蒸汽锅炉控制系统改造

燃气锅炉改造方案

一、项目工程概述

厂内的3台3台WNS10-1.6-Q 型10t/h燃气锅炉，由于年久失修、设备老化，系统运行不稳定，现对此三台锅炉进行升级改造。本系统采用先进的西门子S7-300系列PLC对锅炉进行综合自动化设计。系统改造后，锅炉控制系统具有远程实时过程控制与上位机联网功能，且较改造前的控制系统更加安全、稳定、先进、智能。

针对此项目所需进行改造的基本内容如下：

1)将原来配电柜内的SIEMENS S7-200 PLC更换为SIEMENS CPU315-2DP/PN，

并增加相应的输入、输出模块和相应电器元件；对现有的压力、流量、

温度传感器（含蒸汽流量计）进行更换；同时，对现场的所有线路（动

力电缆和控制线路）进行更换。锅炉房现有电源柜保持不变。

2)人机界面更换为SIEMENS 12寸触摸屏，对集中监控系统的硬件和软件进

行升级改造，操作站显示器更换为23寸，监控软件采用IFIX 5.0。

3)在3台锅炉的炉头部分分别增加一个水位摄像头，在中控室增加一台水

位显示器，在水位显示器上能够显示3台锅炉的实时水位，并能自由切

换。

4)用STEP7 V5.5以上的版本对PLC的程序进行编写，编写的程序严谨、合

理，安全、可靠，能够满足工艺要求，编写后的人机界面能够显示现场

所有传感器的实时数据和燃烧机的重要参数，操作站显示器除能够显示

现场所有传感器的实时数据及燃烧机的重要参数外还具有网页发布的功

能，能够监控和显示地下室中控室网络节点的所有数据。

5)保留原辅机控制柜，不增加传感器件，通过增加以太网模块以此来和上

位机进行通讯。

我公司是基于西门子PLC(Programmable Logic Control可编程逻辑控制器)对工业自控进行系统设计的技术性公司，针对现在锅炉控制的集中监控化，我公司开发出一套非常实用于锅炉的智能化控制的控制系统。在满足用户实用性的同

时，还能最大限度地进行能源的节约。通过我方控制系统在实际的大量应用，使用户减少了人力的投入，加强了管理力度、减少了能源消耗，也增加了锅炉运行的稳定性，得到了用户对我公司产品的肯定。

二、项目的设计标准

我们在工程的设计及施工中遵循以下的标准：

《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》

《工业锅炉节能监测方法》GB/T 15317 --94

《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ/232-90、92

《锅炉房安全管理规则》

《工业锅炉热工试验规范》GB10180

《电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范》GB50259-96

《工业锅炉热工试验规范》GB10180-88

《电气装置安装工程盘及二次回路结线施工及验收规范》GB50171-92 《锅炉压力容器安全监察规程》

三、项目的设计原则

在工程项目的设计中，我们会将以下的一些原则引入设计中，将工程做的高于需方要求的标准：

系统设计应遵循“技术先进成熟、实时快速、安全可靠、经济实用、便于扩展、容易升级”的基本原则。

采用先进、成熟的全开放、全分布系统结构，系统配置和设备选型便于硬件和功能的扩充，并适应工控技术发展迅速的特点，充分利用工控领

域的先进技术，使系统性能达到国内一流水平，确保软、硬件安全可靠、

长期连续运行的目标。

系统应具有可靠性高，抗干扰性能强，可利用率高，可维护性好的特点。

系统应具有高度可靠，不会因局部故障而影响现场设备的正常运行，而且系统的MTBF、MTTR及各项性能指标均达到或超过行业标准。

四、项目通讯方式的设计

智能设备如变频器等设备通过PROFIBUS-DP接口与主控制器连接，实现高精度的信息传输；其它如软启动器、流量检测、限位开关、电磁阀、压力检测、温度检测、液位检测等其它信号通过PLC采集到。

锅炉控制系统采用硬件连锁的方式进行工艺线的联动控制。采用TCP/IP工业以太网与上位进行通讯，通讯模块由设备单机控制系统自带。辅机设备只进行监控，通过增加通讯模块，采用TCP/IP工业以太网与上位进行通讯。

五、锅炉控制系统的特点与控制功能

5.5.1锅炉控制的整体设计

现场有三台蒸汽锅炉，针对单台锅炉来说，锅炉控制的整体设计如下图示所示：

5.5.2锅炉控制系统设计特点

我们对蒸汽锅炉控制系统进行如下的设计：

1)增加PLC的数字量和模拟量的输入及输出通道，控制三台锅炉控制系统

的故障、压力、温度、液位等信号，同时预留业主需要的故障信号的硬

件输入/输出点（DI采集通道和继电器输出通道）。

2)通过对三台锅炉控制系统的改造，使锅炉能够的自动启、停锅炉和手动

启、停锅炉，通过增加信号传输模块，使系统能向集中监控系统提供启、停炉的过程时间和启、停炉动作的冷却时间。当锅炉启动后，能进行自动负荷调节。

3)对每台锅炉增加触摸屏，通过对触摸屏进行组态，能够在触摸屏上实现

手/自动的负荷调节，同时可以向集中监控系统提供数据。

4)通过对现场设备进行检测，将所有测点数据上传至锅炉集中监控系统和

地下室中控，同时能在触摸屏上显示。

5)将锅炉控制作为一个整体对象控制：按工艺流程的自动化过程由PLC系

统协调完成，达到能量平衡；保障锅炉及辅助设备安全、可靠、高效运行和启停。

6)通过增加控制的智能化及节能化，提高系统运行的技术经济效益。锅炉

及辅助设备在额定参数上运行，使锅炉及辅助设备处于最佳运行工况；

实现高自动化投入率，提高可靠性，减少误操作，降低事故率。

7)增加系统的实时处理能力和故障指示，完善的操作指导和事故分析手段。

通过检测锅炉、辅助设备的运行工况的参数，当运行工况出现异常时，一方面进行符合锅炉安规要求的安全控制，一方面报警并提示运行人员及时处理,有助于锅炉辅助设备的日常管理和事故分析。

8)通过触摸屏功能的合理化设计，快速准确地采集参数的数据显示、设备

状态、报警、性能指示，为操作人员提供操作依据。

9)通过PLC控制器的实时监控，对锅炉安全做到保护功能、模拟量控制功

能、锅炉燃烧控制及安全运行程序功能、锅炉检测调节功能等。

10)通过联网型模块使系统做到集中监控功能，并预留与能源控制中心和安

防监控中心联网接口。

11)通过程序的合理化、缜密化设计，使锅炉具备水位保护、压力保护、温

度保护等多种安全联锁保护及报警功能。

12)在触摸屏上能够显示设备的故障报警、超限报警画面，在出现故障时，

故障报警信息自动弹出，并具有故障自诊断功能。