發布時間：2014-07-19所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：隨著市場經濟不斷發展，節能減排越來越受到社會關注，在工業生產中，蒸汽主要來自于蒸汽鍋爐，運行狀況直接影響能源利用。PLC(可編程序控制)，是隨著現代社會生產方式以及科學技術不斷進步，為了適應小批量、多品種的生產需要不斷生產發展的工業控制
摘 要：隨著市場經濟不斷發展，節能減排越來越受到社會關注，在工業生產中，蒸汽主要來自于蒸汽鍋爐，運行狀況直接影響能源利用。PLC(可編程序控制)，是隨著現代社會生產方式以及科學技術不斷進步，為了適應小批量、多品種的生產需要不斷生產發展的工業控制裝置。
關鍵詞：PLC;鍋爐自控系統;應用
新形勢下，隨著電子技術不斷發展，PLC各種功能模塊得到完善，在增強傳統CPU位數以及運算速度的同時，開發出適應運動控制、過程控制的特殊功能模塊;同時，通信功能和網絡也得到完善。PLC不僅可以連接通用輸入、輸出設備以及傳統編程，通過總線還能形成網絡系統，應用范圍包括工業自動化的全部區域。另外，由于工業條件限制，企業只能依靠自身建設鍋爐產生蒸汽，滿足生產需要。因此，在企業建設中，鍋爐多以中小型為主，增強蒸汽鍋爐熱效率水平成為蒸汽鍋爐自動控制的主要任務。
一、PLC組成的鍋爐控制系統以及鍋爐蒸汽壓力控制系統
1.PLC組成的鍋爐控制系統
根據調查顯示，我國目前自動控制系統，由于PLC種類繁多，各種PLC都具有相應特點，在已投產的企業中，主要以性價比較好的S7-300組成相應的控制系統為主。S7-300主要有以下特點：循環周期短、運算速度快，邏輯指令在執行時間最快可以達到0.05us;編程功能強，可用于復雜功能控制和編程，一般采用STEP7-Lite以及STEP7等編程軟件，通過多種編程語言編程;通訊功能強，S7-300系列CPU模塊通常帶有標準RS-485/422串行接口，支持MPI多點通信;擴展性能良好，S7-300PLC擁有眾多開關量I/O擴展模塊，以及特殊功能模塊為用戶提供選擇，增強了PLC控制性能。
在實際應用中，PLC主要由模擬信號輸入部分(數據采集)、連續控制輸出部分(模擬量輸出)、開關量輸入部分(外圍狀態輸入)、開關量輸出(外圍設備工作狀態控制)。從而根據實際需要PLC的I/O點進行對應配置，實現鍋爐蒸汽壓力控制目標。
2.鍋爐蒸汽壓力控制系統
本單位鍋爐的工作流程，主要將煤能量轉換成蒸汽能量，在此過程中爐內溫度、汽包壓力、汽包液位、蒸汽流量等關鍵參數是監控的重點，其中蒸汽的壓力是關系到蒸汽質量，生產安全的重中之重。壓力屬于反應迅速、熱慣性小的快對象，影響此參數的其它變量如：爐溫、水溫、液位等則屬于熱慣性大、反應遲緩的慢對象;再加上燃燒煤種多樣等特點，大大增加了控制的困難程度。
對于負荷為超過20t/h的蒸汽鍋爐，主要采用三沖量鍋爐汽包給水自動調節系統。該調節系統的主要原理為：首先以汽包水位作為主調節信號，蒸汽量作為調節器的前反饋信號，然后給與一定量的水流，從而為調節器的反饋信號組成調節系統。本調節系統中，主要采用的是蒸汽流量信號，它不僅能夠克服外擾影響，而且還能夠調節內擾影響，從而使得給水調節質量波動幅度明顯增小。降低出口蒸汽壓力的波動。
基于蒸汽壓力和給定值偏差的調節策略主要包括：基于蒸汽壓力和給定值偏差的單回路調節策略和基于蒸汽壓力和給定值偏差以及中間導前信號雙回路調節策略。在調節策略過程中主要采用：FUZZY-PID符合調節規律、PID規律以及其他規律。一般情況下，主要采用蒸汽壓力和給定值偏差調節策略，以偏差作為信號調整燃料量;在控制規律方面主要運用PID調整規律。
二、基于PLC的鍋爐蒸汽壓力控制原理以及控制算法
1.基于PLC的鍋爐蒸汽壓力控制原理
當PLC投入運行之后，主要包括采樣、用戶程序執行以及輸出刷新三個步驟，完成三個步驟稱為一個掃描周期;在實際運行中，PLC和CPU必須以一定的掃描速度進行。輸入采樣階段，PLC主要以掃描的方式依次進行數據和狀態輸入，再存入映像區單元;當輸入為脈沖信號時，信號寬度必須根據相應要求大于掃描周期，保障輸入順利讀入。
在用戶程序執行中，PLC必須按照由上到下的順序進行用戶程序掃描;在掃描梯形圖時，按照先左后右、線上后下的順序對各個觸點控制線路進行對應的邏輯運算，根據邏輯運算結果刷新RAM系統存儲區�；蛘邎绦邢嚓P指令。在輸出刷新階段中，掃描用戶程序結束，PLC進入相關輸出刷新階段。在這個過程中，CPU主要按照映像區對應狀態以及數據刷新所有輸出電路，經過輸出電路驅動對應外設，從而保障PLC真正輸出。
2.基于PLC的鍋爐蒸汽壓力控制算法
為了有效解決鍋爐蒸汽壓力控制精度和系統穩定性，必須將比例積分PI和比例微分PD進行組合，形成相應的“校正網絡”，也稱PID調節，PID調節主要包括PD、PI特性曲線;在實際應用中，適當PD、PI調節，是控制系統參數穩定的重要保障。
在PID調節中，PID調節器作為可自動調節的放大器;動態時，為了有效防止系統出現振蕩和超調，放大系數比較低;靜態時為了捕捉小誤差信號，增強控制精度，放大系數較高。在PID控制算法中，鍋爐蒸汽壓力控制主要通過偏差控制算法，通過求出蒸汽壓力和實際最佳蒸汽壓力需求偏差值，對偏差進行處理，獲得相應控制信號進行鍋爐燃燒系統噴燃器步進電機轉速。從而有效調節鍋爐爐膛燃燒煤量;將蒸汽量轉換成蒸汽壓力控制。同時，噴燃器通過輸送空氣和煤粉，讓噴燃器中央電機轉速越快，單位時間噴入爐壁煤粉越多，從而保障良好混合、迅速燃燒以及均勻爐壁。例如：蝸殼式噴燃器具有良好的導向作用，讓氣流形成渦流，由蝸殼式噴燃器氣流進行螺旋前進，保證煤粉穩定燃燒。
3.鍋爐燃燒自動控制系統優點
鍋爐自動控制系統采用PLC為主要控制元件，對鍋爐生產過程實現快速、準確的控制，從而達到節省人力、物力，提高鍋爐熱效率和節省能源的目的。
三、結語
基于PLC的鍋爐蒸汽壓力控制作為鍋爐控制的重要環節，在設計階段必須對鍋爐進行詳細了解。通過傳統蒸汽壓力控制方法分析，將PLD算法準確的運用到蒸汽壓力控制中。根據蒸汽壓力控制難等特點，重點考慮燃料量，從根本上簡化控制系統，增強經濟利潤和使用效益。
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(責任編輯：王蘭爽)
收稿日期：2014-03-14
作者簡介：王雋(1974-)，男，寧夏中衛人，本科，工程師。研究方向：鍋爐自控系統。
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