燃气锅炉的PLC自动控制系统
燃气锅炉温度的PLC控制系统
燃气锅炉温度的PLC控制系统
燃气锅炉温度的PLC控制系统
陈丽颖
【摘要】摘要：自从二十世纪八十年代以来，PLC得到了快速的发展，PLC的处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力都得到了很大的提高，PLC具有较强的通用性、使用方便、适用面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
PLC在工业上的地位是无法代替的。
主要以燃气锅炉温度为被控参数，以PLC为控制器，形成锅炉温度串级控制系统，运用PLC梯形编程语言进行编程，实现锅炉温度的自动控制。
【期刊名称】黑龙江科技信息
【年(卷),期】2016(000)036
【总页数】1
【关键词】燃气;锅炉;温度;PLC;控制;系统
1 PLC的由来及特点
PLC全名为可编程逻辑控制器，是为工业控制应用而设计制造的，主要是代替了继电器实现逻辑控制。
随着科学技术的快速发展，这种装置的功能已经超过了逻辑控制的范围，这种装置被称为可编程控制器，简称PC。
燃气锅炉PLC 自动控制系统的特点是根据实际供暖中负荷多变的特点，采用先进的变频技术和模糊控制技术，来改变锅炉的燃气量，使锅炉可以达到节能运行的效果，这一系统具有安全性、稳定性、节能效果明显等特点。
PLC系统所有的I/O接口电路都采用光电隔离技术，可以使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离，各模块均采用屏蔽措施，防止辐射干扰，PLC具有良好的自我诊断能力，一旦系统内部的软硬件出现问题时，CPU就会。
基于PLC的燃气锅炉自动控制系统
基于PLC的燃气锅炉自动控制系统摘要：本文简单介绍了燃气锅炉的PLC自动控制系统。
采用完整优化的数字PID控制原理及分布式控制系统，对整个生产过程进行控制，实现了从锅炉点火到稳定生产蒸汽全过程的自动完成，既能提高蒸汽质量，又可提高锅炉燃烧热效率和管理水平，实现锅炉安全、可靠、经济的运行。
关键词：PLC；燃气锅炉；控制中图分类号：X933.2 文献标识码：A1 前言进入二十一世纪，环保和能源已成为整个社会关注的问题，随着我国经济建设的高速增长，煤烟、浮尘、汽车尾气等污染源时刻威胁着人们的健康，天然气是一种国际公认洁净的能源，其主要成分是甲烷，是保护大气环境最理想的燃料。
我国有着丰富的天然气资源，国家也已明确提出在今后一个时期要大力开发和利用天然气资源，西气东输工程每年向长江三角洲和沿线地区输气120亿立方米。
西气东输沿线城市可用清洁燃料代替部分电厂、窑炉、化工企业和居民生活使用的燃气和煤炭，以然气作为燃料的燃气锅炉将得到广泛的应用，这将有效改善大气环境，提高人民生活质量。
近年来，PLC的控制功能不断增加，由PLC构成的系统具有抗干扰能力强，对电源质量要求低，控制可靠及响应灵敏等优点，采用PLC对燃气锅炉燃烧系统进行控制，保障锅炉安全平稳运行，满足生产对蒸汽负荷和蒸汽品质的要求，实现锅炉经济燃烧。
2 控制系统的组成与特点本系统采用二级监控系统，即上位机和下位机分工协作的监控方法。
上位机为中央监控计算机，主要负责接收下位机传来的数据，监视燃气锅炉的运行参数，故障检测以及必要的参数设定。
下位机为现场控制单元，包括现场输入单元、执行单元、现场控制单元及人机界面，主要负责锅炉运行过程中参数的自动调节，并把数据上传至上位机，并接受上位机下传的命令。
2.1 系统的组成系统硬件：中央监控计算机：DELL 酷睿2双核处理器，2G RAM，320GB硬盘。
现场控制单元：采用西门子S7-300可编程控制器，西门子EM235模拟数据输出模块，相应的数据采集模块和执行机构。
燃气锅炉温度的PLC控制系统
关键词： 燃 气； 锅炉； 温度； Ｐ Ｌ Ｃ ； 控 制； 系统 １ Ｐ Ｌ Ｃ 的 由来 及 特 点 ３ ． ２燃气锅炉控制的应 用 Ｐ Ｌ Ｃ全名为可编程逻辑控制器 ， 是 为工业 控制应用而设计制造 当按下启动 开关 以后 ， 引风机就会 开始工作 ， 引风机 稳定 以后 ， 如 果没有异 常变 化 ， 点 火系统 就会将 阀门打 的， 主要 是代 替了继 电器实现逻辑控制 。 随着科学技术的快速发展 ， 送风机 也会随之启 动 ， 这种装置 的功能 已经超过 了逻辑控制 的范 围， 这种装置被称为可编 开 ， 将需 要的燃料 提供 出来 ， 这个 时候就会 处于低量燃烧 的状态 ， 火 程控制器 ， 简称 Ｐ ｃ 。 燃气锅炉 Ｐ Ｌ Ｃ自动控制系统的特点是根据实 际 焰检测器就会根据燃烧 的情况对燃料 阀门发出信号 ， 使燃 料大量 的 供 暖中负荷 多变 的特点 ，采用先进 的变频技术 和模糊控制 技术 ， 来 提供 ， 并且 风机 的流量也 不断 的加 大 ， 当燃烧 正常 以后 点火 系统 阀 改变锅炉 的燃气量 ， 使 锅炉可 以达到节 能运 行的效果 ， 这一 系统具 就会关 闭。当膛 内的燃气体积浓度过 高的时候 ， 如果 与金属撞击或 有 安全性 、 稳定性 、 节能效果明显等特点。 者是放 电等现象就会产生火花发 生爆 炸 ， 所 以火焰燃烧 检测器主要 Ｐ Ｌ Ｃ系统所有的 Ｉ ／ Ｏ接 口电路都采用光电隔离技术 ， 可 以使工 是确认 喷嘴 中的燃 烧状态 ， 以实现对燃 料流量 的控 制 ， 燃气 锅炉 内 业 现场 的外 电路 与 Ｐ Ｌ Ｃ内部电路 之间电气上 隔离 ， 各模 块均采用屏 的燃烧器是无级调节 ，是 随着燃烧供 给量随着热负荷改变 而改变 ， 燃烧 的损失 很少 ， 但是 这种调 蔽措施 ， 防止辐射干扰 ， Ｐ Ｌ Ｃ具有 良好 的 自我诊 断能力 ， 一旦 系统 内 这种 无级调节 比有级调节运行 稳定 ， 部的软硬件 出现 问题 时， Ｃ Ｐ Ｕ就会采取相应的措施 ，防止故 障的扩 节 的成本很高 。 大化 ， 保护 了其它元件的安全。 ３ ． ３汽压调节工作 的应用 系统是由变频器驱动气 阀向喷气 嘴供天然气 ， 因为燃 气流量 与 Ｐ Ｌ Ｃ系统安装简单 ， 维修方 便 ， 可 以在各种 工业环境 下直接使 用， 使用时只要将各种设备与 Ｐ Ｌ Ｃ的 Ｉ ／ Ｏ相连接 ， 就可 以使用 。 各个 蒸 汽压力 、 流量存在着控制关系 ， 所以可 以对燃气 的流量 进行 调节 ， 模块上都有运行 和故 障指示装 置 ， 当出现故障 时用户可 以快 速的查 来达到调 节蒸 汽流量 与压力 的 目的。 有设在蒸汽 出 口管处 的压 力传 找故障点 ， 和故障产生 的原因 ， 当查 找出故障点以后 ， 只需要更换 相 感器反馈蒸 汽压力信号 ， 并于变频器 中的设 定蒸 汽压力值相 比较构 应的模块就可以迅速的恢 复使用 ， 及便捷 又不影 响工作 。 成闭环控制系统 ， 设定供气系统流量值 。当蒸汽压力和流量要增加 ２ 燃 气 锅 炉 控 制 系 统 的时候 ， 变频器输 出电压和频率升高 ， 天然气泵转速 升高 ， 泵 口出气 ２ ． １燃气锅炉控制系统组成 量会 增加。 当蒸汽流量减少的时候 ， 变频器输 出电压和频率会降低 ， 燃气锅炉 的控 制系统是 由可 编程控制器 、 输 入单元 、 输 出单 元 气泵转速 降低 ， 泵 口出气量减 少 ， 并且 可 以使管 网压力保 持在设定 和人机界面组成 的 ， 而Ｐ Ｌ Ｃ主要负责收集数 据 ， 并 对阀 门、 变频器 、 压力值以上。 风机和水泵等执行机构进行控 制。输入单元主要负责采集压力 、 温 变频供气采用数字式增 量 Ｐ Ｉ Ｄ调节方式 ， 自动 闭环调节 回路 量 度等数据 的开关量 ， 内部还包括温度传感器 、 压力传感器 、 煤气警报 是管路 蒸汽 的实 际流量值 Ｐ和 Ｐ Ｏ的差 值信 号发送 给 Ｐ Ｉ Ｄ进行 运 器、 火焰监视 器、 水位传感器等元件 。 执行单元是 由风机 、 水泵 、 变频 算 ， 运算结果转换为适 当模拟控制信号送变频器进行运作控制 。 器和 电磁 阀等组成的。人机界面的 目的是显示信息 、 设 定和修改参 ４应用前景预测 数、 提供 密码保护等 。 随着社会 的不 断发展 和进步 ， 环保 、 高效 的提供 供暖 和生 活需 ２ ． ２燃气锅炉控 制系统程序设计 求供热 已经得到人们的重视 ， 国家建设 的西气东输工程就是希 望有 Ｐ Ｌ Ｃ程序是 运用 梯形图语 言编制 ， 其 中包 括初 始化 、 点火 、 数据 燃气代替燃煤 ， 就可 以大大 的节约 能源 ， 还 可以减少污染物 的排放 ， 采集 、 数据处理 、 故障报警 、 故 障处理 、 停机等程序模块 ， 每一个模块 所 以促进燃气锅炉的研制 、 开发 和应用 是必然的 。燃气锅炉是 我国 都有 自己的功能 ， 相互之 间存在着配合关系。 将来使用 的主要供暖设备 ， 而实现智能化控制及远程服务 系统是燃 ２ ． ３燃气锅炉 Ｐ Ｌ Ｃ自动控制系统 中的各种模 拟量的内存配置 气锅炉发展 的必然趋势 ， Ｐ Ｌ Ｃ自动控制系统 的智能化 、 高效化 、 高性 再锅炉系统 中有很多的模拟信号 ， 这些信号大多输入都是 由模 能促进 了燃气 锅炉技术 的进展 。我 国的 Ｐ Ｌ Ｃ自动控制系统技 术还 拟量采集模块 将连续的变化量转 换成离散 的数字量 ， 存人 Ｐ Ｌ Ｃ内 ， 不是 十分的成熟 ， 但是这 一先进 的技术是 不发替代 的 ， 只有加 大研 在输 出的时候在将 离散的数字信号转 换成电压信 号或者是 电力流 究力度 ，快速发展我 国经济才能更有效地 节约能源和保护环境 ， 而 信号 。如果想要得到更理想的方式 ， 只需 要改变数字量就可 以达 到 且未来锅炉燃气锅炉会逐渐 的代替燃煤锅炉的使用。 目的。 锅炉控制 系统 中的模拟量输 出值主要是各种需要模拟量控制 结束语 的阀门开启值和变频器 的给定频率。 我 国现在 的工业 锅炉很多都是半 自动 化或者纯手工 操作的 ， 这 ３ 燃 气锅 炉 Ｐ Ｉ Ｇ 自动 控 制 系统 使得能源 的利用率很低 ， 随着 企业经济发展要依靠先进 的科 学技术 ３ ． １锅炉的控制程序 才能 完成 ， 企业对 自动化 的需求越来越 迫切 ， 只有改变 现有 的运行 锅炉 的控制程序是控制系统 的核心部分 ， 控制程序保 障锅炉可 模式 ， 实现 自动化控 制和管理 ， 提高热效率 ， 保障锅炉 的安 全运行 已 以正常的工作 ， 如 出现故 障时可 以立 即报警 ， 并且 可 以准确 的判 断 经是势在必行 的事 了。在环境污染严 重的今天 ， 只有 控制工业锅炉 出故障 的位置 ， 对于锅 炉的维修工作提供 了很大 的便 利 ， 锅炉 的启 的排放量 ， 加大燃气 的燃烧 程度 ， 减少燃烧 热损失 ， 才 能有效控制环 动程序 和停止程序很重要 ， 控制 系统 主要 控制燃烧机 、 锅 炉蝶 阀 、 变 境 的污染 ， 这也 是如今 工业锅 炉实 现 自动化控制 的主要 目的。 频器 、 三通调节阀等设 备元 件 ， 变频器 主要控制泵 的水 流循环系统 ， 参考文献 三通 阀主要是 为了节能需要 ， 可 以对系统 中的热量进行分配 。再锅 ［ １ １ 蔡建 军， 孔鹏， 陈维 荣． 基于Ｐ Ｌ Ｃ和 变频调 速的供 暖锅炉控 制 系统 炉启 动以前应该对各个设备元件进行检查 ， 在保证一切正常 以后 在 设计［ Ｊ 】 ． 仪器仪表用户， ２ ０ ０ ４ ， ２ ． 进行启动运行 。 当锅炉启动运行时 ， 营盘段是否有启动信号 ， 来判 断 【 ２ 】 王艳 红； 智 能控 制理 论 的探 讨 『 Ｊ ］ ． 北 京 工业 职 业技 术 学 院学报 ， ０ ０５， １ ． 锅炉蝶阀是否 打开 ， 如果锅炉蝶阀没有打开 ， 锅 炉就不能启动 ， 打开 ２ 以后 正常启动 。锅炉 的停止程序 与启动程序是 一个 逆向的过程 ， 只 『 ３ １ 温丽． 锅 炉供暖现状分析及运行节能技 术措 施ｆ Ｊ １ ． 暖通 空调， １ ９ ９ ４ ， ６ ． 要将 锅炉的启 动程序进行逆 向操作就可以完成锅炉的
基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计_毕业设计论文正文
基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计1 绪论1.1锅炉燃烧控制项目的背景改革开放以来，我国经济社会快速发展，生产力水平不断提高，在生产中，锅炉起着十分重要的作用，尤其是在火力发电中发挥重要作用的工业锅炉，是提供能源动力的主要设备之一。
锅炉产生的蒸汽可以作为蒸馏，干燥，反应，加热等各过程的热源，另外也可以作为动力源驱动动力设备。
工业过程中对于锅炉燃烧控制系统的要求是非常高的，要求锅炉燃烧控制系统必须满足控制精度高，响应速度快[1]。
作为一个非常复杂的设备，锅炉同时具有了数十个包括了扰动、测量、控制在内的参数，参数之间有着复杂的关系，并且相互关联[2]。
而锅炉燃烧过程中的效率问题、安全问题一直是大众关注的重要方面。
1.2锅炉燃烧控制的发展历史对于锅炉燃烧的控制，已经经历了四个阶段[3~5](1）手动控制阶段因为20世纪60年代以前，电力电子技术和自动化技术还没有得到完全发展，技术尚不成熟，因此，这个时期工业人员的自动化意识不强，锅炉燃烧的控制方式一般多采用纯手动的方法。
这种控制方法，要求进行控制的操作工人依靠他们的经验决定送风量，引风量，给煤量的多少，然后利用手动的操作工具等操控锅炉，该方法控制的程度完全取决于操作工人的经验。
因此，要求操作工人必须具有非常丰富的经验，这样无疑大大提高了操作工人的劳动强度，由十人的主观意识，所以事故率非常大，同时，也不能保证锅炉高效稳定的运行。
（2）仪器继电器控制阶段随着科技的不断进步，自动化技术以及电力电子技术快速提高，国内外以继电器为基础的自动化仪表工业锅炉控制系统也得到发展，并且广泛应用于实际生产过程。
在上个世纪60年代前期，我国锅炉的控制系统开始得到迅速发展;到了60年代的中后期，我国引进了国外全自动的燃油锅炉的控制系统；到了上个世纪的70年代末，我国逐渐自主研发了一些工业锅炉的自动化仪器，同时，在工业锅炉的控制系统方面也在逐步推广应用自动化技术。
在仪表继电器控制阶段，锅炉的热效率得到了提高，并且大幅度的降低了锅炉的事故率。
燃气锅炉温度的PLC控制系统-
毕业论文题目：燃气锅炉的P L C控制系统学生姓名：系别：专业班级：指导教师：二〇一一年五月摘要燃气锅炉PLC自动控制系统。
本系统根据实际供暖中负荷多变的特点,采用先进的变频技术和模糊控制技术专门进行研发的,其主要功能是改变锅炉的燃气量,使锅炉节能运行。
该系统对提高燃料利用率有明显效果。
目前,人们对环境保护的意识越来越高,改变供暖的燃料品种,燃烧清洁燃料,是降低空气污染的有效措施。
近几年来,我国城市燃气结构发生很大变化,西气东输、西电东运等工程的实施,更为燃气锅炉PLC控制系统的应用起到了至关重要的推动作用。
关键词： PLC；燃气锅炉；控制系统目录一、PLC的由来 (1)（二）PLC的基本概念- PLC的定义及燃气锅炉PLC自动控制系统的特点 (1)二、燃气锅炉PLC自动控制系统的程序概述 (2)（一）燃气锅炉PLC自动控制系统的结构 (2)（二）、燃气锅炉PLC自动控制系统中的各种模拟量的内存配置 (3)（三）、燃气锅炉PLC自动控制系统 (4)（1）锅炉的控制程序 (4)（2）燃气锅炉控制的应用 (5)（3）汽压调节工作的应用 (5)三、应用前景预测 (6)四、总结 (6)参考文献 (8)谢辞 (9)一、PLC的由来（一）PLC技术系统的由来可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。
但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。
（二）PLC的基本概念 - PLC的定义及燃气锅炉PLC自动控制系统的特点燃气锅炉PLC自动控制系统特点：本系统根据实际供暖中负荷多变的特点,采用先进的变频技术和模糊控制技术,改变锅炉的燃气量,使锅炉节能运行。
燃气锅炉中的PLC自动控制系统分析
燃气锅炉中的PLC自动控制系统分析作者：黎林来源：《科技与创新》2014年第06期摘要：在分析PLC自动控制系统优越性的基础上，对燃气锅炉中的PLC自动控制系统进行研究。
关键词：控制系统；锅炉；程序；变频器中图分类号：TK229.8 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）06-0028-021 PLC自动控制系统的优越性分析PLC是英文Programmable Logic Control的缩写形式，译成中文为可编程控制器，因其具有强大的功能而在工业领域中得到了广泛的应用。
大量实践表明，PLC自动控制系统有着其他控制系统不可比拟的优越性，具体体现在：①高可靠性。
对于PLC而言，CPU是它的核心组成部分，CPU的性能优劣直接关系到PLC的可靠性。
通过市场调查发现，几乎所有进口PLC 的CPU均为工业级专用处理器，并且PLC的其他组成元器件也都是由专业生产厂家提供。
同时，PLC的电源模块是在反复实验研究的基础上设计而成的，除了能耗较低之外，还具有极强的抗干扰性能，即便在变频调速的干扰下，也能够保持稳定、可靠的工作状态。
②良好的可扩展性。
在控制系统使用的过程中，经常会因为各种特殊原因而需要增加新的功能，对于PLC 而言，新功能的增加只需要加入一个相应的模块，并对原本的程序进行修改即可。
整个过程非常简单，极大程度地缩短了开发周期，这也是PLC可扩展性的具体体现。
③可维护性强。
由于PLC本身带有强大的自诊断功能，系统发生故障后，PLC会自行完成诊断，并为检修人员提供可靠的依据。
如果是是因为程序设计不合理而引起的系统故障，只需要借助PLC提供的调试工具，便可以快速找出故障原因，并加以修复即可。
④可操作性。
PLC的操作终端采用了比较先进的触摸式终端，人机界面良好，并且能够进行全屏显示，即使是初用者也能很快上手，这在一定程度上降低了系统对操作人员的要求。
2 燃气锅炉中的PLC自动控制系统研究燃气锅炉具有体积小、噪声低、燃烧效率高、易于自动化控制等优点，因此被广泛应用于电力、钢铁冶金等行业。
基于PLC的锅炉供热控制系统的设计
基于PLC的锅炉供热控制系统的设计一、本文概述随着科技的不断发展，可编程逻辑控制器（PLC）在工业自动化领域的应用日益广泛。
作为一种高效、可靠的工业控制设备，PLC以其强大的编程能力和灵活的扩展性，成为现代工业控制系统的重要组成部分。
本文旨在探讨基于PLC的锅炉供热控制系统的设计，通过对锅炉供热系统的分析，结合PLC控制技术，实现对供热系统的智能化、自动化控制，提高供热效率，降低能耗，为工业生产和居民生活提供稳定、可靠的热源。
文章首先介绍了锅炉供热系统的基本构成和工作原理，分析了传统供热系统存在的问题和不足。
然后，详细阐述了PLC控制系统的基本原理和核心功能，包括输入/输出模块、中央处理单元、编程软件等。
在此基础上，文章提出了基于PLC的锅炉供热控制系统的总体设计方案，包括系统硬件选型、软件编程、系统调试等方面。
通过本文的研究，期望能够实现对锅炉供热控制系统的优化设计，提高供热系统的控制精度和稳定性，降低运行成本，促进节能减排，为工业生产和居民生活提供更加安全、高效的供热服务。
也为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考和借鉴。
二、锅炉供热系统基础知识锅炉供热系统是一种广泛应用的热能供应系统，其主要任务是将水或其他介质加热到一定的温度，然后通过管道系统输送到各个用户端，满足各种热需求，如工业生产、居民供暖等。
该系统主要由锅炉本体、燃烧器、热交换器、控制系统和辅助设备等几部分构成。
锅炉本体是供热系统的核心设备，负责将水或其他介质加热到预定温度。
其根据燃料类型可分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉等。
锅炉的性能参数主要包括蒸发量、蒸汽压力、蒸汽温度等。
燃烧器是锅炉的重要组成部分，负责燃料的燃烧过程。
燃烧器的性能直接影响到锅炉的热效率和污染物排放。
燃烧器需要稳定、高效、低污染，同时要适应不同的燃料类型和负荷变化。
热交换器是锅炉供热系统中的关键设备，负责将锅炉产生的热能传递给水或其他介质。
热交换器的设计应保证高效、稳定、安全，同时要考虑到热能的充分利用和防止结垢、腐蚀等问题。
基于PLC锅炉燃烧控制系统方案
基于PLC的锅炉燃烧控制系统1 简介燃烧控制系统是电厂锅炉的主要控制系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统和炉膛压力控制系统。
目前，电厂锅炉燃烧控制系统大部分仍采用PID控制。
燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统。
燃烧率控制包括燃料量控制、供气量控制和诱导空气量控制。
每个分控系统采用不同的测控方法。
保证经济燃烧和安全燃烧。
2 控制方案锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应锅炉输出蒸汽负荷的外部要求，同时保证锅炉的安全、经济运行。
锅炉的燃料量、送风量和引风量的控制任务不能分开。
可以使用三个控制器来控制这三个控制变量，但它们应该相互协调才能可靠地工作。
对于给定的出水温度，需要调整鼓风量与供煤量的比值，使锅炉运行在最佳燃烧状态。
同时，炉膛内应有一定的负压，以保持锅炉的热效率，防止炉膛过热向外喷火，以保证人员安全和环境卫生。
2.1 控制系统总体框架设计燃烧过程自动控制系统的方案与锅炉设备类型、运行方式和控制要求有关。
针对不同的情况和要求，控制系统的设计方案是不同的。
单位单元燃烧过程的受控对象被视为一个多变量系统。
在设计控制系统时，充分考虑了项目的实际问题，既保证了操作人员的操作习惯，又最大限度地实施了燃烧优化控制。
控制系统的总体框架如图1所示。
图1 机组燃烧过程控制示意图11徐亚飞，温箱温度PID与预测测控.2004，28(4)：554-5572P 为单位负荷热信号。
控制系统包括：滑动压力运行的主蒸汽压力设定值计算模块（热力系统实验得到的数据，然后拟合成可以通过DCS折线功能块实现的曲线），负荷-送风量模糊计算模块，主汽压力控制。
系统及送风引风控制系统等。
主汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。
2.2 油量控制系统当外部对锅炉蒸汽负荷的要求发生变化时，锅炉燃烧的燃料量也必须相应改变。
燃料量控制是锅炉控制中最基本、最重要的系统。
由于给煤量不仅影响主蒸汽压力，还影响送风量和引风量的控制，还影响汽包内蒸汽蒸发量、蒸汽温度等参数，因此燃料量控制具有重要意义。
燃气锅炉中自控系统的PLC应用
燃气锅炉中自控系统的PLC应用自控系统的运行状态会直接影响锅炉开厂进度，文章中锅炉的自控系统采用了西门子PLC作为主控系统，锅炉自控系统的好坏直接影响装置开厂的进度。
选用西门子PLC控制系统作为锅的主控系统，使得锅炉能够自控完成从点火到稳定出产蒸汽的全过程，并且显示器能够显示整个画面，并进行监控。
应用了PLC装置后系统的运行稳定性以及可靠性都有所提高，文章便针对该系统进行了详细论述。
标签：锅炉；控制系统；PLC；稳定性；可靠性1 系统组成系统的人机交互任务主要通过配置的两台操作员站予以实现，锅炉的监控以及锅炉的辅助设备的监控可以通过该两台操作站予以实现。
相关运行信息在用户组态画面以及标准画面上的显示、汇集是由操作站进行的，运行人员可以通过运行站显示出的机组相关数据监控设备工况。
在整个系统的通讯网络中，每个操作站都是网上的一个点，所有站在组态上完全相同，操作员站虽然在分工上各有不同，但每一个操作员站都能实现设备的工况显示并完成控制。
所有画面在液晶显示屏上均能在1S以内显示完全，并且保证能够在1S以内完成一次数据更新，两次以内的击键次数便能够调用任意一个画面。
通过键盘以及鼠标运行人员能够发出命令，并且执行反应时间在1S以内，而运行人员的指令从发出到执行到液晶屏上显示出信息整个过程的时间应当在2S内完成。
对于指令进行确认以及执行时不会发生由于改变系统负载而造成的延迟现象。
可以从以下几个方面对操作员站基础功能进行介绍：首先，可以对系统中所有的数字以及模拟量进行监视。
其次，对操作指导以及报警进行确认和显示；第三，能够对趋势信息予以获取并建立相应的画面。
第四对驱动装置予以控制，并打印出系统数据报表。
最后，选择控制方式，并对系统相应设定值予以调整。
工程师站的配置主要用于开发程序、诊断系统，并对系统的组态进行控制，编辑修改系统画面以及数据库，同时还对工程师站相关外设予以显示。
具体可以从下面几方面对其功能进行介绍：系统中所有已经定义的画面均能够通过调用显示出来；此外工程师站上的所有趋势图以及画面都能够在操作员站上进行加载，这是建立在通信网络健全的基础之上的。
基于plc的天然气锅炉控制系统设计
摘要目前天然气锅炉的应用越来越广泛，对天然气锅炉的科学研究也越来越多。
为解决我国天然气锅炉产业现状存在的主要问题，采用PLC等控制技术和设备对我国天然气锅炉控制系统进行适当改造。
西门子S7-200系列PLC改造的天然气锅炉控制系统，根据自动控制基本原理实现了锅炉更高效率和更高可靠性的启动、停止、暂停和异常处理；在此控制系统中对锅炉燃烧各项参数等可进行高效检测、校正和调节；其中锅炉水位、压力等参数控制亦可由PLC实现控制。
首先是对天然气锅炉基本结构组成和运行原理进行研究和分析；主要研究WNS型卧式天然气锅炉，根据天然气锅炉控制系统的工艺要求设计控制方案；设置好具体参数，进行PLC的I/O口的估算和分配，选择西门子S7-200系列PLC作为控制系统核心，在此基础上设计出控制系统外部接线图，并对其它组成部件如变频器、电机等进行选择；最后根据系统流程图进行主电路接线图的设计，完成梯形图，最后进行程序的校验和仿真。
关键词： PLC 天然气锅炉汽包水位变频器传感器AbstractAt present the application of gas boiler is more and more widely, also more and more to the scientific research of gas boiler. To solve the main problems of gas boiler industry present situation in our country, such as PLC control technology and equipment for gas boiler control system appropriate reform in our country. Siemens S7-200 series PLC reform of gas boiler control system, based on the basic principle of automatic control to achieve the efficiency of boiler is higher and higher reliability of start, stop, pause and exception handling. In this control system for boiler combustion parameters such as testing, calibration and adjustment can be efficiently; The boiler water level, the parameters such as pressure control can be controlled by the PLC to realize.The first is the basic structure of gas boiler and operation principle of research and analysis; Main research being horizontal gas boiler, according to the technological requirements of gas boiler control system design control scheme; Set specific parameters, PLC I/O port estimates and allocation, selection of SiemensS7-200 series PLC as core control system, on the basis of the designed control system of the external wiring diagram, and the other components, such as frequency converter, motor and so on to choose; According to the flow chart of system for the design of main circuit wiring diagram, ladder diagram, the calibration and simulation of the procedures involved.Keywords:PLC gas boiler steam drum water level frequency converter sensors目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3本设计研究的意图 (2)1.4 本文所做工作 (3)第二章硬件选择及设计 (4)2.1 PLC机型的选择 (4)2.2.1 PLC容量估算 (5)2.2.2 其它器件的选型 (7)2.2.3系统的I/O接口以及硬件接线图 (7)2.3锅炉水位控制图 (11)2.4系统主电路接线图 (12)2.5电机及驱动控制选型 (13)2.5.1 电机及喷气泵的选型 (13)2.5.2 变频器选型 (13)2.5.3 检测元件选型 (14)第三章系统软件设计 (16)3.1 系统流程图 (16)3.2系统控制的梯形图 (17)3.2.1启动 (17)3.2.2 停止 (18)3.2.3 异常自动关火 (19)3.2.4锅炉水位控制` (20)3.3 系统总梯形图 (21)3.3.1系统运行控制 (21)3.3.2系统水位运行控制 (26)第四章锅炉燃烧的分析 (32)4.1 天然气锅炉的基本组成部分 (32)4.2 锅炉系统的结构 (32)4.3天然气锅炉的工作过程 (33)4.4设计方法 (34)第五章锅炉燃烧控制系统的设计 (35)5.1 天然气锅炉系统控制要求 (35)5.2 燃烧过程、水位高低控制 (35)5.3 天然气锅炉系统艺流程 (36)5.4 确定天然气锅炉的设计方案 (36)5.5 工艺参数控制 (37)5.6 总体设计思路 (38)6.1 成果评价 (40)6.2 作用意义 (40)6.3 应用范围和前景 (40)6.4 需要进一步改进之处 (41)参考文献 (41)致谢 (43)基于PLC小区天然气锅炉控制系统设计第一章绪论环境和能源问题是全球关注焦点，我国能源结构和经济发展不相称,能源结构影响国民经济和生活。
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牟岳泰： 硕士 北京市科技计划项目，课题编号： Ｈ０２０５２００３０１２０ 电话： ０１０－６２１３２４３６， ６２１９２６１６（ Ｔ／Ｆ） 《现场总线技术应用 ２００ 例》
图 ２ 现场工作站系统图
中国自控网： ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａ ｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌ．ｃｎ
邮局订阅号： ８２－９４６ ３６０ 元 ／ 年 － １７ －
技 途有： 显示信息； 设定和修改参数； 提供 ８ 个自定义功 能键； 提供密码保护等。
术
３．２ 燃气锅炉控制系统程序设计 ＰＬＣ 程序用梯形图语言编制， 这个程序按照模块
创 化设计， 包括初始化、点火、数据采集、数据处理、故障 报 警 与 故 障 处 理 、停 机 等 程 序 模 块 ， 它 们 各 自 的 功 能
但是由于 ＡＲ 模型仅仅用时延的历史信息预测未 来值， 提供了相对简单的方法预测互联网时延， 它并 没有考虑到诸如路由选择、网络业务量等 其他变量对 预测时延值的影响。这样， 在异常网络时延的条件下 （ 如图 ２ 中时延剧烈波动处） ， 纯粹利用 ＡＲ 模型预测 网络传输时延还不能达到令人满意的效果。
变 频 器 频 率 。压 力 传 感 器 、煤 气 报 警 器 、火 焰 监 视 器 以
及水位传感器是 泵 、变 频 器 和 电 磁 阀 等 组 成 。
人机界面采用西门子的 ＴＤ２００， 使用十分方便， 只
要把它通过连接电缆， 连接到 Ｓ７－ ２００ 上即可。它的用
１ 前言
目前， 人们对环境保护的意识越来越高， 改变供 暖的燃料品种， 燃烧清洁燃料， 是降低空气污染的有 效措施。近几年来， 我国城市燃气结构发生很大变化， 陕北天然气已经进入京津， 渤海天然气已经上岸， 尤 其西气东输工程的实施， 更为燃气锅炉的应用起到了 推动作用。
现在， 一般燃气锅炉的设计效率均能达 到 ９０％左 右， 但在实际运行中， 由于外界环境温度不断变化， 需 要的供热量也因而变化， 如果不调整燃气量， 往往会 造成供热量不足或过量， 造成能源浪费。在这样一种 背景下， 有必要对燃气锅炉的燃气供应进行实时调 节， 提高能源利用率。目前， 世界各国都存在能源短缺 的问题， 我国能源问题更为突出， 因此， 如何使锅炉高 效 、安 全 运 行 是 锅 炉 控 制 系 统 的 重 点 。
摘要： 本 文 简 单 介 绍 了 燃 气 锅 炉 ＰＬＣ 自 动 控 制 系 统 。 本 系 统
根据实际供暖中负荷多变的特点， 采用先进的变频技术和
模糊控制技术， 改变锅炉的燃气量， 使锅炉节能运行。该系
统对提高燃料利用率有明显效果。
关键词： ＰＬＣ； 变频技术； 模糊控制
中图分类号： ＴＰ２７３．５
２ 燃气量控制原理
当需要的热量发生变化时， 我们通过改变进入燃 烧系统的燃气量来改变进入整个系统的能量。图 １ 是 燃气量控制系统图。
其中的关键部件包括稳压 阀、比例调节 阀和变频 器， 它们的作用分别是： 稳压阀的作用是使燃气进入 比例调节阀之前保证压力温定， 使其不受燃气供应管
道压力变化的影响； 比例调节阀采集燃气和空气的压 力信号， 当空气压力变化时， 比例调节阀中的膜片位 置将发生变化， 从而带动阀门关小或开大， 直到达到 一定的比例， 它的作用是保持空气量和燃气量的比例 不受两者压力变化的影响， 从而调整空气燃气比， 即 过剩空气系数， 使锅炉一直运行在最适燃烧区； 变频 器是调节燃气量的主要设备， 由它带动风机， 进入锅 炉系统的空气量与风机的转速成正比， 而风机的转速 与变频器的输出频率成正比， 因此只要改变变频器的
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中 文 核 心 期 刊 《 微 计 算 机 信 息 》（ 测 控 自 动 化 ）２００５ 年 第 ２１ 卷 第 １０－１ 期
ＰＬＣ负 责 接 收 现 场 数 据 采 集 单 元 传 来 的 数 据 ， 控
制 现 场 的 阀 门 、变 频 器 、风 机 和 水 泵 等 执 行 机 构 。 ＰＬＣ
一定的控制算法， 控制变频器频率。在其控制算法上，
我们选择模糊控制算法。
表 １ 控制查询表
由于偏差 ｅ、偏差变化率 ｅｃ 的论域 Ｅ 和 ＥＣ 只有 ９ 级， 覆盖域有限， 控制显得很粗糙， 升温速度较慢， 需 长时间才能进入稳态， 且稳态误差大， 虽然增加论域 中的元素可提高控制精度， 但使计算复杂， 且控制效 果没有明显增强。为了进一步提高控制质量， 减少稳 态误差， 采用了多级模糊控制器， 即参数因子自修正 的模糊控制。多级模糊控制器是将 ｅ 和 ｅｃ 的变动范围 分为嵌套的多个层次， 各层具有不同论域。当系统轨 迹进入某一层时， 控制器就采用所在层的范围作为新 的论域， 并修改偏差 ｅ、偏差变化率 ｅｃ 和控制变化量 ｕ 的量化因子 Ｋｅ、Ｋｅｃ 和比例因子 Ｋｕ。简要控制过程参 见图 ３。
电话： ０１０－６２１３２４３６， ６２１９２６１６（ Ｔ／Ｆ） 《变频器与软启动器应用 ２００ 例》
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中 文 核 心 期 刊 《 微 计 算 机 信 息 》（ 测 控 自 动 化 ）２００５ 年 第 ２１ 卷 第 １０－１ 期
出了 ＡＲ 模型预测互联网时延的预测误差曲线。从图 ４ 中可以看出， 除少量数据包之外（ 异常网络时延条件 下 发 生 ） ， ＡＲ 模 型 达 到 理 想 的 预 测 效 果 。 经 统 计 ， ７８．３％ 的 时 延 预 测 值 预 测 误 差 在 ５％ 以 内 ， 仅 仅 有 ６．７％的预测值预测误差超过 １０％。 因此， ＡＲ 模 型提 供了一种有前途的互联网时延预测方法。
新 是： 初始化模块用来设置初始状态参数。
点火模块用来执行锅炉点火这个特殊动作。
数据采集模块采集各个温度参数， 以便作出判
断。
故障报警与处理模块是比较重要的一部分， 它判
断系统是否正常工作， 并在出现故障时发出声光报警
信号并在人机界面 ＴＤ２００ 上显示。
数据处理程序模块是最主要的部分。它根据采集
到的室外温度、回水温度、炉水温度和出水温度， 依据
控制系统
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燃气锅炉的 ＰＬＣ 自动控制系统
Ｔｈ ｅ Ｇａ ｓ Ｂｏ ｉｌｅ ｒ ｗ ｉｔｈ ＰＬＣ Ａｕ ｔｏ ｍ ａ ｔｉｃ Ｃｏ ｎ ｔｒｏ ｌ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ
（北京工业大学）牟岳泰 许东来 赵永军 陈平
Ｍｏｕ ，ｙｕｅｔａｉ Ｘｕ ，ｄｏｎｇｌａｉ Ｚｈａｏ ，ｙｏｎｇｊｕｎ Ｃｈｅｎ ，ｐｉｎｇ
技 误差， 寻求更佳的非线性时延预测算法将是今后研究 的主要方向。
术
创
新
Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ － ｂａｓｅｄ ｐｅｒｓｏｎａｌ ｒｏｂｏｔ ［Ｊ］． Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｒｏｂｏｔｓ， ２００１，１０：１３５－ １４７． ［３］Ｂｒａｄｙ， Ｋ．， Ｔｚｙｈ Ｊ． Ｔ．： Ｉｎｔｅｒｎｅｔ － ｂａｓｅｄ ｒｅｍｏｔｅ ｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ ［Ｃ］． Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， １９９８： ６５ － ７０． ［４］王晓峰，吴平东，任长清．基于 ＴＣＰ／ＩＰ 的远程控制系统中动态补偿器的 仿真研究［Ｊ］． 北京理工大学学报，２００２，２２（６）：６９５－ ６９８． ［５］陈 虹，史 旺 旺．基 于 因 特 网 远 程 控 制 的 延 时 预 测 的 改 进 Ｓｍｉｔｈ 补 偿 算 法的研究［Ｊ］．计算机应用研究， ２００４， ２１（９）７５－ ７８． ［６］任长清，吴平东，王晓峰．基于互联网的液 压 远 程 控 制 系 统 延 时 预 测 算 法研究［Ｊ］．北京理工大学学报，２００１，２２（１）：８５－ ８９． ［７］姚 天 任，孙 洪．现 代 数 字 信 号 处 理［Ｍ］．武 汉：华 中 理 工 大 学 出 版 社，１９９９．
由 以 上 的 分 析，我 们 可 得 出 结 论：在 时 延 变 化 不 太 剧烈、稳定性比较好的情况下，可采用 ＡＲ 模型来进行 互联网传输时延预测并可取得很好的预测效果； 然而 在 时 延 随 机 性 非 常 大 、时 延 图 波 动 明 显 、具 有 强 烈 非 线性的情况下， 纯粹的 ＡＲ 模型将会带来较大的预测
４ 模糊控制算法
４．１ 模糊控制算法原理 模糊控制是基于模糊条件语句描述的语言控制 规则， 根据模糊推理和模糊判决， 查询模糊控制表， 解 模糊， 得到精确的控制量。模糊控制器设计为双输入 单输出二维模糊控制器。输入量分别是温度的偏差 ｅ 及偏差变化率 ｅｃ，输出是变频器频率变化信号 ｕ。根据 控制系统得输入输出特性， 制定控制查询表， 如表 １： 其简单过程为： 对采集来的数据进行计算， 求出 ｅ 和 ｅｃ， 分别利用量化因子 Ｋｅ 和 Ｋｅｃ 量化为模糊量 Ｅ 和 ＥＣ， 由模糊判决 得到模糊控制 变化量 Ｕ， 经比 例 因 子 Ｋｕ 反量化后输出精确输出变化量 ｕ。 ４．２ 多级模糊控制
据以及各种开关量。现场数据采集系统由温度传感
器 、压 力 传 感 器 、煤 气 报 警 器 、火 焰 监 视 器 、水 位 传 感
器等组成。其中， 模拟量输入／输出模块采用西门子的
ＥＭ２３５ 模块， 模拟量输入模块采集各种传感器送来的
４￣２０ｍＡ 信号， 模拟量输出模块输出 ０￣１０Ｖ 信号， 控制
文献标识码： Ｂ
文章编号：１００８－ ０５７０（２００５）１０－ １－ ００１７－ ０２
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｇａｓ ｂｏｉｌｅｒ ｗｉｔｈ ＰＬＣ ａｕｔｏ－ ｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ， ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｖｅｒｓｅ ｌｏａｄ， ｗｈｉｃｈ ａｄｏｐｔｓ ａｄ－ ｖａｎｃｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈ－ ｎｉｑｕｅ， ｃｈａｎｇｅｓ ｇａｓ ｆｌｕｘ， ｍａｋｅ ｂｏｉｌｅｒ ｒｕｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｅｎｅｒｇｙ． Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｏｐｉｔｉｏｕｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｆｕｅｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： ＰＬＣ； Ｆｒ ｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｖｅｒ ｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ； Ｆｕｚｚｙ Ｃｏｎｔｒ ｏｌ