PLC在卷煙廠鍋爐給水系統中的應用

劉培揚，王冠峰

LIU Pei-yang，WANG Guan-feng

（國核自儀系統工程有限公司，上海 200233）

0 引言

某卷煙廠原有兩個供熱熱源，主熱源為市熱電廠供給，輔助熱源由廠區原有的燃煤鍋爐房供給，該廠技改后，由于總熱負荷的增加，燃煤鍋爐房的限期拆除以及市政熱源供應不足和供汽參數不能滿足生產用汽需要等綜合因素，確定新建2臺20T燃油雙爐膽飽和蒸汽鍋爐，根據負荷變化及運行需要，該鍋爐可實現單爐膽運行，以增大負荷的調節范圍。該廠的蒸汽用量冬季用汽量最大，其平均用汽量為73T/H；其他季節平均用汽量為37T/H。本文主要介紹鍋爐輔助控制系統中的給水控制子系統，按照傳統的給水控制模式，通過電動執行機構，調節管道閥門的開度來改變給水流量，從而控制汽包水位，這種控制方式下，當閥門開度較小造成給水壓力較大，不僅浪費了大量電能，較高的水壓還對管道、泵及閥門造成傷害，縮短其使用壽命。本文采用變頻器對鍋爐給水母管壓力進行控制，從而有效解決了上述問題。

圖1 鍋爐輔控系統工藝簡圖

1 鍋爐給水系統控制原理

本系統中每臺鍋爐配供三沖量電動給水調節閥組1組，自動進行給水比例調節；系統有四個給水泵，其中兩臺工頻水泵，兩臺變頻泵，變頻水泵與鍋爐給水總管上的1組壓力測點和壓力傳感器進行聯鎖，根據輸出的壓力信號直接自動控制給水泵的運行臺數、自動啟停以及工頻水泵與變頻水泵之間的倒換運行操作，以維持給水總管壓力的恒定，冬季最大負荷時給水泵的運行方式為3用1備，其中一臺工頻水泵備用；其它三個季度為2用2備，兩臺工頻水泵備用。具體實現方式是：

系統運行在非冬季模式下時，系統下達指令由變頻器自動啟動第一臺變頻水泵運行，系統檢測給水管的水壓，當變頻器頻率上升到工頻時，如水壓未達到設定的壓力值，系統自動啟動第二臺變頻器使第二臺水泵運行并調節其輸出頻率，直至壓力達到設定值；系統運行在冬季模式下時，系統下達指令由變頻器自動啟動第一臺變頻水泵運行，系統檢測給水管的水壓，當變頻器頻率上升到工頻時，如水壓未達到設定的壓力值，系統自動啟動第二臺變頻器使第二臺水泵運行，如變頻器運行到工頻狀態時供水母管壓力仍未達到設定壓力值，系統自動將啟動工頻泵，同時降低其中一臺變頻器的輸出頻率，直至壓力達到設定值。若鍋爐需要的給水量減少，變頻控制系統可自動降低變頻器的運行頻率，如變頻器的頻率到零仍不能滿足要求，則另一臺變頻器將自動降低頻率，直至壓力達到設定值。

2 鍋爐給水控制系統系統方案

鍋爐輔控系統結構圖如圖2所示，本系統選用西門子S7 PLC作為控制器，S7 313 PLC作為主站，通過現場總線PROFIBUS連接8個由S7 200構成的從站，其中由于地下油庫離主控室

圖2 鍋爐輔控系統結構圖

圖3 給水控制系統電氣原理圖1

圖4 給水控制系統電氣原理圖2

有2KM距離，使用光纜進行數據通訊。給水子系統使用S7 200型PLC，采集給水母管壓力、泵運行/故障狀態及變頻器的運行/故障狀態等，并根據要求進行邏輯控制；系統配有西門子TP170B觸摸屏，TP170B可以與SIMATIC S7 CPU一起操作，能滿足所有復雜的功能要求，它配有用于MPI和PROFIBUS-DP的借口，該接口可用于下載組態；能夠修改過程參數的輸入/輸出域，它用于設置泵的控制模式及手動設定變頻器頻率值，并監視泵的運行狀態及給水母管的壓力；變頻器采用西門子MM 440。給水系統的電氣圖如圖3、圖4所示。

3 軟件設計

本系統控制邏輯使用西門子STEP 7軟件進行設計，通過CP5611通訊卡實現S7 313與PC機的數據通訊。170 B使用PROTOOL軟件進行組態，如圖5所示；上位機系統使用Wonderware Intouch開發HMI（人機接口界面），它提供了通訊協議轉換接口—I/O Server，能方便連接到西門子 S7 序列PLC，它通過采集下位機來自現場的數據，經過處理之后，以此監控生產過程，并能通過手動功能，實現部分功能，上位機組態圖如圖6所示

圖5 TP130B 組態圖

圖6 給水控制系統組態圖

4 結束語

經過實際的調試和運行實踐證明，采用西門子PLC和MX440變頻器在該鍋爐給水控制系統的實際運行中，取得良好的效果。該系統不僅節能效果顯著，而且減少了運行故障率，減少了檢修次數，提高整個系統的運行效率，提高設備運行壽命。

[1]西門子S7系統手冊.

[2]西門子變頻器MM440操作手冊.

[3]西門子觸摸面板TP170B設備手冊.