基于PLC的锅炉汽包控制系统的设计与研究

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[摘要]本文通过对比传统锅炉控制与应用PLC控制锅炉，指出可编程控制器PLC在锅炉汽包控制系统的具体应用，并依托MCGS 组态软件，实现锅炉控制的实时、自动监控。

[关键词]锅炉汽包 可编程控制器 PLC MCGS

[中图分类号]TP273 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2014）09-0115-01

锅炉在各行各业中应用很广，在炼油、电能、化学等生产过程中无处不在。锅炉产生的蒸汽，可以作为风机、压缩机、大型泵类驱动的动力源，又可作为热源，提供给化工产业、电力部门等多个行业用途。现有的锅炉控制通过手工控制、模拟仪表控制，自动化程度较低，这样，操作人员不仅工作强度大，而且运行事故时常发生。在这种情况下，本文提出一种应用计算机、PLC与组态软件技术的锅炉汽包控制系统，通过监控软件监测被控参数的实时变化，通过测出的曲线、打印的数据来分析设备的运行是否正常，出现故障时，制定相应的策略，来保证锅炉满足基本控制要求。

一、PLC在系统中的应用

针对锅炉控制对象的特点，周边环境的特殊性及运行周期的连续性，选用SIEMENS公司的S7-200系列PLC控制锅炉汽包系统。S7-200PLC具有单独的S7-200CPU和多种可选择的扩展模块，组合方便，控制方式多样化，控制规模由几点到几百点不等。

针对锅炉控制系统的I/O点数，系统中S7-200PLC的CPU选择CPU222模块，选择EM235作为模拟量输入输出模块。扩展模块耗电量大，做多带2个，但CPU222能够满足其基本要求。控制系统组成框图如图1所示。

图1 控制系统组成结构框图

系统的控制原理是：现场信号（汽包水位，蒸汽压力，给水流量等物理量）通过传感器检测，变送器传递并转换，传递给EM235，通过模拟量和数字量转换，传送给CPU222，处理数据后，传递给PID模块，将数值转换成标准控制信号，经EM235输出到电动阀门，实施自动控制。传递数据的同时，CPU222具有自报警功能，超过上限时，产生报警信号。整个PLC系统的启动，停止等功能的控制主要通过控制开关来完成。

在Windows平台中，西门子PLC选用“STEP 7-Micro/WIN 32”编程软件，参数的初始化是通过调用子程序完成的，累加器、PID、定时器等都是通过其完成的。数字滤波是通过采集模拟量完成的。通过滤波处理的数据，转换成物理量，和PID模块的标准值比较，进行PID运算，转换成标准控制信号，传递给输出模块，完成其系统的正常运行。

二、数据监控

MCGS（通用监控系统） 组态软件的特点是实时监控，快速构造、计算机监控简单、准确，实时数据库是应用系统的数据处理中心。在控制过程中，监控软件检测实时数据，人机界面实时显示，检测变量实时显示，报警信号出现，操作人员发现，查找问题出现的原因，制定出应急策略，解决现场出现的问题。组态软件还有一个功能，能够答应历史数据，操作人员根据实际的控制需求进行打印，完善其控制算法，进行实时分析，很方便。MCGS监控画面如图2所示。

图2 MCGS监控画面

在实际生产过程控制中，实时、历史数据的查看、分析是必须需要的工作。分析数据，结合数据的特点进行定量分析，绘制动态曲线，分析曲线变化趋势，找出规律，进行相应的曲线处理，这是工控系统中非常重要的部分。

三、结论

基于plc、MCGS控制的锅炉汽包水位系统，不仅锅炉燃烧过程得到有效的控制，通过控制占空比，提高燃烧效率，节约大量能源；并且，操作人员通过监控软件，实时监控，监测及修改实时数据，节约了人工成本，控制效率高，安全性高，应用较广。

【参考文献】

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