周立功
甘肃省安装建设集团公司 甘肃省兰州市 730050
摘要：随着社会经济的快速发展，城市供热逐渐引起各界的关注，区域锅炉与热电联产等集中供热成为城市供热的主要方式，这类供热系统符合科学发展观的理念，具有低碳、环保及节能的特点，因此其应用范围逐渐扩大。本文简要分析了PLC的工作原理，研究了其在集中供热锅炉控制系统中的具体应用，结合实际案例展开深入探讨，以期帮助城市供热系统更完善地运行。
关键词：集中供热锅炉；控制系统；PLC；温度控制
引言
PLC是指一种可编程的逻辑控制器，主要运用于工业，其采用可编程的存储器，对其内部存储的资料进行逻辑运算，具有节能、环保的优势。近年来，许多大型集中供热的锅炉房都开始利用该技术来控制锅炉供热系统。PLC 主要利用其内部逻辑运算来进行驱动风机及输煤的控制与调节，目前我国集中供热锅炉控制主要采用DCS 技术来进行控制，随着PLC技术的不断发展，其应用范围逐渐扩大，例如在仪表控制、组态画面及回路调节等方面都发挥了重要作用，再加上PLC 对电源的质量要求不高且灵活性较强，因此在锅炉系统控制中的应用是比如趋势。
1.PLC控制器在集中供热中的功能
PLC控制器由系统控制、液晶显示终端操作构成，其中系统控制又包含众多控制模块，如 I/O、CPU 等，系统控制能够检测现场设备的各类仪表，工作人员可以利用各项执行器来进行系统的控制与调节。液晶显示器则用于显示各类采集参数及监控画面，监控人员可以通过液晶显示器来及时发现并解决突发问题，或输入修改后的信息参数。总之，PLC控制能够适用于多种通讯网络且应用范围较为广泛。PLC控制在集中供热锅炉控制系统中的应用极为重要，直接影响到集中供热锅炉运行的安全稳定性及持续性。PLC具有以下几项功能：第一：参数的收集及处理功能，例如统计数据流量、逻辑运算、数字运算等。应用PLC控制，可以保证系统可以独立完成内部连锁及现场闭环控制功能。第二，可以独立完成现场监控工作。第三，配置人机界面及相关软硬件，有助于后期修改并制定相关参数。第四，报警功能。集中供热锅炉控制系统一旦发生故障且没有得到及时处理，那么极易产生安全故障，影响到工作人员的人身安全，这就要求控制系统具有报警功能，以及时通知相关人员采取措施加以预防。第五，数据传输的速度与质量。PLC 系统控制供热系统，在控制过程中会向相关部门及人员发送控制信息，这就对信息传输的速度及质量提出了较高要求。第六，为了确保数据接收质量，需要确保控制命令与初始设定值的准确性，这样才能够确保控制任务的顺利完成。第七，处理数据的功能。系统可以通过数据处理来及时发现存在的异常并及时准确定位故障。第八，远程传输功能。PLC控制技术的应用使得远控控制成为可能，操作人员无需实地监管，即可有效监控设备的运行状态并完成各项操作控制工作。
2.应用实例分析
PLC控制技术在集中供热锅炉控制系统中的应用，能够利用远程控制来简化操作系统、减轻工作人员的工作量；能够在热能转换过程中进行合理的数据分析，减少热能浪费，提高燃烧能的热效率及设备运行时的安全稳定性，使城市供热更加便捷、高效。下面结合甘肃省平凉市城区集中供热热源厂安装工程，分析了西门子S7-200PLC在其集中供热系统锅炉控制系统中的应用。
2.1系统结构
本锅炉系统以西门子PLC S7- 200CPU 224 为控制器，具体结构如图一所示，可根据液位变化进行控制进出水口阀门，使用自带PID 调节器来控制锅炉内的温度，最后通过温度传感器来将其转为标准信号输送到PLC主机上，工作人员可以根据观测温度来进行适当的调节，确保温度正常。此外，如果锅炉内压力过高，那么将降低锅炉寿命或产生安全事故，因此需要在锅炉系统内装有压力传感器，以便工作人员控制压力，避免安全事故的发生。
2.2控制方案
为了确保该集中供热锅炉控制系统的工艺要求，设计人员给出以下控制方案。PLC主要控制燃烧机开关、真空泵开关、电磁阀开关及给煤机开关，同时具有报警功能。具体是根据该系统的出水口温度、用户温度、炉内温度、锅炉水位、锅炉压力、进出水口流量、含氧量等参数来实现控制。
该系统可以根据锅炉内水温的实际情况来调整燃烧机的火候，工作人员可以根据实际需求来设定水温控制值。该系统可以根据液位来调节锅炉内的液位，如果液位降低，那么开大进水口的电磁阀进行注水；如果液位过高，那么开小进水口的电磁阀以实现液位平衡；也可以利用电磁阀来实现流量的自动调节。该系统可以利用CP243-1 模块，将传感器检测到的数据传入到PLC 中，然后根据其检测温度来实现燃烧机火候的调节及真空泵的开启。一旦系统监测到异常情况，将实现自动报警，具体包括锅炉内温度异常、水位异常、锅炉内压力异常、出水管内的流量异常、燃烧机故障等等。一旦锅炉内空气含氧量过低时，那么真空泵将自动启动并输入空气，从而控制好锅炉内的温度。工作人员可以结合现场的实际情况，做好温度、压力、液位、流量及空气的含氧量的设定工作，以便该系统的正常运行。
3.控制系统设计
3.1 CPU 224的I/O地址分配
该集中供热锅炉控制系统涉及到七个数字量输入、八个数字量输出及五个模拟量输入。该系统另外配置了两个 EM231的模拟量输入模块以测量锅炉内温度，另增设了一个 CP 243- 1 以太网通信模块以实现模拟量温度值的远程输送及互相通信，这样有助于及时检测用户住宅内的温度，进而有助于工作人员及时采取措施控制好集中供热锅炉的温度控制，具体 I/O 地址分配见表一。
根据图三可以发现，只要工作人员按下启动键，系统便先检测锅炉水位，如果检测结果显示水位低便立即停机并发出警报，如果检测结果显示正常便正常运行，启动燃烧机与真空泵，对锅炉进行大火加热，一旦温度达到设定值，便可以向用户输出热水，向锅炉内注入冷水以确保液位平衡，与此同时，利用PLC来将锅炉内的压力与温度控制为稳定值。除了上述之外，该程序还具有报警功能，一旦检测到压力异常、温度异常、水位异常、流量异常、燃烧机故障等，便会自动发出报警，且分别由各自的设备给出，例如压力开关给出压力报警值、温度传感器给出温度报警值、流量传感器给出流量值、燃烧机故障输出点给出燃烧机故障等等，除了低水位报警及炉温高报警之外，其余报警都不会影响到该机组的正常运行。
4.结束语
综上所述，PLC控制在集中供热锅炉控制系统中的应用是发展的必然趋势，研究该技术的实际应用具有重要的现实意义。结合甘肃省平凉市城区集中供热热源厂安装工程实际案例分析可知，在集中供热锅炉控制系统中应用 PLC 控制技术，有助于简化系统操作，提高燃烧能的热效率及设备运行的安全稳定性。工作人员可以结合实际需求，直接通过操作面板来进行系统参数的修改，操作面板能够直观地显示出相关机组信息，例如工作状态、系统故障、主要控制参数等等，以便工作人员及时掌握相关运行状态，及时做好维修及养护工作。需要主要的是，本系统目前只进行了计算机仿真运算，尚未投入实际应用，因而存在许多缺陷问题，这就需要研究人员加强研究、进一步完善，使其在供热领域发挥更大作用。
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论文作者:周立功
论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：锅炉论文; 集中供热论文; 系统论文; 温度论文; 控制系统论文; 工作人员论文; 异常论文; 《基层建设》2015年22期供稿论文;