高遠(yuǎn)

摘要：鍋爐的自動控制是鍋爐發(fā)展的趨勢，如何實(shí)現(xiàn)鍋爐的自動控制，如何設(shè)計(jì)一個合理的鍋爐自動控制系統(tǒng)，用何種控制方法和控制原理實(shí)現(xiàn)鍋爐自動控制，設(shè)計(jì)出一個合理、高效自動控制系統(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原理對于鍋爐自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著十分明顯的優(yōu)越性。因此，基于PLC原理的鍋爐自動控制系統(tǒng)有著十分很好的現(xiàn)實(shí)價值和良好的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)控制效果。在這樣的形勢背景下，本文設(shè)計(jì)了一種基于PLC的鍋爐自動控制系統(tǒng)，介紹采用PLC對鍋爐系統(tǒng)的控制方案及軟硬件設(shè)計(jì)，并對PLC的原理應(yīng)用以及鍋爐自動控制系統(tǒng)未來發(fā)展方向提出可行性建議或意見。

關(guān)鍵詞：PLC 鍋爐 自動控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制原理 必要性 過程

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

鍋爐，是我國現(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，我國的鍋爐運(yùn)行控制水平還處于一個較為落后的地步，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，提高其自動控制程度有著十分重要的社會價值和意義。本文基于這樣的出發(fā)點(diǎn)，以鍋爐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC自動控制為研究對象，從PLC控制原理概述、鍋爐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC自動控制的必要性以及基于PLC的鍋爐自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程等方面展開論述和剖析。

1 PLC控制原理概述

在自動控制原理和手段中，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自動控制。其中就PLC自動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)行簡單的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)的存儲，PLC還能進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、定時、計(jì)數(shù)、模擬量控制以及遠(yuǎn)程通信等強(qiáng)大功能。因此，美國電氣制造商協(xié)會（簡稱NEMA）將其命名為可編程控制器（Programmable Controller，簡稱PC）。但為了與個人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡稱PC加以區(qū)別，人們?nèi)匀话芽删幊炭刂破骱喎Q為PLC。

PLC（可編程邏輯控制器），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。其主要由：電源、中央處理器（CPU）、儲存器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等組成。PLC自動控制系統(tǒng)投入工作后其運(yùn)行過程主要分為：輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段三個階段，簡單的，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。目前市場上的PLC都預(yù)留有一個或多個通訊接口，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。除開關(guān)信號外，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，而有些沒有）可以直接采集標(biāo)準(zhǔn)的過程量，如4～20mA電流、1～5V電電壓等模擬信號。

2鍋爐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC自動控制的必要性

由于PLC已經(jīng)集成了各種功能電路，在運(yùn)用時極大的簡化硬件連接。此外，PLC編程軟件采用圖形符號的編程界面，簡單易學(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)備的自動化改造與性能提升的場合。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越大，使用計(jì)算機(jī)和微型控制器加強(qiáng)對鍋爐的運(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自動控制有著極大的應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義。

3基于PLC的鍋爐自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程

實(shí)現(xiàn)鍋爐自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先我們需要對鍋爐的整體結(jié)構(gòu)有一個大致的了解：鍋爐，顧名思義，由鍋和爐組成，簡單來說，鍋是用來加熱水的，爐是用來燃燒燃料的；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)可以通過這一系列的控制信號和控制點(diǎn)對燃料供應(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候及時補(bǔ)充水、對鍋爐水位進(jìn)行監(jiān)測，以保證鍋爐不會因?yàn)樗贿^高或過低而發(fā)生事故、對鍋爐壓力進(jìn)行監(jiān)測，防止鍋爐在超壓時運(yùn)行以及對爐水溫度進(jìn)行實(shí)時跟蹤，防止?fàn)t水溫度超過安全設(shè)定，保證機(jī)組安全運(yùn)行?？偠灾肞LC實(shí)現(xiàn)的自動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

采用PLC設(shè)計(jì)的鍋爐自動控制系統(tǒng)有著操作簡單、控制效果穩(wěn)定以及處理速度快等優(yōu)勢，能夠保證鍋爐的各個系統(tǒng)告別之前那種故障發(fā)生預(yù)報不準(zhǔn)確、處理不及時、診斷效果不夠良好等問題，進(jìn)入一個真正的以計(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、故障顯示及報警及時等控制，讓鍋爐系統(tǒng)進(jìn)入一個更為安全、智能的時代，源源不斷的為我們的生活生產(chǎn)出更多的電力。

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