锅炉控制系统

一、概述 (2)

二、锅炉控制系统的一般结构与工作原理 (4)

三、锅炉控制系统的构成及功能 (5)

四几个主要的控制回路 (7)

五上位机软件介绍 (12)

六附录 (18)

一、概述

锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。

工业锅炉采用微机控制和原有的仪表控制方式相比具有以下明显优势：

1． 直观而集中的显示锅炉各运行参数。能快速计算出机组在正常运行和启停过程中的有用数据，能在显示器上同时显示锅炉运行的水位、压力、炉膛负压、烟气含量、测点温度、燃煤量等数十个运行参量的瞬时值、累计值及给定值，并能按需要在锅炉的结构示意画面的相应位置上显示出参数值。给人直观形象，减少观察的疲劳和失误；

2． 可以按需要随时打印或定时打印，能对运行状况进行准确地记录，便于事故追查和分析，防止事故的瞒报漏报现象；

3． 在运行中可以随时方便的修改各种运行参数的控制值，并修改系统的控制参数；

4． 减少了显示仪表，还可利用软件来代替许多复杂的仪表单元，（例如加法器、微分器、滤波器、限幅报警器等），从而减少了投资也减少了故障率； 5． 提高锅炉的热效率。从已在运行的锅炉来看，采用计算机控制后热效率可比以前提高5-10%，据用户统计，一台20T的锅炉，全年平均负荷70%，以

平均热效率提高5%计，全年节煤800吨，按每吨煤380元计算每年节约304000元；燃油锅炉的节约费用更为可观；

6． 锅炉系统中包含鼓风机，引风机，给水泵，等大功率电动机，由于锅炉本身特性和选型的因素，这些风机大部分时间里是不会满负荷输出的，原有方式采用阀门和挡板控制流量，浪费非常严重。通过对风机水泵进行变频控制可以平均节电达到30%-40%；

7． 锅炉是一个多输入多数出、非线性动态对象，诸多调解量和被调量间存在着耦合通道。例如当锅炉的负荷变化时，所有的被调量都会发生变化。故而理想控制应该采用多变量解偶控制方案。而建立解偶模型和算法通过计算机实现比较方便；

8． 锅炉微机控制系统经扩展后可构成分级控制系统，可与工厂内其他节点构成工业以太网。这是企业现代化管理不可缺少的；

9． 作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。在采用计算机控制的锅炉控制系统中，有十分周到的安全机制，可以设置多点声光报警，和自动连锁停炉。杜绝由于人为疏忽造成的重大事故。

综合以上所述种种优点可以预见采用计算机控制锅炉系统是行业的大势所趋。

二、锅炉控制系统的一般结构与工作原理

首先除氧水通过给水泵进入给水调节阀，通过给水调节阀进入省煤器，冷水在经过省煤器的过程中被由炉膛排出的烟气预热，变成温水进入汽包，在汽包内加热至沸腾产生蒸汽，为了保证有最大的蒸发面因此水位要保持在锅炉上汽包的中线位置，蒸汽通过主蒸汽阀输出。空气经过鼓风机进入空气预热器，在经过空气预热器的过程中被由炉膛排出的烟气预热，变成热空气进入炉膛。燃料进入炉膛被前面的火点燃，在燃烧过程中发出热量加热汽包中的水，同时产生热烟气。在引风机的抽吸作用下经过省煤气和空气预热器，把预热传导给进入锅炉的水和空气。通过这种方式使锅炉的热能得到节约。降温后的烟气经过除尘器除尘，去硫等一系列净化工艺通过烟囱排出。

锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、控制系统、上位机、手自动切换操作、执行机构及阀、电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机。控制系统包括手动和自动操作部分，手动控制时由操作人员手动控制，用操作器控制变频器、滑差电机及阀等，自动控制时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机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，在进行微机系统设计时，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，以免锅炉发生重大事故。

三、锅炉控制系统的构成及功能

锅炉控制系统的硬件配置，功能较好首推可编程序控制器PLC，适合于多台大型锅炉控制，由于PLC具有输入输出光电隔离、停电保护、自诊断等功能，所以抗干扰能力强，能置于环境恶劣的工业现场中，故障率低。PLC编程简单，易于通信和联网，多台PLC进行链接及与计算机进行链接，实现一台计算机和若干台PLC构成分布式控制网络，另外使用PLC加上位机的控制系统具有很好的扩容性，如需要增加控制点或控制回路只需添加少量输入输出模块即可，为以后的控制系统升级改造和其他功能的添加打下良好基础，也为以后一机多炉控制系统等其他工厂级自动化网络打下良好基础。

根据锅炉系统的不同，PLC控制系统的选型也有很大不同。大型锅炉控制系统的控制点数较多（1000点以上），控制要求较高，宜选用冗余控制系统。 博思科技能提供以下几种冗余系统解决方案：

名称 冗余总线 出品 编程软件 上位机接口 ControlLogic5000ControlNet 美国AB RS5000 以太网 S7400H ProfiBUS 德国西门子 STEP7 以太网

Quantum RIO 法国施奈德 CONCEPT 以太网/MB+ GE9070 Genius 美国GE CE6.0 以太网

以上锅炉控制系统中电厂多采用Quantum系列冗余系统，性价比较高的是西门子的S7400H和GE的9070系列冗余系统。上位机组态软件可选用西门子的WINCC、WONDERWARE的InTouch、美国AB的RSVIEW等。

中型锅炉控制系统的控制点数一般为200-1000点，多为几台锅炉的集中控制，控制系统多为单机系统。博思科技提供以下几种中型系统解决方案： 名称 现场总线 出品 编程软件 上位机接口 SLC500 ControlNet 美国AB RS500 以太网

S7300 ProfiBUS 德国西门子 STEP7 MPI Premium FIPIO 法国施奈德 PL7 以太网

/MODBUS GE9030 Genius 美国GE CE6.0 以太网/SNAP 以上锅炉控制系统中多采用西门子S7300系列系统。每台锅炉为一套分布式I/O子系统，公共部分为一套分布式I/O子系统，通过现场总线连接分布式I/O，构建为FCS（现场总线控制系统），可大量节约电缆，降低成本。上位机组态软件可选用国产的组态王、世纪星等。

小型锅炉控制系统的控制点数一般为100点左右，多为单台锅炉的集中控制，并与手操器及显示仪表共同构成控制系统。博思科技提供以下几种小型系统解决方案：

名称 出品 编程软件

FX 日本三菱 FXGP_WIN

S7200 德国西门子 MICROWIN

TWIDO 法国施奈德 TWIDO

VERSAMAX 美国GE VERSAPRO

以上锅炉控制系统中多采用触摸屏作为显示终端。每台锅炉为独立的系统。触摸屏可选用进口或国产的7寸以上屏。