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PLC和变频器在锅炉给水控制系统中的应用摘要：文章主要对PLC控制的变频调速锅炉给水系统进行了详细阐述，通过PID运算将变频器的输出频率进行逻辑控制，从而完成闭环自动调节流量变量给水工作，实现锅炉给水控制的目标。
将系统规划与系统组成进行完善，并详细讲解了系统的硬件结构。
关键词：PLC；变频器；锅炉给水控制系统；应用引言在供热设备当中，应用最为广泛的动力设备就是锅炉，其功效是将燃料中的贮能通过燃烧变成所需要的热能，在利用蒸汽或者热水的方式输给其他设备。
锅炉系统是否安全稳定运行主要取决于过锅炉给水系统的工作效率，因为锅炉运行的效率低、资源损耗量大、周围环境差、工作人员工作量大以及自动化程度低等问题，导致锅炉系统在运行方面出现一些问题。
为了解决这类问题，首先就要提升锅炉的自动化程度，将PLC和变频器应用到锅炉给水控制系统当中，提高锅炉的运行效率。
1.锅炉给水系统的主要结构PLC、变频器、补水箱、传感器、补水泵以及锅炉本体是锅炉给水系统的重要组成部分。
系统结构的主控单元是PLC，被控原件是变频运行的补水泵，感应水位变化的器件是传感器，锅炉内水位变化的数据是控制参数的核心，控制算法使用的是PID控制。
PLC是利用传感器来读取锅炉内水位的变化情况，并将数据保存下来，在通过PID控制器以及算法规则对变频器的输出情况进行掌控，进而调整水泵电机的运转速度，更好的掌控锅炉内的水位，实现维持水位恒定与节约的目标。
如图1所示，锅炉给水系统结构图。
图1 锅炉给水系统结构图2.电气控制系统主电路图手动控制与自动控制是电气控制系统的主要模式。
手动控制模式是在变频器出现故障问题时使用的模式，变频控制模式是当系统恢复常态时使用的模式。
电气控制系统主要有两台补水泵电动机，控制模式使用的是变频器一拖二的形式，使得可变频与工频能够自行调节。
电气控制系统的工作原理为：当系统在工作过程中，1#泵变频处于运行状态，2#泵处于静止状态。
一旦系统勘察到锅炉水位与标准水位相比偏低，那么就要提升变频器的输出频率，当提升到最高点时，1#泵转换为工频运行，2#泵变频开始工作。
PLC在锅炉控制系统中的作用锅炉是工业生产中常用的热力设备，它负责将水或其他流体加热到所需温度，以满足生产过程中的热能需求。
为了保证锅炉能够高效、稳定地运行，控制系统的作用至关重要。
其中，可编程逻辑控制器（PLC）在锅炉控制系统中扮演着重要的角色。
一、PLC简介PLC是一种专门用于工业控制的计算机设备，它能够根据预先编写好的程序，对锅炉的各个部分进行自动控制。
PLC通常由CPU、输入输出模块和通信模块等组成，具备可编程、可扩展、可靠性高等特点。
二、PLC在锅炉控制系统中的应用1. 温度控制在锅炉中，温度控制是至关重要的，它直接影响锅炉的稳定性和效率。
PLC可以通过外部温度传感器获取实时温度数据，并对锅炉的加热器、循环泵等设备进行控制，以确保锅炉水温始终保持在设定范围内。
2. 压力控制锅炉的压力也是需要进行精确控制的参数之一。
过低的压力可能导致供热不足，过高的压力则可能引发爆炸等安全隐患。
PLC可以通过传感器实时监测锅炉的压力，并根据设定值自动调节燃烧器的工作状态，以保证锅炉的压力在安全范围内。
3. 水位控制锅炉的水位是影响锅炉正常运行的重要因素。
若水位过低，锅炉的加热管壁可能过热而损坏；若水位过高，又可能导致锅炉溢水。
PLC可以通过水位传感器监测锅炉的实时水位，并控制进水和排水设备的开关，以保持水位在安全范围内。
4. 烟气排放控制锅炉燃烧过程中会产生大量烟尘和有害气体，对环境造成污染。
PLC可以通过烟气传感器监测烟气的成分和排放浓度，并根据环保要求调整燃烧器的工作状态，以减少污染物的排放。
5. 故障诊断与报警锅炉系统中可能会出现各种故障，如传感器失效、设备故障等。
PLC可以通过自动检测和诊断系统中的故障，并根据设定的规则进行报警。
这样可以帮助运维人员及时发现和解决问题，保证锅炉的正常运行。
三、PLC在锅炉控制系统中的优势1. 稳定性高：PLC具备高性能的计算能力和稳定的特性，可以保证对锅炉各个参数的精确控制，提高系统的稳定性。
PLC在锅炉房供煤系统上的应用事迹材料供煤控制系统是锅炉房十分重要的支持系统，它是保证机组稳发满发的重要条件。
本文介绍锅炉房供煤系统采用PLC集中控制，在锅炉房操作室就能完成整个上煤、配煤过程的操作，实现了整个供煤系统自动化。
PLC；锅炉房；供煤系统；自动控制供煤控制系统是锅炉房十分重要的支持系统，它是保证机组稳发满发的重要条件。
一般煤场工作环境恶劣、人工作业劳动强度大，通讯难以畅通，而利用现代成熟技术PLC和现代总线网络通讯可以实现其自动控制。
基本情况：某煤矿公司锅炉房负责生产辅助设施及冬季生活区供暖，锅炉房安装蒸汽锅炉3台；其中，SLZ10-1.25-AII 型10t蒸汽锅炉2台，SLZ15-1.25-AII型15t蒸汽锅炉1台。
10t锅炉耗煤量2t/h，15t锅炉耗煤量3.4t/h，若人工上煤，工人劳动强度大，且供煤速度慢，有时出现供煤不足的事故，人工上煤已不能满足锅炉对煤的需要量。
一般在锅炉房前设储煤场地，不仅占用场地空间大，而且影响环境；锅炉上煤系统为斗式提升机提升至锅炉煤仓或配煤皮带机，但是斗式提升机上煤还是需要人工喂煤，如果煤场内的煤离提升机较远时，还要人力用车推至斗式提升机内或用铲车运煤，人工推煤劳动强度大。
因此供煤系统实现全自动化上煤很有必要。
以上规模的锅炉房，需设3个储煤漏斗仓，漏斗仓下安装一部26B型刮板输送机，26B刮板运输机小时运输量为30T，配用电动机功率13KW。
锅炉房上煤设备为一台HL400斗式提升机，提升机小时运输能力为30T/h，配用电动机功率5.5KW，锅炉前上方设钢结构水平配煤皮带机平台，高度为6m，宽度为5m；配煤皮带机型号为TD75 500/3，皮带宽度为500mm，长度为19m，速度为1m/s，小时运输量为50t。
设计中，供煤系统采用PLC集中控制，在锅炉房操作室就能完成整个上煤、配煤过程的操作，实现了整个供煤系统自动化。
在各台锅炉前漏斗仓上安装有高、低煤位传感器，当仓内煤量减少，达到最低位时，低煤位传感器发出信号，配煤皮带机起动，然后电动卸料器动作，斗式提升机起动，最后仓下刮板运输机起动，整个上煤过程开始，刮板运输机将斜坡储煤漏斗仓中的煤运至斗式提升机，斗式提升机将煤提升后卸入水平配煤皮带机，经配煤皮带机进入锅炉漏斗仓。
(附件)Xx 技学院（2012 届）本科毕业设计题目：PLC在燃油锅炉控制系统中的应用专题：PLC的硬件和软件设计专业：电气工程及其自动化班级：电气BG082 姓名：xx 学号：xx指导教师：杨丽君说明书页，图纸张，专题页，译文页PLC在燃油锅炉控制系统中的应用摘要本文着重介绍由PLC组成的燃油锅炉控制系统，适用于配用各种进口及国产燃烧器的燃油锅炉，对锅炉实行全自动控制，包括锅炉水位、蒸汽压力、燃烧系统的参数检测、指示、报警、调节等进行控制。
用PLC控制燃油锅炉的启动、停止、出现异常情况时能暂停且异常消失后能自动按起燃顺序重新工作。
燃油经燃油预热器预热，由喷油泵经喷油口打入锅炉进行燃烧。
燃烧时，鼓风机送风；喷油口喷油；点火变压器接通(子火燃烧)；瓦斯阀打开(母火燃烧)，将燃油点燃。
点火完毕，关闭子火与母火，继续送风、喷油，使燃烧持续。
锅炉的进水和排水分别由进水阀和排水阀来执行。
上、下水位分别由上限、下限水位开关来检测。
蒸汽压力由蒸汽压力开关来检测。
关键词：PLC，燃油锅炉，自动控制系统PLC in the boiler control system applicationAbstractThis paper is composed of PLC control system applicable to fuel boilers with various kinds of imported and domestic burner fuel boiler, to implement fully automatic boiler control, including the boiler water level, steam pressure, combustion system parameters detection, indication, alarm, regulation and control. Using PLC to control fuel boiler start, stop, pause and abnormal situation abnormalities disappeared after automatically according to the ignition sequence to work.Fuel passes through the fuel preheater for preheating, consists of an injection pump by fuel injection port into the boiler combustion. Combustion air supply, air blower; injection port fuel injection; ignition transformer is switched on (a fire ); gas valve is open ( the mother fire burning, will be fuel ignition ). Ignition is off the child and mother fire, fire, continue to air, fuel, the combustion duration. Boiler water feeding and draining from the water inlet and outlet valves to perform. On the lower level, respectively by the upper, lower water level switch to detect. Steam pressure by the steam pressure switch to detect..Key words: PLC, oil-fired boiler, automatic control system目录1绪论 (1)1.1 选题背景和研究意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.2.1 燃油锅炉基本组成部分 (3)1.2.2 锅炉的工作过程 (4)1.2.3油锅炉运行示意图 (5)1.3 认识可编程控制器（PLC） (6)1.3.1PLC在燃油锅炉系统中的控制要求 (7)2 控制系统方案选择 (8)2.1 控制系统方案选择 (8)2.1.1 PLC控制系统与继电控制系统相比较 (8)2.1.2 PLC控制系统与微型计算机控制系统的比较 (9)2.2 控制系统方案论证 (10)3 PLC控制系统硬件设计 (11)3.1 PLC的机型选择 (11)3.1.1 PLC的型号选择 (16)3.1.2 I/O地址分配.................................................................... 错误！未定义书签。
锅炉控制及PLC应用引言锅炉是一种广泛应用于工业和供暖领域的设备，其控制系统的优化对于提高能源利用效率、确保运行安全具有重要意义。
可编程逻辑控制器（PLC）作为一种自动化控制设备，具有高可靠性、灵活性等特点，在锅炉控制系统中发挥着重要作用。
本文将介绍锅炉控制的基本原理和实现方式，以及PLC在锅炉控制中的应用和优势。
锅炉控制锅炉控制的主要目标是保证蒸汽或热水供应的稳定，同时最大化能源利用效率。
为实现这一目标，锅炉控制系统应包括传感器、执行器和控制器。
1、传感器：用于监测锅炉的关键参数，如压力、温度、液位等。
这些传感器将实时数据传输到控制系统，以便进行相应的调整。
2、执行器：接受控制器的指令，并调节锅炉的各个部件，如燃烧器、泵等。
执行器的类型和数量取决于锅炉的类型和规模。
3、控制器：根据传感器的输入数据进行计算和决策，向执行器发出调节指令，以保证锅炉运行在最佳状态。
控制器可以是简单的继电器逻辑控制，也可以是较复杂的计算机控制系统。
PLC应用PLC作为一种专门为工业控制设计的计算机，具有高可靠性、灵活性和易于维护等特点。
在锅炉控制中应用PLC，可以提高控制系统的可靠性和自动化水平。
1、PLC选型：根据锅炉控制系统的需求，选择适当型号和品牌的PLC。
选型时应考虑PLC的处理能力、输入输出接口数量和类型、编程功能等因素。
2、程序设计：利用PLC编程语言编写控制程序，实现锅炉控制系统的各种功能。
程序应包括数据采集、数据处理、控制算法、输出调节等环节。
3、系统集成：将PLC与锅炉控制系统中的其他设备（如传感器、执行器等）进行连接和调试，确保整个系统能够协调工作。
注意事项使用PLC进行锅炉控制时，应注意以下问题：1、可靠性：PLC是工业控制领域的高可靠性设备，但仍然需要其可靠性。
选择高质量的PLC和可靠的硬件设备，以及进行合理的程序设计，可以确保控制系统的可靠性。
2、安全性：锅炉是一种具有较高风险的设备，因此PLC控制系统的安全性非常重要。
PLC在锅炉控制中的应用作者：孙鹏来源：《中国科技博览》2017年第13期[摘要]伴随着我国国民经济发展驶入快车道，以及工业逐步实现现代化，作为现代能源的重要转化设备锅炉，在现代工业中依旧扮演着重要角色。
现阶段为了更加高效的利用能源，促进能源转化，避免环境污染、资源浪费，在锅炉的控制与管理上需要更加科学合理的措施。
可编程序控制器（Programmable logic contoroller）简称PLC，这一依靠计算机终端控制的高科技设备在锅炉控制中扮演着重要角色，但是在实际应用的过程中也存在着一些不足，使得可编程序控制器这一技术难以进一步发展广泛，更有甚造成了不必要的经济损失，所以必须要对PLC 在锅炉控制与管理的应用上认真研究与总结，本文对此进行了深入细致的分析和探讨。
仔细分析了PLC的功能与特性，设计了控制系统的硬件组成。
在实践中，验证了本套控制系统控制性能优良，可靠程度高。
[关键词]PLC、锅炉控制、应用中图分类号：TK223.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0377-011 PLC及其优越性简介Programmable logic contoroller中文译为可编程序控制器，简称PLC，其核心是微处理器，是工业生产中用于控制的计算机设备，由于可编程序控制器的关键技术就是微机技术，因此PLC既具备逻辑控制性能，又具有数据处理、计算等微机具备的基本功能。
现阶段社区供暖采用的锅炉必须进行精确的实时控制，然而当前仍有部分锅炉设备采用较为落后的继电器逻辑控制。
继电器逻辑控制自动化程度不高，绝大多数操作需要手工完成，所能完成的逻辑控制功能极少，程序的模拟数量不能很好的控制，即使锅炉的开关可以控制，但是其电气线路复杂，性能得不到保证，且维修繁琐，实际锅炉系统控制中每台炉就需要一套继电器控制系统，然而本文所介绍的可编程控制器设计的控制系统则是在集中供热系统的基础上实现了系统的自动控制功能，而且整套系统的控制是经过优化处理。
PLC在锅炉控制中的应用鞍山市热力设计研究院郭轶1 引言可编程序控制器(Programmable logic contoroller)简称PLC，是以微处理器为核心，用于工业控制的计算机，由于PLC广泛采用微机技术，使得PLC不仅具有逻辑控制功能，而且还具有了运算、数据处理和数据传送等功能。
目前城市供暖的锅炉在启停和运行的过程中都需要精确的实时控制，大多数锅炉系统的控制还采用继电器逻辑控制。
这类系统自动化程序很低，大部分操作还是由手动来完成，只能处理一些开关量问题，无法处理系统的模拟量，即使控制一些开关量，其电气线路复杂，可靠性不高，不便维护，实际锅炉系统控制中每台炉就需要一套继电器控制系统，而采用西门子S7-300系列可编程控制器设计的控制系统实现了在某集中供热锅炉房的系统自动控制，并且实现了整个系统的优化控制。
2 系统硬件构成上位计算机系统硬件部分采用siemens台式工控机，上位监控组态软件采用siemens公司wincc进行组态。
热源部分的控制系统采用siemens公司的PLC可编程控制器S7-315-2DP，通过PLC自带的MPI 通讯接口与上位工控机相连。
利用TCP/IP 网络通过组件实现数据共享和分布式数据库，锅炉房各模块及水处理间控制模块间通过ProfiBus现场总线相连。
热力站的数据采集系统采用siemens公司的S7-200系列PLC，通过MODEM市话拨号的方式以9600BPS的速率与控制中心相连，热力站数据通过siemens触摸屏，可在热力站当前显示，系统硬件图如图1。
3系统的功能3.1监控功能系统在运行过程中，上位机将下位机采集上来的锅炉运行数据和热力站传送上来的运行参数进行实时处理，通过上位机的分析，判断，实现对现场温度、压力、液位、流量、烟气含氧量等工艺过程参数的模拟动态显示，通过下位机的反馈至上位机的信号实现对现场仪表、风机、水泵及上煤系统运行状态的监控。
现场通过上位机手动和自动切换，实现风机，水泵的启、停控制。
PLC控制在锅炉燃烧系统中的应用摘要锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而锅炉燃烧系统的有效控制是保证供气压力稳定、燃烧过程经济及运行安全可靠的重要保障，要实现锅炉燃烧系统的有效控制，必须根据锅炉负荷不断调节燃料量与送风量来保证燃烧所供热负荷与外界使用并达到经济燃烧，此时炉膛负压必随之变化，调整引风量以适应之。
由于锅炉的燃烧是一个复杂的过程，各调节参数(如燃料量、送风量、引风量)和被调节参数(如蒸汽压力、烟气含氧量、炉膛负压)之间存在着错综复杂的关系，它们又受燃料品质及运行状况等干扰的影响，因此仅靠传统的人工调节方式无法达到燃烧工况的要求。
而且各人水平、经验也参差不齐，适应不了生产工艺和现代企业管理的要求。
本设计阐述了应用PLC对锅炉燃烧系统进行自动控制，通过对PLC控制原理及燃烧控制方案的分析，认为应用PLC 控制系统对传统工业锅炉燃烧控制进行改造，对于企业节能降耗，提高锅炉运行安全可靠性，减少运行人员劳动强度和用工人数，提高锅炉运行整体管理水平大有好处。
关键词：工业锅炉；PLC自动控制；节能降耗PLC control in the application of boilercombustion systemAbstractThe problem about boiler of modeling and control has been the focus of attention. And the combustion system effective control is to guarantee the supply pressure stability, combustion economic and safe and reliable running. To implement an efficient combustion system control, we must constantly adjusting boiler fuel consumption and air supply under load to ensure that the heating load with the outside world to use and economical combustion. Furnace pressure will change with time, adjusting the air volume to meet the guidelines. As the combustion of boiler is a complex process. And there are a complex relationship between the adjustment parameters (such as fuel consumption, air supply, air flow lead) and the adjustable parameters (such as steam pressure, oxygen content in the flue gas, furnace pressure). They are also affected by fuel quality and the health effects of such interference, so only on the traditional manual adjustment mode does not meet the requirements of the combustio n conditions. And people’s level, experience recognizing, adapt the production process and the requirements of modern business management. The article gives the PLC on system for automatic control. Through the PLC control principles and combustion control methods, we argue that the transform of PLC control system on the traditional industrial combustion is good at heating energy enterprises, improving the boiler operation safety and reliability, reducing our labor and employment for the operating personnel, increasing the number of overall management of the boiler operation.Key words:industrial boiler, PLC automatic control, energy conservation目录摘要 (I)Abstract (I)目录 (II)1 绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2 锅炉燃烧控制系统的国内外发展现 (1)1.2.1 锅炉燃烧控制系统发展简介 (1)1.2.2 锅炉燃烧控制策略研究现状 (2)1.3 PLC控制在国内外的发展近况 (2)1.4 本课题研究内容 (3)2 锅炉燃烧系统设计 (4)2.1 锅炉的工作过程简介 (4)2.2 锅炉燃烧系统简介 (5)2.2.1 锅炉燃烧系统工艺 (5)2.2.2 锅炉燃烧控制系统要求 (6)2.3 锅炉燃烧控制系统设计 (6)2.3.1 锅炉燃烧控制系统结构 (6)2.3.2 锅炉燃烧控制总体框架 (7)2.3.3 燃料子系统设计 (7)2.3.4 送风子系统设计 (8)2.3.5 引风子系统设计 (8)3 锅炉燃烧控制系统硬件部分设计 (10)3.1 可编程控制器（PLC）简介 (10)3.1.1 可编程控制器（PLC）工作原理 (10)3.1.2 可编程控制器的主要特点 (11)3.2 可编程控制器（PLC）选型 (11)3.2.1 可编程控制器CPU选择 (11)3.2.2 模拟量输入/输出扩展模块 (12)3.3 PLC及其扩展模块接线 (12)3.3.1 PLC I/O地址分配表 (12)3.3.2 PLC及其模块接线 (12)3.4 变频器 (13)3.4.1 变频器基本结构 (14)3.4.2 变频器驱动风机原理 (15)3.4.3 变频器选择 (16)4 锅炉燃烧控制系统软件部分设计 (17)4.1 Step7软件简介 (17)4.2 PLC系统的软件设计 (18)4.2.1 控制算法流程 (18)4.2.2 梯形图 (19)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录梯形图 (27)1绪论1.1课题研究背景及意义锅炉是工业生产中普遍使用的动力设备，是能源转换的重要工具。
基于PLC的热水锅炉自动化操纵系统引言】目前，我国很多在运行的锅炉都存在自动化水平不高、效率低和环境污染严峻的问题，因此实现锅炉的自动操纵具有重要的意义。
PLC自动化系统采纳模块化设计，程序也采纳模块化设计，且每个模块都可以单独的优化，以便于整个系统的升级、操纵治理和日后的维护，保证了系统的可开发性，和有良好的可扩充性，发挥系统的最大性价比。
正文】热水锅炉的工作原理是通过煤的燃烧，将锅炉中的水加热，并将加热到一定程度的热水通过增加迫使其流出，为外界供暖。
操纵系统需要根据工艺需求实时的调整燃烧系统。
按工艺要求，自控程序分锅炉负荷操纵（燃烧自动操纵）、循环泵自动操纵和补水定压操纵等几部分。
其中水系统（循环泵、补水泵）操纵相对比较简单，负荷操纵较为复杂，以下是XX对热水锅炉及机组总结出的负荷操纵的操纵方案。
1.锅炉负荷操纵锅炉负荷操纵的目的是：根据供暖需求的热量，通过一系列中间操纵环节操纵锅炉的供回水温度和流量，使住户处的室内温度达到并维持在合适的温度值，且锅炉运行在节能状态。
当供暖面积一定时，出水流量基本就不变了，所以因为室外温度的变化，所需的热量主要就通过改变供回水温差来实现。
理论上，锅炉负荷操纵应该操纵总XX供回水温差，因为温差可以直接反映出供热质量，温差太大或太小都说明供热质量不很理想。
但实际上，负荷操纵是根据总XX供水温度操纵的，因为总XX回水温度测量存在滞后性，一般就直接采纳供水温度操纵，这也可以更直接反映出锅炉的燃烧情况，使燃烧过程维持在一个动态平衡上，以达到节能的效果。
所以，负荷操纵就是总XX供水温度操纵。
如下图1所示，前提是供暖面积一定，出水流量是一定的，室外温度的变化直接影响用户需要的热量，直接受控对象是出水温度，主要的操纵方式有三种：手动操纵、恒温操纵和温度曲线操纵。
图1 负荷操纵框图1、手动操纵手动操纵是由司炉工根据经验手动给定各执行机构的操纵参数，根据供、回水温度的实际值来衡量当前供暖情况。
PLC在工业锅炉自动控制系统中的应用
1 引言
锅炉是发电厂及其它工业企业中最普遍的动力设备之一，它的功能是把燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备。
目前，国内大多数工业锅炉都是人工控制的，或简单的仪表单回路调节系统，燃料浪费很大。
工业锅炉作为一个设备总体，有许多被控制量与控制量，扰动因数也很多，许多参数之间明显地存在着复杂的耦合关系。
对于工业锅炉这个复杂的系统，由于其内部能量转换机理过于复杂，采用常规的方式进行控制，难以达到理想的控制效果，因此，必须采用智能控制方式控制，才能获得最佳控制效果。
2 系统的组成
系统运行的示意图如图1所示。
图1 系统运行示意图
由图1可知，燃料和空气按一定比例进入燃烧室燃烧，产生的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，经负荷设备调节阀供给负荷设备使用。
与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱排入大气。
锅炉是个较复杂的调节对象，为保证提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，生产过程各主要工艺参数必须加以严格控制。
主要调节项目有;负荷、锅炉给水、燃烧量、减温水、送风等。
主要输出量是:汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。
这些输入量与输出量之间是互相制约的，例如，蒸汽负荷变化时，必然会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化;燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、空气量和炉膛负压等。
对于这样复杂的对象，工程处理上作了一些简化，将锅炉控制系统划分为若干个调节系统。
主要的调节系统有:
(1) 汽包水位调节系统
被调量是汽包水位，调节量是给水流量，它主要考虑汽包内部物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在工艺允许范围内。
(2) 过热蒸汽温度调节系统
维持过热器出口温度在允许范围之内，并保证管壁温度不超过允许工作温度。
(3) 燃烧调节系统
使燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要;使燃料量与空气量之间保持一定比例，以保证经济燃烧;使引风量与送风量相适应，以保持炉膛负压稳定。
这里将讨论锅炉汽包水位调节系统、燃烧调节系统及蒸汽温度调节系统。
2.1 系统的检测信号及锅炉的控制任务
锅炉设备的检测信号包括:蒸汽流量、汽包水位、汽包蒸汽压力、加水量、炉膛负压、鼓风量、烟气含氧量、当已知检测信号的情况下，锅炉的控制任务是:在用户蒸汽机需要的情况下，PLC控制加水阀、输煤量、鼓风量与引风量，使保持锅炉汽包水位稳定，蒸汽压力稳定，炉膛负压稳定，烟气稳定，使燃料能量最充分地燃烧，以取得最大的热效率。
2.2锅炉的主要控制流程
(1) 锅炉水位控制流程
水位自动控制的主信号为水位差压变送器输出的信号。
前馈信号可以
取水压力的变化，以补偿给水母管的压力波动;取蒸汽流量的变化，以补偿负荷的波动。
其控制框图如图2所示。
图2 锅炉水位控制系统
(2) 蒸汽温度控制系统
为控制过热蒸汽的出口温度，设有表面式或喷水式减温器。
增加进入减温器的水量即降低主蒸汽温度。
该回路的主要信号是主蒸汽温度。
前馈信号可以取减温器前的蒸汽温度，还可以取给水流量。
对表面式减温器，主蒸汽温度的变化和经过减温器的给水量有关，因而与水位控制有耦合作用，即水位波动而调节给水阀时会影响到主蒸汽温度。
因主蒸汽温度变化而调节减压阀也影响到水位。
为此，设有分配阀。
由此可知，给水阀、减压阀的分配控制是耦合的，要采取解耦措施才可以使水位和蒸汽温度能控制在允许的偏差范围内。
蒸汽温度的控制流程图见图3所示。
图3 蒸汽温度的控制框图
(3) 锅炉燃烧过程控制
对抛煤机倒转链条炉来说，燃烧自动控制包括控制主蒸汽压力和最佳的燃烧工况。
通常根据主蒸汽压力的变化控制给煤量并控制炉排转速来控制煤在炉膛中的燃烧时间，当给煤量变化时，要相应地改变一次风和二次风，使不完全燃烧损失和排烟损失之和为最小，即锅炉燃烧效率为最高。
氧化镐可用来测量烟气中含氧量。
可由含氧量来判断燃烧工况是否处于最佳状态。
另一种方法为根据该炉实际燃烧的情况，找出煤量和风量在不同负荷下的关系曲线，把它存在计算机中，按这一经验曲线进行燃烧自动控制，当煤种或运行工况有较大变化时，可重新设置这一曲线。
另外可按智能控制和专家控制的方法自动寻找最佳的燃烧工况。
锅炉燃烧过程控制的流程图见图4。
图4 锅炉燃烧过程控制系统
该系统根据主蒸汽压力来控制给煤量，并取蒸汽和汽鼓压力的变化为前馈量。
PLC输出到给煤机的信号作为炉排转速的控制信号，并作为一次风的前馈信号。
一次风的控制算法有三种:
·一种是按氧量仪进行控制;
·威另一种按风煤比的关系曲线进行控制;
·第三种为按智能控制算法进行自寻优控制。
PLC输出给一次风执行器的信号也作为二次是按风的控制信号及引风控制的前馈信号。
引风门的控制可使炉膛负压控制在微负压状态，既不使炉膛内的烟灰喷出炉外，又不使大量冷空气漏入炉内，影响锅炉效率。
3 PLC控制系统结构
3.1 PLC控制系统的组成
PLC控制的结构如图5所示。
控制设备选用德国SI-EMENS公司的PLC 系列可编程序控制器。
系统配有一台上位机和一台下位机。
通过数据通讯网络，彼此相连。
下位机的CPU模板采用PLC SIMATIC S7可编程控制器，上位机采用台湾研华公司的工业控制机IPC。
图5 PLC控制系统的结构图
系统配置的软件有S7-400编程软件和SIMATIC WinCC全面开放的新一代人机界面监控软件。
STEP 7-400用于PLC的编程、调试和生成各种程序文档，SIMATIC WinCC用于实现人机接口功能。
锅炉控制系统由锅炉本体，一次仪表、微机、手/自动切换操作器、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力，流量，氧量，转速等热工参数转换成电压、电流或电阻值输入PLC。
手/自动切换操作部分:手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机及阀等，自动时由PLC发出控制信号经执行部分进行自动操作。
PLC 对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制，以保证锅炉正常可靠地运行。
除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行PLC系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及常规报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的，以免锅炉
发生重大事故。
3.2 燃烧过程的模式识别与智能控制
燃烧过程的模式识别与智能控制结构图如图6所示:
图6 燃烧过程智能控制结构图
这里给定量为给煤量、送风量、引风量等;被控量为蒸汽温度、蒸汽压力、烟气含氧量、炉膛压力蒸汽流量等。
本系统设计了一个专家控制器。
(1) 专家控制器的基础是知识库
专家控制器由经验数据库和学习与适应装置组成。
图6所示的为工业锅炉燃烧专家控制器的结构框图。
图6中知识库用于存入有关工业锅炉燃烧过程控制的专家知识，包括有经验的锅炉操作人员和控制工程师手动操作调整的综合经验与判断能力。
其中经验数据库主要存储经验和事实数据，学习与适应装置的功能是根据在线运行获取的信息补充或修改知识库的内容，对锅炉热效率进行自学习寻优。
锅炉专家控制器在某一工况下，可以通过改变鼓风量，搜索到锅炉燃烧热效率的最高点，按此时的最佳风煤比设定鼓风量、抛煤机转速和炉排转速并把这些数据补充到知识库中，从而可以实现锅炉的节能经济运行并改善系统的动态特性。
(2) 建立知识库
建立知识库的主要工作是如何表达已获取的知识。
专家控制器的知识库用产生式规则建立，其中每条规则都可以独立地增删修改，使知识库的内容便于更新。
控制规则集是被控过程的各种控制模式和经验的归纳和总结，当规则条数不多，搜索空间很小时，推理机构可以采用向前推理方法，逐次判断各规则的条件，满足则执行，否则继续搜索。
(3) 特征识别与信息处理
这部分的作用是实现对信息的提取加工，为控制决策和学习适应提供依据。
它包括抽取动态过程的特征信息、识别系统的特征状态，并对特征信息作必要的加工。
在锅炉专家控制器中，通过主蒸汽流量和压力的测量值及计算一段时间内的累加值，就可以判断蒸汽负荷的增减，通过炉膛温度的测量值及增量和累加值，就可以判断锅炉的燃烧状况，从而为下一步控制决策提供依据。
利用上述方法，在负荷波动较大时搜索最高炉温。
在负荷平稳时搜索最佳风煤比以获得最高的锅炉效率。
此外还可采用分层递阶智能控制算法。
4 结束语
经过对武钢能源总厂工业锅炉控制系统的反复调试与不断改进，生产过程的自动控制得以实现，生产效率明显提高，节能效果十分显著，取得了良好的经济效益和社会效益，受到了生产厂的一致好评。
该系统的设计思路及设计技巧对其它相似过程的控制也具有一定的借鉴作用。
实践证明，锅炉这种具有大惯性、纯滞后、非线性的多变量系统，各变量间相互耦合，干扰因素多，数学模型不易建立，某些参数难以检测，燃料发热值及压力频繁波动情况下，用常规方法不能进行有效控制，应用智能控制及模式识别技术，能够收到满意的控制效果。
参考文献
[1] 宋德玉. 可编程序控制器原理及应用系统设计技术[M]. 北京:冶金工业出版社,1999.
[2] 陈诗滔. 工业过程仪表与控制[M]. 北京:中国轻工业出版社,1998.。
