20t3.82-380度燃气锅炉

1台SZS-20-3.82/380燃气蒸汽锅炉PLC控制系统

一、自控系统设计方案

1.自控系统构成

(1)总体架构

锅炉控制系统采用Siemens公司S7-300PLC+计算机+硬件开关强制启动相结合的控制模式，主要负责对锅炉本体运行设备和数据的监测和控制（锅炉燃烧机控制和调节由燃烧机厂家负责）；当PLC出显故障或计算机操作站退出运行时，仍可通过硬件开关实现手动强制控制。PLC自带RS485通讯接口（PROFIBUS-DP通讯协仪），以便同计算机工作站进行通信，组成PROFIBUS-DP网络，能够将锅炉的一些相应的工艺参数和设备运行状态上传到中央控制系统进行监视和报警。

系统网络图

(2)PLC控制站

锅炉PLC控制系统采用Siemens公司S7-300PLC控制站。具有如下特点：

(a) 实用性

锅炉监控系统的设计首先应满足设备在各种运行状况下的要求，保证锅炉的安全、经济、稳定运行，并且操作简单，维护方便。在保证技术先进、质量可靠、功能完善的前提下，通过合理的方案及配置达到最佳的性能价格比。

(b) 先进性

采用集中监控和分散式控制相结合的方案。

采用Profibus-DP网络结构。

监控管理系统采用先进而成熟的技术。

(c) 可扩展性和开放性

符合国际标准的软件、硬件、操作系统和数据库管理系统的接口与工具，保证系统具备良好的灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。系统设备组成合理，备品备件在10年内容易订购，售后服务网络健全，产品具有良好的互换性和通用性，易于管理。

在硬件配置上有适当的余量，以供系统以后扩展需要。同时监控系统已经具有与企业生产调度系统的软硬件接口。

(d) 专业性

锅炉监控系统包括锅炉本体、燃烧器、过热器、节能器、软化水、除氧器等都具有很强的专业性，要求严格按照国家和行业的有关标准进行系统设计，并充分考虑锅炉的实际要求，达到功能完备、性能优化，技术先进的目

的。

(e) 可靠性

采用先进成熟的技术；

选用国内外名牌厂家的优质产品（包括软件和硬件）；

软件设计采用结构化和模块化方法；

在设计、生产、安装和调试中执行严格的质量管理规范；

提高系统抗干扰和振动的能力，可进行冗余及备份设计，考虑系统中的互访和接入的安全性，保证系统具备长期和稳定的工作能力。

系统具备长期和稳定的工作能力，系统指标如下：

◆MTBF（平均无故障工作时间和无故障间隔时间）：100000小时；

◆MTTR（平均修复时间）：24小时；

◆系统可利用率A（A=MTBF/（MTBF+MTTR））：0.9997

(f) 隔离性

系统采用三隔离设计，输出信号全隔离，确保系统不受干扰和保护系统重要器件。

系统进线设计防雷器，保护系统设备。

从非安全区到安全区的电信号设计安全隔离。

(g) EMC 电磁兼容性

EMC即是“电磁兼容性”。它是指电气设备在电磁环境中良好的工作能力，并且不能产生在此环境中工作的其它设备所不能接受的电磁干扰。

EMC 决定于与电气设备有关的两个特性－噪声发射和抗扰度。规定噪声发射和抗扰度的极限值取决于电气设备应用时所处的环境。一般分为第一类环境(民用环境)和第二类环境(工业环境)。民用环境即当电气设备接至公共电源系统时对噪声发射具有严格规定，但可以要求有较低的抗扰度；相反，在工业环境中，对电气设备的抗扰度要求很高，但对噪声发射要求却较低。

本系统完全满足第二类环境（工业环境）的使用要求。

为将EMC 影响减为最小的采取的措施

1）确保所有设备接地良好，使用短和粗的接地线连接到公共接地点或接地母排上。

2）控制电缆使用屏蔽电缆。

3）不同电压等级的电线分开布线。

(3)系统安全性

系统在有计划或无计划停车及本机故障时，能保存全部数据；

(4)系统自诊断能力

硬件自诊断：能对系统的各个层次进行故障诊断，包括：现场控制站CPU 主控制器故障诊断，各过程通道模块故障诊断；

软件自诊断：能诊断数据库、系统软件、应用软件的故障并显示报警；

(5)后备电源

为了保证整个锅炉的安全，需要对锅炉的工艺参数进行连续监控，为

此在控制室里配置一台不间断电源（UPS），作为系统在市电停电时的后备电源，以保证PLC系统的连续正常运行。同时UPS还具有稳压功能，可以保证计算机、控制器、现场仪表等重要设备的正常供电。

2.系统特点

控制系统通过以上配置，系统具有以下特点：

（a）PLC控制站主要承担对现场工艺参数采集、控制输出、自动调节、设备的自动启停控制与网络通信传输等任务，所有的控制都在PLC控制站中完成。

由于计算机不参与直接控制，因此即使计算机出现故障也不会影响工艺参数的正常采集、生产设备的正常运行和工艺流程的控制。

（b）锅炉控制系统由PLC控制柜及现场温度、压力、水位和流量等仪表组成。

PLC控制系统配合锅炉燃烧器对锅炉进行手动/全自动控制（程序：检漏、吹扫、点火、火焰监测、燃烧控制、燃烧负荷比例调节、锅炉水位控制等）。系统具有报警、联锁停炉后人工复位等功能，以确保锅炉运行的安全性和可靠性。可编程控制器作为现场控制站负责采集现场仪表信号和设备运行状态，并按工艺要求进行自动调节、设备启停和异常时的联锁保护。

（c）配备壹台高性能计算机来作为监控站/工程师站，通过22”彩色显示器显示锅炉工艺流程图、参数设定图、曲线图、控制回路图、启/停设备图、报表等，通过按钮、指示灯、数字等图形标志对所有检测数据及控制要求进行显示、记录、报警提示。配备一台高性能打印机实现报警打印以及每班打印功能。

上位计算机具有强大的数据存储功能，能保存较长时间的历史数据：如设备运行记录、流量计量记录、操作记录、报警记录等。

（d）上位计算机作为操作站和监督管理站通过通信网络监控PLC的运行状况和工艺过程，达到对整个工艺过程的监督、管理和操作。