PLC在锅炉控制中的应用探析

吴佳兴 鲁荣华

摘 要：随着现代化工业和经济的快速发展，锅炉作为重要的动力设备，在工业生产中发挥着越来越重要的作用。当前，为提高能源的利用率，节约能源，避免浪费，对于锅炉的控制和管理也提出了更高的要求。PLC在锅炉控制中起到了非常重要的作用，然而也存在着一些问题，阻碍了PLC的应用和进一步推广，甚至造成了经济损失，因此非常有必要加强PLC在锅炉控制中的应用的研究，文章对此进行了深入细致的分析和探讨。

关键词：锅炉控制；PLC研究；应用1 概述

目前，在我国的大多数中小企业中，所采用的锅炉仍然使用仪表或者继电器进行控制，有的甚至由人工来操作。先进的控制技术仅仅在极为少数的大中型企业的锅炉中得到应用。大部分的企业中，锅炉的自动投入率较低，燃烧效率不高，导致电站锅炉的运行工况也处于十分不稳定的状态，不仅不利于锅炉的经济运行，还带来了严重的安全隐患。因此，如何提高中小型锅炉的经济运行水平、运行安全，并提高设备的效率，降低事故的发生率，减少煤耗、厂用电率，成为当前亟待解决的重要问题。当前，节约能源和环境保护的问题逐渐被全世界关注，对于锅炉的燃烧控制也提出了更高的要求，为此文章对PLC在锅炉控制中的应用进行了分析。

2 可编程序控制器

在工业控制的计算机中，可编程序控制器获得了广泛的应用，它的核心是微处理器。PLC采用了微机技术，因此具有数据传送、处理以及运算功能，同时具有逻辑控制功能。目前，对于城市供暖的锅炉需要进行精确的实时控制，包括启停和运行的过程，而继电器逻辑控制则是当前大多数锅炉系统所采用的主要方式。这种方式只适用于处理开关量的问题，很多操作仍然由手动实现，自动化程度不高。对于系统的模拟量无法处理，即便能够对开关量进行控制，也没有较高的可靠性，维护起来不方便，并且电气线路十分复杂。一套继电器控制系统只能对一台锅炉进行控制，而可编程控制器应用于控制系统设计中，则可以实现系统的自动控制，且无需较高的成本，获得的运行效果也比较令人满意。

3 控制方案原理

3.1 燃烧过程控制

锅炉燃烧系统是一个复杂的、相互影响的系统。在锅炉燃烧过程中，需要使燃料燃烧所提供的热量与负荷的需要相适应，这是自动控制系统的基本任务，同时还要确保锅炉运行的经济性和安全性。在出水温度给定的前提下，为了使锅炉的燃烧状态达到最佳，需要对给煤量和鼓风量的比例进行调节。

3.2 炉膛负压控制

锅炉的安全运行离不开对于炉膛负压的控制，同时也是维持锅炉热效率的关键环节。在锅炉炉膛内部，负压的存在可以避免炉膛正压情况下，炉膛向外喷火的现象，同时还可以在一定程度上减少热量随尾气排放，从而避免损失过多的热量。炉膛负压的存在使环境卫生以及操作人员的安全都有了可靠的保障。通过调节锅炉的引风量来实现对于负压的控制。引风量和鼓风量的特定关系形成了负压，而炉膛负压产生扰动的主要因素则是鼓风量大小的变化。

3.3 锅炉汽包水位控制系统

锅炉的安全运行，与汽包水位也有着密切的联系。如果水位过低，就会对水循环造成破坏，进而导致水冷壁管的破裂，甚至导致干锅的现象，对汽包造成损害。相反，如果水位过高，就会对汽水分离装置造成影响，甚至是蒸汽带水增多，影响到蒸汽的质量，而管壁上的结垢也会增多。因此，应对汽包水位进行严格的控制，使锅炉的进水量和出水量保持平衡，从而防止事故的发生。为确保安全生产，并提高锅炉的蒸发效率，应对汽包水位进行控制，使其位于汽水分离界面最大的汽包中位线附近。锅炉水位系统是被控对象，并具有一定的自平衡能力，为防止虚假水位现象带来的影响，可以采用三冲量的控制系统。

4 PLC应用技术的特点

4.1 可靠性高

与通用计算机的工作环境相比较，工业生产的环境十分恶劣，因此对于控制系统就提出了更高的要求。而对于恶劣环境的良好适应性，则是控制系统所必须具有的性能，对于高压、高温和强电磁干扰，应具有很强的抗干扰能力。PLC因其抗干扰能力强和可靠性高，在工业生产中获得了广泛的引用。

4.2 使用方便

PLC操作起来十分简单和方便，这是PLC的另一个特点。其操作主要包括程序的更改和输入，通常利用编程器来实现。同时，PLC的编程也很便捷，有很多种程序设计语言可供选用，如C语言、梯形图、功能模块图、功能表图等。另外，PLC一旦出现故障，维修起来也比较简单，能够实现自诊断，仅需利用相关的软件和硬件即可完成。软件会根据故障，做出提示，从而帮助维修人员迅速找到故障的位置，节省了维修时间，提高了维修效率。

4.3 灵活性高

PLC的另一个显著的优点，就是灵活性高。在编程方面较为灵活，因为PLC支持很多语言，所以操作人员只需要掌握一种语言即可。在扩展性方面较为灵活，根据应用的规模不同，可以将PLC进行扩展，扩大其功能和容量，通常可以通过增加输入、扩展单元来实现。在操作上也较为灵活，不仅易于控制和监视，还能够减少设计、编程、安装的工作量，工作效率和准确性也获得提升。

5 PLC应用中需要注意的问题

5.1 温度

根据PLC的使用要求，其使用环境应该在0℃～55℃的范围之内，在安装的时候，注意不要在发热量大的元器件下面进行安装，要确保其周围具有足够的通风散热面积。

5.2 震动

不能让PLC接近强烈的震动源，要防止震动频率为十到五百五十赫兹的频繁或者是持续震动，如果必须在存在震动的环境中使用的话，就要采取有效的减震措施，比如采用减震胶等来减少震动。

5.3 空气

要注意氯化氢以及硫化氢等有腐蚀性或者是易燃的气体，如果在空气中存在的粉尘或者是腐蚀性气体比较多的话，可以在封闭性较好的控制室内进行PLC的安装，以保证其不受到空气中粉尘和腐蚀气体的影响。

5.4 湿度

根据PLC的使用要求，空气的相对湿度不能超过85%，就是在没有凝露的情况下使用，否则无法保证其绝缘性能。

5.5 电源

通常PLC可以抑制电源线带来的干扰，如果在电源干扰严重或者是可靠性要求相对较高的使用环境中，为了减少设备和地之间的干扰，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器进行改善。

6 结束语

PLC技术具有很多的优点，在工业生产中得到了越来越广泛的应用，而其系统的干扰是非常复杂的，在设计中要做好抗干扰，同时要采用有效的方法来对干扰进行控制，使其具有更高的可靠性，并使其在工业控制领域的作用在最大限度上得以发挥。所以，PLC锅炉控制系统的使用带来了巨大的经济效益的同时，也带来了社会效益，因此获得了广泛的应用。而进一步完善PLC系统的功能，使其結构更加合理，扩展灵活便于维护，提高其可靠性是PLC未来发展的方向和趋势。

参考文献

[1]朱传标.工业锅炉技术基础[M].上海远东出版社，1996.

[2]孙欣.PLC在锅炉控制系统中的应用[J].仪器仪表标准化与计量，2006（2）.

[3]刘猛，游莉.PLC在锅炉控制系统中的应用[J].中国电子商务，2012（1）.

[4]史青.浅析PLC在锅炉控制系统中的应用[J].中国科技博览，2011（13）.

[5]王长梅.PLC在锅炉控制系统中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2013（13）.

[6]张强.PLC技术在锅炉控制系统中的应用[J].科技致富向导，2015（1）.