浅谈供暖锅炉设备控制系统中PLC的合理选择

摘 要:随着PLC在锅炉系统中的应用和推广,PLC种类越来越繁多,其机型、性能、容量、编程方法等方面都各不相同。在供暖锅炉设备控制系统中的PLC的合理选择方面,从机型、I/O、存储器、编程器及外部设备和安全运行环境等方面分析了锅炉系统的一般选择方法。

关键词:供暖锅炉 PLC 机型 I/O 编程器

中图分类号:TK323文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0070-01

可编程控制器PLC是以微处理器为核心的数字运算操作的电子运算装置,目前在锅炉系统中发挥越来越大的作用,但是市面的PLC种类繁多,性能、指令系统、编程方法等方面存在很大的差异,因此,选择合理的PLC,对于提高PLC在供暖锅炉系统中的应用有着非常重要的意义。

1 锅炉系统PLC的合理选择

1.1 机型选择

目前市场上流行的机型主要有以下几种:施耐德公司的Quantum、Premium、Momentum等产品,罗克韦尔公司的SLC、Micro、Control、Logix等产品,西门子公司的SIMATIC S7-400、300、200系列产品,GE公司的欧姆龙、三菱、富士、松下等产品。

在选择PLC机型时应满足以下基本原则:首先,应该满足功能需求,供暖锅炉是一种多变量系统,被控制量之间的关系复杂,耦合程度高,因此,在选择PLC机型时,在功能上可以以供水温度、烟气氧量、炉膛负压等作为控制参数,同时具有PID控制,能够加大或解除给煤调节、送风机和引风机调节,从而得到给煤量,送风量和引风量的最佳参数。其次,由于供暖锅炉虽然工艺固定,但是由于其使用环境复杂,因此,应该选用模块式结构的PLC。第三,供暖锅炉的控制过程比较复杂,需要实现PID运算、循环控制和通信联网等,因此应该选择中高档机型。另外,同一个企业应该选用同样的机型,在机型统一的情况下,PLC模块可互相作为备用,即可降低风险,也可以节约技术人员的技术培训方面的经济投入,并可以实现资源共享,便于集中管理。

1.2 I/O选择

PLC与供暖锅炉系统之间的联系是通过I/O接口模块来实现的,PLC的I/O接口模块包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其它一些特殊模块。确定I/O点数时,一些典型的设备和电器原件的PLC的I/O点数是固定的,例如一个按钮需要一个输入点,一个信号灯需要输出点等,在确定所需的I/O点数之后,还需要增加10%～20%的被用量。模拟量I/O主要是用来感知传感器信号,由于供暖锅炉需要测量水位水量、温度、炉膛压力等,因此模拟量输入输出接口是必不可少的。同时,供暖锅炉的水位水温、炉膛压力等是固定的,有时需要快速输入等,因此,需要特殊功能I/O。这样才能保证供暖锅炉PLC系统的正常运行,实现供暖锅炉的自动控制。

1.3 存储器选择

PLC系统的存储容量与机器大小有关,通常情况下,小型机的存储功能不超过6kb,中型机的最大存储能力可以达到64kb,大型机则可达到兆字节。在选择存储器的容量时,可以根据存储需要来进行选择,必要时可对存储器进行扩充设计。在选择存储器容量时,存储器容量必须大于程序容量,在估算程序所使用的实际容量时,并没有固定的公式,主要是根据编程使用节点数来确定的,通常情况下,按数字量I/O点数的十五倍加上模拟I/O点数的100倍。同时,还要保留25%～30%的富裕量,这样所选择的存储量基本上就可以保证PLC系统的正常运行了。

1.4 编程器及外部设备选择

PLC编程问题是系统实现的重要环节,用户应当对所选择PLC产品的软件功能及编程器有所了解。共有五种标准化编程语言:顺序功能图、梯形图、功能模块图、语句表和结构文本,小型机一般只能提供梯形图,编程方式单一,不够灵活,在选择时,要考虑经济性和实用性的平衡。目前,在锅炉供暖系统中,多用计算机来进行控制,可以选择能够在计算机上运行的编程软件包。另外,为防止破坏用户程序,可以选用EEP-ROM模块作为外部设备。

1.5 PLC的运行安全

由于供暖锅炉的运行环境复杂,一旦存在安全隐患则会造成不可估量的损失和危害,因此在选择PLC系统时,其运行的安全性也是非常要重要的,供暖锅炉的PLC系统的安全问题主要包括硬件措施和软件措施。在硬件方面,对电源变压器、CPU等主要部件,需要采用导电导磁良好的材料进行屏蔽,以防止外界干扰；在CPU与I/O电路间,需要采用光电隔离措施,以此减少故障误动作。在软件方面,首先需要PLC系统具有比较完善的故障检测功能,在系统正常运行时,PLC输入输出信号具有确定的关系,可以根据信号状态来判断设备运行的正常性；其次PLC系统具有信息保护和恢复功能,当故障一旦消失后,供暖锅炉系统需要继续原来的工作；第三,具有设置警报的功能,风机、水泵、上煤系统等的启、停故障等能够发出故障警报,并能作出高、低液位、压力、流量、温度的超限报警。

2 实例应用

某公司的供暖锅炉基本控制部分的给水、鼓风、引风等都是手控方式,为提高锅炉运行效率,减少耗能,节约劳动力,降低安全隐患,公司进行了PLC改造,考虑到安全性、经济性、可靠性、可扩展性等因素,选择了西门子公司的S7-300系列中型PLC系统,能够采集来自现场各种传感器、电机、变频器、执行器等的模拟量与数字量输入信号,通过编制的用户程序处理后输出相应的控制信号控制变频器、电机及执行器等设备,同时将各种运行参数、故障、报警信息传送至上位机显示。经过长达1年的试用,取得了比较好的效果,与以往相比,不但减少了锅炉故障,也降低了煤炭等原材料的消耗,取得了比较好的供暖效果。

3 结语

随着科学技术的发展,PLC的种类也越来越多,功能也越来越强大,本文分析了目前供暖锅炉PLC系统的在机型、输入/输出、存储器、编程器及外部设备和运行安全等方面的基本需求,并以某地的供暖锅炉实例分析了PLC在锅炉系统中的应用。随着科技的发展,也必将为供暖锅炉系统提供更丰富更边界的服务。

参考文献

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