場連續(xù)變化的物理量變送成4-20mA 的模擬量電信號傳輸給控制器，以顯示實際數(shù)值。

2 煤粉鍋爐自動化控制系統(tǒng)的構成與關聯(lián)

2.1 硬件部分

采用西門子系列S7-200CN、S7-200SMART、S7-300、S7-1200 等硬件選型，主要完成數(shù)據的集中采集、控制和管理任務。

2.2 軟件部分

STEP7-Micro/WINV4.0、STEP7-Micro/WINSMART、Simatic Manager、博途等程序編程軟件及Wincc 組態(tài)軟件。

2.3 人機界面

（Human Machine Interface，HMI）采用WinCC flexible 組態(tài)軟件，最大的作用就是架起操作人員和機器之間的橋梁，除了能替代和節(jié)省大量的I/O 點外，還能完成各種各樣的參數(shù)設定、畫面顯示、數(shù)據處理的任務。

2.4 觸摸屏

實現(xiàn)參與過程控制的功能需要經過組態(tài)與運行兩個階段。組態(tài)階段：首先用通訊將觸摸屏與計算機在組態(tài)軟件中創(chuàng)建含有按鈕、圖形、文字等信息的畫面，然后將組態(tài)好的項目下載到PLC 中的CPU 中。運行階段：用電纜將觸摸屏與PLC 相連接，完成運行。

2.5 HMI 與PLC 的聯(lián)系

HMI 的生產廠家配置了相應的組態(tài)軟件，實際使用時，首先在裝有組態(tài)軟件的PC 機中對HMI 進行組態(tài)。組態(tài)包括畫面設計、表格設計、報警功能設計等。各種畫面和表格中設置有PLC 控制系統(tǒng)中所需要設定的輸入參數(shù)、操作元素，也有實時顯示的輸出參數(shù)，建立HMI 和PLC 之間交換數(shù)據所使用的變量表。

2.6 通信接口

串行通信接口和以太網接口。

2.7 通訊協(xié)議

PC/PPI、MPI、RS485/232、PROFIBUS、MODBUS、以太網等。

3 結語

結合煤粉鍋爐控制系統(tǒng)的設計、安裝及運行、性能確認，該系統(tǒng)可靠性強、自動程度高、使用方便、操作簡單、功能豐富、控制靈活，能夠滿足用戶的控制要求，保障設備安全、高效、平穩(wěn)的的運行。