PLC在熱煤爐自控系統上的應用

【摘 要】本論文主要內容是研究如何改進熱煤爐自動控制系統程序，增加吹灰和除塵設備自動控制程序，對優化燃燒調節系統和風／油、氧量仿真模塊進一步分析研究，最終實現根據爐子的負荷，爐控機通過內部程序運算，自動選取風／油、氧量對應的一組參數，實現爐子的最佳優化運行。

【關鍵詞】PLC；自動控制系統；加熱爐；熱煤爐

0.前言

隨著可編程序控制器（簡稱PLC）技術的迅速發展，PLC作為一種以微電腦技術為核心的自動控制裝置，已被廣泛應用于機械制造、冶金、化工、能源、交通等各種行業，推廣和普及PLC技術對提高我國的工業自動化水平及生產效率具有十分重要的意義。近年來，管道系統加熱爐和熱煤爐自動控制系統有了較大發展，以可編程序邏輯控制器為代表的第三代加熱爐儀表控制系統己廣泛應用。

1.開發爐控系統的必要性

（1）開發爐控應用程序，發揮PLC軟件強大的指令功能，進一步優化燃燒系統，使燃燒系統長期連續可靠地運行，減少加熱爐在啟、停和負荷調節過程中冒黑煙和過氧燃燒現象，保護熱煤爐周邊環境。

（2）將加熱爐、熱煤爐的吹灰和除塵系統納入爐控的統一管理，在爐運行中自動累計運行時數，運行時數達到預定值時自動進行吹灰和除塵操作，使吹灰和更加及時有效，提高加熱爐、熱煤爐的綜合效率。

（3）為了更好地發揮加熱爐輔助設施吹灰器和除塵器的作用，增加吹灰器和除塵器的自動控制程序，實現加熱爐運行過程中吹灰、除塵工作全自動完成，使其達到節能降耗、保護環境的目的。

（4）減少人工操作，避免誤操作的發生。由于吹灰器和除塵器系統上的電動閥門的開關要求有一定的時序，人工操作易出錯，但PLC指令豐富靈活，非常適合于時序控制或順序控制，利用PLC軟件的強大功能，使復雜的操作全自動化完成，減少人工誤操作導致發生意外事故的可能性。

鑒于以上理由，我們認為有必要對加熱爐、熱煤爐自動控制系統進行編程，并將加熱爐的吹灰系統和除塵系統一并納入爐控機(PLC)的統一管理，提高加熱爐、熱煤爐的自動化控制程度，使吹灰和除塵更加及時有效，保證加熱爐高效率運行。完善加熱爐、熱煤爐燃燒過程中必要參數的屏幕列表顯示、流程圖顯示、開關狀態顯示、參數報警等監視功能。

2.熱煤爐控制系統

新加熱爐、熱煤爐自動控制系統的核心控制設備是一套Siemens公司的S7-314型可編程序控制器。并根據熱煤爐的控制要求配置相應的I／0模板、編制完整的控制程序，由PLC完成熱煤爐和附屬設備的全部控制功能。

按照熱煤爐的所有工藝環節，自控系統主要分為以下幾個方面：

2.1啟停爐程序控制系統

在PLC的管理下，按照規定的時序及條件邏輯，引導熱煤爐完成啟動和停止過程。

2.2安全保護、報警系統

PLC檢測熱煤爐的各種保護參數，遇有參數越限，既執行相應的報警／停爐程序，發出聲音報警、顯示信息提示，及時通知運行操作人員。

2.3工藝要求

當熱煤爐的啟動完成后，運行人員將開關置于需要的火位，執行自動燃燒過程調節程序，在爐控機的存儲器中存有一組事先輸入的熱煤爐運行參數，包括負荷百分比、燃料油流量、助燃風輸出百分比、煙氣含氧量等。當熱煤出爐溫度低于給定值時，程序增加燃燒的負荷百分比，并根據負荷的變動情況增加燃料油和助燃風的輸出值，從而提高熱煤出爐溫度，當熱煤出爐溫度高于給定值時，動作相反。

熱煤爐優化燃燒系統就是由原油出換熱器溫度、熱煤出爐溫度和煙氣含氧量三個調節系統工作在自動調節方式下組成的。前一個調節系統與后兩個調節系統雖無控制上的關系，但是通過熱煤流量和溫度的工藝過程又將它們緊密地聯系在一起。原油出換熱器溫度調節可謂一級調節，熱煤出爐溫度調節可謂二級調節，煙氣氧量調節可謂三級調節。

該系統是一個典型的反向PID調節系統，原油出換熟器溫度與給定值比較，結果為正時，減小輸出，關熱煤三通閥，反之開閥。

3.熱煤爐自動控制系統運行參數

儀表控制系統以可編程控制器為核心，對熱煤爐各工藝保護參數，如壓力、溫度及各開關量進行檢測，任一保護參數越限即停爐、報警。自動調整風、油配比，使之圍繞熱煤出爐溫度設定值上下調整，滿足系統的熱煤出爐溫度及原油出換熱器溫度要求。氧量調節是為加強優化燃燒、提高爐效而設的。

整個儀表控制系統主要包括下列系統：熱煤爐的啟停程序控制及安全保護系統，熱煤出爐溫度控制系統，原油出換熱器溫度控制系統，燃料油溫度控制系統等組成。

4.應用效果

充分發揮了 PLC的軟件功能，選用了先進、合理的控制方案，通過完善爐控程序，使整個控制系統滿足實際輸油生產不斷發展的新需要，使復雜的人工操作，全部按指令自動完成，避免由于人工誤操作而導致意外事故的發生，提高加熱爐、熱煤爐自動化控制系統的自動化水平，能夠達到節約能源、保護環境的目的。

一鍵自動啟停控制靈敏可靠，優化燃燒回路自動調節適應性強，氧量調節系統投自動運行穩定，節能效果顯著，各調節回路的給定值科學合理、有關保護功能齊全好用、出力足、負荷調節范圍寬。不僅滿足了現東北管網熱力需要，而且為其他熱煤爐和大型加熱設備的自動控制模式提供了借鑒。

5.結論

采用可編程控制器的熱煤爐控制系統，改善了困擾各站多年的環境污染問題，油風配比良好，爐子燃燒允分，若吹灰、除塵裝置長期好用，在爐控機的控制下自動運行，將從根本上解決了熱煤爐的煙塵污染問題。降低了維護人員的勞動強度，經過改造，系統的結構得到了簡化，大部分的功能集中到PLC的內部，由軟件完成。從而有效地降低了維護人員的勞動強度。 [科]

【參考文獻】

［１］李建興．可編程序控制器應用技術．機械工業出版社，2011，06．

［２］熱煤爐燃料油系統操作規程．

［３］輸油管道節能技術概論．