吳佳興 魯榮華

摘 要：隨著現(xiàn)代化工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鍋爐作為重要的動(dòng)力設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。當(dāng)前，為提高能源的利用率，節(jié)約能源，避免浪費(fèi)，對(duì)于鍋爐的控制和管理也提出了更高的要求。PLC在鍋爐控制中起到了非常重要的作用，然而也存在著一些問題，阻礙了PLC的應(yīng)用和進(jìn)一步推廣，甚至造成了經(jīng)濟(jì)損失，因此非常有必要加強(qiáng)PLC在鍋爐控制中的應(yīng)用的研究，文章對(duì)此進(jìn)行了深入細(xì)致的分析和探討。

關(guān)鍵詞：鍋爐控制；PLC研究；應(yīng)用1 概述

目前，在我國的大多數(shù)中小企業(yè)中，所采用的鍋爐仍然使用儀表或者繼電器進(jìn)行控制，有的甚至由人工來操作。先進(jìn)的控制技術(shù)僅僅在極為少數(shù)的大中型企業(yè)的鍋爐中得到應(yīng)用。大部分的企業(yè)中，鍋爐的自動(dòng)投入率較低，燃燒效率不高，導(dǎo)致電站鍋爐的運(yùn)行工況也處于十分不穩(wěn)定的狀態(tài)，不僅不利于鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，還帶來了嚴(yán)重的安全隱患。因此，如何提高中小型鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平、運(yùn)行安全，并提高設(shè)備的效率，降低事故的發(fā)生率，減少煤耗、廠用電率，成為當(dāng)前亟待解決的重要問題。當(dāng)前，節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的問題逐漸被全世界關(guān)注，對(duì)于鍋爐的燃燒控制也提出了更高的要求，為此文章對(duì)PLC在鍋爐控制中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

2 可編程序控制器

在工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)中，可編程序控制器獲得了廣泛的應(yīng)用，它的核心是微處理器。PLC采用了微機(jī)技術(shù)，因此具有數(shù)據(jù)傳送、處理以及運(yùn)算功能，同時(shí)具有邏輯控制功能。目前，對(duì)于城市供暖的鍋爐需要進(jìn)行精確的實(shí)時(shí)控制，包括啟停和運(yùn)行的過程，而繼電器邏輯控制則是當(dāng)前大多數(shù)鍋爐系統(tǒng)所采用的主要方式。這種方式只適用于處理開關(guān)量的問題，很多操作仍然由手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化程度不高。對(duì)于系統(tǒng)的模擬量無法處理，即便能夠?qū)﹂_關(guān)量進(jìn)行控制，也沒有較高的可靠性，維護(hù)起來不方便，并且電氣線路十分復(fù)雜。一套繼電器控制系統(tǒng)只能對(duì)一臺(tái)鍋爐進(jìn)行控制，而可編程控制器應(yīng)用于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，則可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，且無需較高的成本，獲得的運(yùn)行效果也比較令人滿意。

3 控制方案原理

3.1 燃燒過程控制

鍋爐燃燒系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、相互影響的系統(tǒng)。在鍋爐燃燒過程中，需要使燃料燃燒所提供的熱量與負(fù)荷的需要相適應(yīng)，這是自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本任務(wù)，同時(shí)還要確保鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。在出水溫度給定的前提下，為了使鍋爐的燃燒狀態(tài)達(dá)到最佳，需要對(duì)給煤量和鼓風(fēng)量的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.2 爐膛負(fù)壓控制

鍋爐的安全運(yùn)行離不開對(duì)于爐膛負(fù)壓的控制，同時(shí)也是維持鍋爐熱效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在鍋爐爐膛內(nèi)部，負(fù)壓的存在可以避免爐膛正壓情況下，爐膛向外噴火的現(xiàn)象，同時(shí)還可以在一定程度上減少熱量隨尾氣排放，從而避免損失過多的熱量。爐膛負(fù)壓的存在使環(huán)境衛(wèi)生以及操作人員的安全都有了可靠的保障。通過調(diào)節(jié)鍋爐的引風(fēng)量來實(shí)現(xiàn)對(duì)于負(fù)壓的控制。引風(fēng)量和鼓風(fēng)量的特定關(guān)系形成了負(fù)壓，而爐膛負(fù)壓產(chǎn)生擾動(dòng)的主要因素則是鼓風(fēng)量大小的變化。

3.3 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)

鍋爐的安全運(yùn)行，與汽包水位也有著密切的聯(lián)系。如果水位過低，就會(huì)對(duì)水循環(huán)造成破壞，進(jìn)而導(dǎo)致水冷壁管的破裂，甚至導(dǎo)致干鍋的現(xiàn)象，對(duì)汽包造成損害。相反，如果水位過高，就會(huì)對(duì)汽水分離裝置造成影響，甚至是蒸汽帶水增多，影響到蒸汽的質(zhì)量，而管壁上的結(jié)垢也會(huì)增多。因此，應(yīng)對(duì)汽包水位進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使鍋爐的進(jìn)水量和出水量保持平衡，從而防止事故的發(fā)生。為確保安全生產(chǎn)，并提高鍋爐的蒸發(fā)效率，應(yīng)對(duì)汽包水位進(jìn)行控制，使其位于汽水分離界面最大的汽包中位線附近。鍋爐水位系統(tǒng)是被控對(duì)象，并具有一定的自平衡能力，為防止虛假水位現(xiàn)象帶來的影響，可以采用三沖量的控制系統(tǒng)。

4 PLC應(yīng)用技術(shù)的特點(diǎn)

4.1 可靠性高

與通用計(jì)算機(jī)的工作環(huán)境相比較，工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境十分惡劣，因此對(duì)于控制系統(tǒng)就提出了更高的要求。而對(duì)于惡劣環(huán)境的良好適應(yīng)性，則是控制系統(tǒng)所必須具有的性能，對(duì)于高壓、高溫和強(qiáng)電磁干擾，應(yīng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。PLC因其抗干擾能力強(qiáng)和可靠性高，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的引用。

4.2 使用方便

PLC操作起來十分簡單和方便，這是PLC的另一個(gè)特點(diǎn)。其操作主要包括程序的更改和輸入，通常利用編程器來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，PLC的編程也很便捷，有很多種程序設(shè)計(jì)語言可供選用，如C語言、梯形圖、功能模塊圖、功能表圖等。另外，PLC一旦出現(xiàn)故障，維修起來也比較簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)自診斷，僅需利用相關(guān)的軟件和硬件即可完成。軟件會(huì)根據(jù)故障，做出提示，從而幫助維修人員迅速找到故障的位置，節(jié)省了維修時(shí)間，提高了維修效率。

4.3 靈活性高

PLC的另一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，就是靈活性高。在編程方面較為靈活，因?yàn)镻LC支持很多語言，所以操作人員只需要掌握一種語言即可。在擴(kuò)展性方面較為靈活，根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，可以將PLC進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)大其功能和容量，通?？梢酝ㄟ^增加輸入、擴(kuò)展單元來實(shí)現(xiàn)。在操作上也較為靈活，不僅易于控制和監(jiān)視，還能夠減少設(shè)計(jì)、編程、安裝的工作量，工作效率和準(zhǔn)確性也獲得提升。

5 PLC應(yīng)用中需要注意的問題

5.1 溫度

根據(jù)PLC的使用要求，其使用環(huán)境應(yīng)該在0℃～55℃的范圍之內(nèi)，在安裝的時(shí)候，注意不要在發(fā)熱量大的元器件下面進(jìn)行安裝，要確保其周圍具有足夠的通風(fēng)散熱面積。

5.2 震動(dòng)

不能讓PLC接近強(qiáng)烈的震動(dòng)源，要防止震動(dòng)頻率為十到五百五十赫茲的頻繁或者是持續(xù)震動(dòng)，如果必須在存在震動(dòng)的環(huán)境中使用的話，就要采取有效的減震措施，比如采用減震膠等來減少震動(dòng)。

5.3 空氣

要注意氯化氫以及硫化氫等有腐蝕性或者是易燃的氣體，如果在空氣中存在的粉塵或者是腐蝕性氣體比較多的話，可以在封閉性較好的控制室內(nèi)進(jìn)行PLC的安裝，以保證其不受到空氣中粉塵和腐蝕氣體的影響。

5.4 濕度

根據(jù)PLC的使用要求，空氣的相對(duì)濕度不能超過85%，就是在沒有凝露的情況下使用，否則無法保證其絕緣性能。

5.5 電源

通常PLC可以抑制電源線帶來的干擾，如果在電源干擾嚴(yán)重或者是可靠性要求相對(duì)較高的使用環(huán)境中，為了減少設(shè)備和地之間的干擾，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的隔離變壓器進(jìn)行改善。

6 結(jié)束語

PLC技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，而其系統(tǒng)的干擾是非常復(fù)雜的，在設(shè)計(jì)中要做好抗干擾，同時(shí)要采用有效的方法來對(duì)干擾進(jìn)行控制，使其具有更高的可靠性，并使其在工業(yè)控制領(lǐng)域的作用在最大限度上得以發(fā)揮。所以，PLC鍋爐控制系統(tǒng)的使用帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也帶來了社會(huì)效益，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。而進(jìn)一步完善PLC系統(tǒng)的功能，使其結(jié)構(gòu)更加合理，擴(kuò)展靈活便于維護(hù)，提高其可靠性是PLC未來發(fā)展的方向和趨勢(shì)。

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