MELSOFT环境下船用辅锅炉的燃烧控制

詹庄春（华南农业大学珠江学院信息工程系，广东广州510900）

MELSOFT环境下船用辅锅炉的燃烧控制

詹庄春
（华南农业大学珠江学院信息工程系，广东广州510900）

船用辅锅炉燃烧控制可在软件环境下实现仿真，设计的目的是搭建一个平台，从而有利于对燃烧控制过程做进一步分析和研究.通过初步分析，形成燃烧控制的流程，在三菱PLC软件MELSOFT环境下进行编程、画面制作以及模拟操作，得出的结果与工程实际要求一致，软件平台可与硬件对接实现监控.

燃烧控制；MELSOFT；GXDeveloper；GTDesigner；GTSimulator

Zhan ZC.Simulation of Boiler Combustion ControlDesign Based on MELSOFT[J].Journal of Yibin University,2015,15 （6）：32-35.

可编程控制器PLC在船用辅锅炉燃烧控制系统中得到应用[1]，在此基础上，如果进行PLC仿真，对于输入输出点数较多而不容规划的人机界面，其效果不好.如进一步采用组态方式可对燃烧控制进行监控[2]，监控画面可操作性强，但是需要硬件支持.经多方考察，与锅炉燃烧控制系统仿真的相关文献很多，其中仿真无需硬件，还可以做出动画效果[3]，不过软件设计平台与硬件对接的问题需要考虑.基于MELSOFT环境，无需硬件支持，以下是对锅炉燃烧控制进行的仿真设计.

1　锅炉燃烧控制过程分析

基于可编程控制器PLC，锅炉燃烧控制系统主要组成为：以PLC为主的控制设备、锅炉、水、点火变压器、燃油、风机、水泵、油泵、管路阀门以及应有的传感器，其中，风门和回油阀经由连轴器构成“风油配比机构”.锅炉燃烧控制的基本过程可分为：点火准备、点火时序控制、气压自动控制、安全保护、停炉，另外，当自动控制设备出现故障时，还可改为手动操作.

点火准备.首先，点火前须保证锅炉内有一定的水位.其次，核对控制台上的按钮位置，将点火保护按钮复位，正确选择控制方式.最后，对炉膛内残留的燃油进行“预扫风”清除，否则集油过多，在点火时发生“冷爆”.期间，通过时间辅助继电器开环控制风油配比机构动作，风门逐渐关小，回油阀门逐渐开大，为点火做准备.

点火时序控制.预扫风过后，风油配比机构的开环控制断开，转而为压力比例闭环控制.同时，点火变压器产生电火花，进行“预点火”.随后燃油电磁阀打开，因回油阀门已开至最大，故供给少量油.接下来开始计时，若光传感器检测不到光焰照射，则点火失败，点火保护继电器通电，关闭系统，并产生声光报警；若点火成功，则光传感器检测到光焰照射，点火变压器断电，炉内建立气压，为气压自动控制做准备，而点火准备计时辅助继电器将断电，为气压保护做准备.

气压自动控制[4].锅炉在低压下启动燃烧，此时调节机构的情况是“小风门、小喷油量”.压力传感器检测信号与给定负荷比较，其误差经过比例放大，去推动调节机构动作.若负荷小于0.3倍的额定值，则比例调节器失去作用；若负荷较大，则开大风门、关小回油阀（喷油量加大），使燃烧加剧，从而满足负荷要求.

安全保护.燃烧过程中的水位不断变化，若水位下降过快，低于危险低水位，则系统能够自动切断，并产生声光报警.若“中途熄火”，则给予一次重新点火的机会.炉内气压在燃烧过程中也会波动，若超高压，则风机油泵停止运行，等待气压下降低于气压保护上限值，风机油泵重新启动，这种现象可并入“中途熄火”；若超低压，则自动熄火停炉，不报警.另外，还需对泵机进行热保护.

停炉.燃烧结束或自动熄火后，再次检查水位，将泵机运行方式选择打在“停止”位置，燃烧控制方式也打在“停止”位置.

手动操作.先将压力比例调节器与风油配比机构脱开，改为手动操作风门；燃油电磁阀断电，改为手动操作油门.选择燃烧手动方式后，风机手动方式运行，进行预扫风.经过一段时间，油泵手动方式运行，按下手动点火按钮，再打开油门.若点火成功，则手动调节风门、油门和水位；若点火失败或中途熄火，则需重新开始.

通过以上分析，可形成锅炉燃烧控制的流程，如图1所示.

2　MELSOFT编程仿真环境[5]

MELSOFT为三菱PLC编程仿真软件系列，支持各个系列的PLC及其模块的编程、调试、监控，实现程序控制的一体化工程环境，内含三个基本应用软件：GX Developer、GTDesigner、GTSimulator.

GX Developer是三菱全系列PLC程序设计软件，支持梯形图、指令表、SFC、ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，结构化程序的编写，可制作成标准化程序，在其他同类系统中使用.

GTDesigner是三菱电机公司所开发设计的，用于图形终端显示屏幕制作的Windows系统平台软件，支持三菱全系列图形终端.

GTSimulator是三菱PLC的仿真调试软件，支持三菱所有型号PLC，可以模拟外部I/O信号，设定软件状态和数值.

图1　锅炉燃烧控制流程图

3　燃烧控制程序设计

与锅炉燃烧控制程序设计相关的PLC软元件包括：输入继电器（输入点）、输出继电器（输出点）、辅助继电器和定时器（时间点）.

第一，根据系统输入设备来确定输入点的分配，则输入点可规划为四类：与系统操作相关点、与水泵相关点、与风机相关点、与油泵相关点，共25点，具体见表1.

第二，根据系统输出设备来确定输出点的分配，输出共11点，具体见表2.

第三，参考锅炉燃烧控制流程，正确把握各软元件之间的时序逻辑关系，在GX Developer环境下，PLC类型选择FX2N（C），采用梯形图进行编程.在编程过程中需用到辅助继电器和定时器，其中时间点的具体分配见表3.

表1　输入点的分配

表2　输出点的分配

表3　时间点的分配[6]

4　燃烧控制画面制作

在GT Designer软件环境下，GOT类型选择A960GOT（640×400），PLC类型选择MELSEC-FX，通过模仿操作平台来制作控制工程画面.大致将输出状态显示灯放在画面的上部，以下依次是自动燃烧模式操作区、手动燃烧模式操作区、故障模拟操作区以及系统启停按钮的画面，如图2所示.

图2　锅炉燃烧控制画面

图2中，方块的分类为开关，与输入点对应；椭圆的分类为指示灯，与输出点对应；长条的分类为液位，与时间点对应.另外，执行机构的执行量是一种模拟量，其动作显示需经过A/D转换得到[7].

5　燃烧控制仿真分析

启动梯形图逻辑测试，然后在GTSimulator环境下载入锅炉燃烧控制画面，就可对系统进行仿真测试，锅炉自动燃烧控制效果部分截图如图3所示.

图3　锅炉自动燃烧控制效果部分截图

图3中，风机油泵选择自动方式运行，风油配比调节器在预扫风期间起作用，风门在扫风之后调至最小，转为压力比例调节器作用，此时点火变压器开始预点火，然后喷油燃烧，点火变压器断电.对控制系统的具体分析列表4，由表可知，仿真结果与工程要求一致.

6　结语

基于MELSOFT环境的燃烧控制仿真设计，实现了点火时序控制和风油配比机构的计时开环控制.通过对画面图形的操作，完成了自动燃烧、手动燃烧和故障模拟的控制过程仿真，其结果与工程实际要求一致，设计的正确性得到了验证.因运用了PLC梯形图编程设计，故与硬件对接实现监控没有问题，这有利于加强人们对燃烧控制的认知效果.本文对燃烧过程中的气压闭环控制设计较少，尚可进一步改进.

表4　锅炉燃烧控制仿真分析表

[1]陈清彬.PLC在船用辅锅炉燃烧控制系统中的应用[J].造船技术, 2004（2）：44-46.

[2]于永茂,高德欣,杜厚朋.基于C#与组态软件的锅炉优化控制系统设计[J].自动化与仪表,2013（1）：39-42.

[3]杨建敏,施伟锋,陈巨涛.船舶辅锅炉燃烧控制的计算机仿真[J].机电设备,2003（6）：19-24.

[4] 印江,侯鹏飞,白建云.基于CARIMA模型的锅炉燃烧控制系统设计及优化[J].热力发电,2013,42（9）：100-104.

[5]阮友德.PLC、变频器、触摸屏综合应用实训[M].北京：中国电力出版社,2009.

[6]徐标,郭浩.基于单片机的辅锅炉自动控制系统[J].船海工程, 2011,40（3）：141-144.

[7]甘辉兵,张均东,邹奔腾,等.基于PLC的船舶燃油锅炉仿真系统设计与实现[J].大连海事大学学报,2006,32（1）：5-7.

（编校：王露）

Simulation of Boiler Combustion Control Design Based on MELSOFT

ZHAN Zhuangchun
（Department of Information Engineering,Zhujiang College of South China Agricultural University,Guangdong,Guangzhou 510900, China）

The simulation ofmarine auxiliary boiler combustion control can be realized in the software environment.The design purpose is tobuild a platform,thus to do furtheranalysisand research on combustion controlprocess.Through pre⁃liminary analysis,the combustion control process is formed.Programming,graphic imagemaking and simulating are then operated in the MitsubishiPLC softwareMELSOFT environment,and the resultsare consistentwith practicalengineering requirements,proving thatsoftware platform can implementmonitoring dock with thehardware.

boiler combustion；MELSOFT；GXDeveloper；GTDesigner；GTSimulator

TK227.7

A

1671-5365（2015）06-0032-04

2014-12-18修回：2015-01-15

詹庄春（1978-），男，讲师，工学硕士，研究方向为电气自动化

网络出版时间：2015-01-15 17：08网络出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/51.1630.Z.20150115.1708.002.html

引用格式：詹庄春.MELSOFT环境下船用辅锅炉的燃烧控制[J].宜宾学院学报,2015,15（6）：32-35.