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摘要：为了解决当前供热中存在的供热效率低、供热不平衡、污染严重、能量浪费等诸多问题，设计开发了针对供热行业的高温热水锅炉自动控制系统。系统采用德国西门子的可编程控制器（PLC）作为控制核心，操作员站采用工业控制计算机作为监控中心，既实现了分布式逻辑控制和过程控制，又实现了集中监视、方便操作的功能。该套系统已成功运用在很多热电企业，达到了无人值守、节能减排的目的。安装本系统，锅炉运行由人工手动烧炉发展到自动控制锅炉运行，大大提高锅炉燃烧的热效率，节省煤、水、电，改善锅炉的燃烧工况，降低故障率，改善司炉人员工作条件，促进安全生产，提高生产效率。
关键词：控制器；变送器；数据采集；PLC
一、系统概述
某工程有限公司的29MW链条炉排热水锅炉是一种中小型锅炉，其燃烧特点是空气在炉膛前后两端过剩，在中部不足，手动烧炉时升温速度慢、易掉火、燃烧火床短。链条炉监控系统采用先进的控制算法，调节鼓风机、引风机和炉排电机转速使其达到合理的配比，控制出水温度、炉膛烟气压力、风煤比三个主要参数，快速稳定地跟随给定值，改善了手动烧炉时的缺陷。
监控系统采用分层、分布式监控方式，现场采用德国西门子的可编程控制器（PLC）作为控制核心，操作员站采用工业控制计算机作为监控中心，既实现了分布式逻辑控制和过程控制，又实现了集中监视、方便操作的功能。监控系统各种实时、分析、计算数据库的建立，为检修、发展计划提供依据。
锅炉监控控制系统，具备自动控制、远程手动和就地手动三种控制方式，并且可以实现一种方式向另一种方式的无扰切换。当操作站发生故障时，可由控制单元无扰动切换控制锅炉运转，保障锅炉的正常运行。当计算机监控系统完全故障时，可在控制柜转换到手动操作，控制柜上有必要的信号指示。
本系统设计的控制方案使系统操作简单、安全、易于维护。监控系统可以根据运行人员在操作站输入的给定出水温度值、风煤比、炉膛烟气压力，控制给煤量及给风量辅助设备自动联动投入工作，系统并對该给定值的合法性进行检查。在事故、故障情况下能迅速反映，保证锅炉辅助设备每一控制点能按需要进行操作。
安装本系统，锅炉运行由人工手动烧炉发展到自动控制锅炉运行，大大提高锅炉燃烧的热效率，节省煤、水、电，改善锅炉的燃烧工况，降低故障率，改善司炉人员工作条件，促进安全生产，提高生产效率。为保证控制系统的高度可靠性，我们在硬件与软件方面采取了多种保护措施。
二、系统的构成及功能
锅炉自动控制系统
锅炉自动控制系统实现了参数显示、数据曲线、报表一览等功能，主要完成控制锅炉设备的起/停操作及电气的联锁保护。系统结构如图1：
系统包括以下三部分：
1、操作站软件
操作站软件实现数据的采集与处理、生成报表、绘制工艺流程图，及控制锅炉设备的起停和电气联动保护功能，具体功能如下：（1）锅炉实时数据监测功能（2）工艺流程模拟功能（3）锅炉设定功能（4）报警功能（5）记录历史曲线功能（6）多用户登录与事故追忆功能（7）报表和打印功能（8）生产过程的控制功能。
2、通讯系统
通讯系统把操作站与控制单元联系起来，为了保证系统通讯的稳定性，我们采用了标准的PROFIBUS-MPI方式通讯。MPI是SIMATIC S7的PLC（可编程控制器）接口，它提供了PLC及其它SIMATIC系统联网的最简单、最节省成本的方法。PROFIBUS-MPI方式通讯保证了整个系统通讯的可靠性和实时性。
3、控制单元
控制单元采用SIEMENS公司的S7-300系列可编程控制器（PLC）。S7-300是模块化的小型PLC系统，但它能满足中等性能要求的应用。模块化、无排风扇结构、易于实现分布、易于掌握等特点使得S7-300成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的解决方案。
三、控制方式
控制单元系统具有三种控制方式：
就地手动：操作人员可以通过控制柜上的按钮实现手动控制锅炉运行的操作，就地手动控制方式作为操作站控制的备用方式，当操作站发生故障时，在控制柜上的按钮可直接控制各设备的起/停。
自动控制：通过工作站计算机可以控制PLC完成各种控制功能。只需设定风煤比和炉膛烟气压力，选择以室外温度（或用户室内温度）控制还是自定出口温度控制，控制单元就可以自动完成所有操作，不需人工干预。
远程手动：由操作站进行控制，操作人员根据命令和指示信息在操作站上可以直接控制控制单元完成对锅炉的各项操作。
四、控制方案
1、系统包括三个控制回路：锅炉出水温度控制、风煤比控制、炉膛出口烟气压力控制。三个回路均可以手动/自动无扰切换，设定参数可以在线修改。
2、出水温度与风煤比控制回路如图2所示：
3、电器系统控制包括：引风机控制、鼓风机控制、炉排电机控制、声光报警控制、电气连锁控制。
辽宁石化职业技术学院2018年度学院课题成果（课题批准号LSHYY1737，项目负责人：王秀丽）
作者简介：
王秀丽（1964-）女，辽宁锦州人，硕士、教授，主要从事自动化及控制工程等的研究；
李瑞福（1964-），男，辽宁锦州人，硕士、副教授，主要从事自动化及控制工程等的研究。