PLC控制在锅炉燃烧系统中的应用摘要锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而锅炉燃烧系统的有效控制是保证供气压力稳定、燃烧过程经济及运行安全可靠的重要保障，要实现锅炉燃烧系统的有效控制，必须根据锅炉负荷不断调节燃料量与送风量来保证燃烧所供热负荷与外界使用并达到经济燃烧，此时炉膛负压必随之变化，调整引风量以适应之。由于锅炉的燃烧是一个复杂的过程，各调节参数(如燃料量、送风量、引风量)和被调节参数(如蒸汽压力、烟气含氧量、炉膛负压)之间存在着错综复杂的关系，它们又受燃料品质及运行状况等干扰的影响，因此仅靠传统的人工调节方式无法达到燃烧工况的要求。而且各人水平、经验也参差不齐，适应不了生产工艺和现代企业管理的要求。本设计阐述了应用PLC对锅炉燃烧系统进行自动控制，通过对PLC控制原理及燃烧控制方案的分析，认为应用PLC控制系统对传统工业锅炉燃烧控制进行改造，对于企业节能降耗，提高锅炉运行安全可靠性，减少运行人员劳动强度和用工人数，提高锅炉运行整体管理水平大有好处。关键词：工业锅炉；PLC自动控制；节能降耗PLC control in the application of boiler combustion systemAbstractThe problem about boiler of modeling and control has been the focus of attention. And the combustion system effective control is to guarantee the supply pressure stability, combustion economic and safe and reliable running. To implement an efficient combustion system control, we must constantly adjusting boiler fuel consumption and air supply under load to ensure that the heating load with the outside world to use and economical combustion. Furnace pressure will change with time, adjusting the air volume to meet the guidelines. As the combustion of boiler is a complex process. And there are a complex relationship between the adjustment parameters (such as fuel consumption, air supply, air flow lead) and the adjustable parameters (such as steam pressure, oxygen content in the flue gas, furnace pressure). They are also affected by fuel quality and the health effects of such interference, so only on the traditional manual adjustment mode does not meet the requirements of the combustion conditions. And peoples level, experience recognizing, adapt the production process and the requirements of modern business management. The article gives the PLC on system for automatic control. Through the PLC control principles and combustion control methods, we argue that the transform of PLC control system on the traditional industrial combustion is good at heating energy enterprises, improving the boiler operation safety and reliability, reducing our labor and employment for the operating personnel, increasing the number of overall management of the boiler operation. Key words: industrial boiler, PLC automatic control, energy conservation 目录摘要IAbstractII目录III1 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 锅炉燃烧控制系统的国内外发展现11.2.1 锅炉燃烧控制系统发展简介11.2.2 锅炉燃烧控制策略研究现状21.3 PLC控制在国内外的发展近况21.4 本课题研究内容32 锅炉燃烧系统设计42.1 锅炉的工作过程简介42.2 锅炉燃烧系统简介52.2.1 锅炉燃烧系统工艺52.2.2 锅炉燃烧控制系统要求62.3 锅炉燃烧控制系统设计62.3.1 锅炉燃烧控制系统结构62.3.2 锅炉燃烧控制总体框架72.3.3 燃料子系统设计72.3.4 送风子系统设计82.3.5 引风子系统设计83 锅炉燃烧控制系统硬件部分设计103.1 可编程控制器（PLC）简介103.1.1 可编程控制器（PLC）工作原理103.1.2 可编程控制器的主要特点113.2 可编程控制器（PLC）选型113.2.1 可编程控制器CPU选择113.2.2 模拟量输入/输出扩展模块123.3 PLC及其扩展模块接线123.3.1 PLC I/O地址分配表123.3.2 PLC及其模块接线123.4 变频器133.4.1 变频器基本结构143.4.2 变频器驱动风机原理153.4.3 变频器选择164 锅炉燃烧控制系统软件部分设计174.1 Step7软件简介174.2 PLC系统的软件设计184.2.1 控制算法流程184.2.2 梯形图19结论24致谢25参考文献26附录 梯形图271 绪论1.1 课题研究背景及意义锅炉是工业生产中普遍使用的动力设备，是能源转换的重要工具。我国锅炉应用面宽，投运数量多，耗用一次能源大。锅炉运行的好坏，对于节约能源、保护环境等有着重大的社会经济效益。进入21世纪以来，与人类生存和社会发展密切相关的能源和环保问题得到了人们的广泛关注。目前，我国每年用于锅炉燃烧的煤炭约为9000万吨，占总产量的70%。面对日趋减少的有限煤炭资源和日益增长的供热、供电市场需求之间的矛盾，除去统筹规划废热供热，寻求新的供热能源以外，采用先进的锅炉燃烧控制技术，提高锅炉换能效率成为摆在致力于热力生产研究的众多学者面前的艰巨任务。长期以来，受行业偏见等因素的影响，人们对锅炉自动控制在国民经济中的地位认识不足、资金投入不够，致使其工艺设备研究发展缓慢、管理手段陈旧、自动化水平停滞，甚至多数部门仍停留在二十世纪五、六十年代的手工经验操作的水平上，乃至于目前我国的工业锅炉能源效率仅相当于西方发达国家的80%，这是我国能源消耗强度(能耗/1000美元GDP)居高不下、环境污染严重的重要原因之一。我国的燃煤锅炉，特别是用于供热的工业锅炉效率低下是不争的事实。如能在短时间内把我国的锅炉效率提高到西方发达国家的水平，仅供热行业一项，每年将有数百亿元的经济效益，不仅经济效益巨大，而且也为实现国民经济的可持续发展战略提供了必要支撑，具有巨大的社会效益。近年来，随着能源与环保意识的增强，我国锅炉生产现状已经引起一些致力于行业发展的有关学者和部门的高度重视，工业锅炉燃烧过程控制的理论与应用研究，已成为能源和控制领域的热点课题1。1.2 锅炉燃烧控制系统的国内外发展现1.2.1 锅炉燃烧控制系统发展简介锅炉燃烧系统的自动化控制经历了人工手动控制、三十到四十年代单参数仪表控制，四十到五十年代单元组合仪表、综合参数仪表控制，直至六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。尤其是近一、二十年来，随着先进控制理论和计算机技术的飞速发展，加之计算机各种性能的不断增强，价格的大幅度下降，使锅炉应用计算机控制很快得到了普及和应用。在国外，锅炉的控制已实现了计算机全程自动化控制，在控制方法上采用了现代控制理论中最优控制、多变量频域控制、模糊控制、人工神经网络控制等方法，因此，锅炉的热效率很高、锅炉运行平稳，而且减少了对环境的污染。自1975年，世界上第一个分布式控制系统美国Honeywell公司的TDC-2000问世以来，发达国家已研制出许多先进的工业锅炉计算机控制系统，从而逐步取代常规仪表而进入工业锅炉控制行业。在国内，由于经济、技术条件的限制，我国中小企业锅炉设备水平一直比较落后，大多数中小型锅炉水平基本上停留在手工和简单仪表操作的水平。80年代中后期，随着先进的控制技术引入我国的锅炉控制以来，锅炉的计算机控制得到了很大的发展。至90年代，锅炉的自动化控制已成为一个热门领域，利用单片机、可编程序控制器、工业计算机以及引进的国外控制设备开发的各种控制系统，已逐渐用于对原有锅炉的技术改造中，并向与新建炉体配套的方向发展，许多新的控制方法，诸如最优控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制等自动控制的最新成果也在锅炉自动控制系统中得到了尝试和应用。1.2.2 锅炉燃烧控制策略研究现状锅炉在运行过程中常会出现各种各样的问题，比如燃烧效率偏低、燃烧稳定性差、结渣、烟温偏差、管道爆漏等，直接影响锅炉运行的安全性与经济性，这些问题发生的原因在很大程度上都与运行中对锅炉燃烧工况的控制有关系。由此可见，对锅炉燃烧控制的优劣，在很大程度上决定着锅炉运行的好坏。在锅炉燃烧控制策略中，PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其控制算法简单、鲁棒性强和可靠性高被业界广泛应用，且在许多工业控制场合都得到了较好的控制效果。在现阶段，PID控制仍然是锅炉燃烧系统的主流控制方法。1.3 PLC控制在国内外的发展近况20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的。目前，我国自己已可以生产中小型可编程