【正文】 程序控制器PLC控制燃油鍋爐的穩(wěn)定可靠運(yùn)行?，F(xiàn)代燃油燃燒機(jī)多為自動(dòng)控制的燃燒機(jī)，一般采用工業(yè)程序控制器、火焰檢測器以及溫度傳感器等組成自動(dòng)控制系統(tǒng)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國有各類工業(yè)鍋爐約25萬。這時(shí)電站鍋爐的容量也越來越大，要求燃燒設(shè)備不僅能燃燒完全，著火穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，低負(fù)荷性能好，還必須減少排煙中的污染物質(zhì)。1930年左右出現(xiàn)了布置在爐膛四角且大多成切圓燃燒方式的直流燃燒器。早年制造的煤粉爐采用了U形火焰。直水管鍋爐出現(xiàn)后開始采用機(jī)械化爐排，其中鏈條爐排得到了廣泛的應(yīng)用。后來又發(fā)展了由輔助循環(huán)鍋爐和直流鍋爐復(fù)合而成的復(fù)合循環(huán)鍋爐。第二次世界大戰(zhàn)以后，這兩種型式的鍋爐得到較快發(fā)展，因?yàn)楫?dāng)時(shí)發(fā)電機(jī)組要求高溫高壓和大容量。開始是采用多鍋筒式。初期的水管鍋爐只用直水管，直水管鍋爐的壓力和容量都受到限制。19世紀(jì)中葉，出現(xiàn)了水管鍋爐。1830年左右，在掌握了優(yōu)質(zhì)鋼管的生產(chǎn)和脹管技術(shù)之后出現(xiàn)了火管鍋爐。19世紀(jì)。即使是小型鍋爐，一旦發(fā)生爆炸，后果也十分嚴(yán)重。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為生產(chǎn)和生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。到現(xiàn)在已出現(xiàn)越來越多的新PLC產(chǎn)品：如三菱FX2N系列PLC、三菱FX2NC系列PLC、三菱FX1N系列PLC、松下FP2松下電工可編程控制器(PLC)、三菱A/Q系列PLC、橫河FAMA系列PLC 等一系列新產(chǎn)品最初的工廠自動(dòng)化控制主要是以繼電器回路控制占主導(dǎo)地位，這種控制具有體積大，耗電多，壽命短，可靠性差以及運(yùn)行速度慢等缺點(diǎn)，而可編程序控制器具有體積小，可靠性高，耗電少等優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中可簡化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，降低成本，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和監(jiān)控。到了60年代的中后期，我國引進(jìn)了國外全自動(dòng)的燃油鍋爐的控制系統(tǒng)；到了上個(gè)世紀(jì)的70年代末，我國逐漸自主研發(fā)了一些工業(yè)鍋爐的自動(dòng)化儀器，同時(shí)，在工業(yè)鍋爐的控制系統(tǒng)方面也在逐步推廣應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)。在上個(gè)世紀(jì)60年代前期，我國鍋爐的控制系統(tǒng)開始得到迅速發(fā)展。這些功能造就了PLC的旺盛生命力。鍋爐包括鍋和爐兩大部分，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場所。鍋爐承受高溫高壓，安全問題十分重要。18世紀(jì)后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。開始只裝一只火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐，后來加到兩個(gè)火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。它的金屬耗量較低，但需要很大的砌體。這種鍋爐中的圓筒形鍋殼遂改名為鍋筒，或稱為汽包。隨著制造工藝和水處理技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了彎水管式鍋爐。在發(fā)展自然循環(huán)鍋爐的同時(shí)，從30年代開始應(yīng)用直流鍋爐，40年代開始應(yīng)用輔助循環(huán)鍋爐。在超臨界壓力時(shí)，直流鍋爐是唯一可以采用的一種鍋爐，70年代最大的單臺容量是27兆帕壓力配1300兆瓦發(fā)電機(jī)組。此外，爐膛和燃燒設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)還要求盡量減少鍋爐排煙中的污染物(硫氧化物和氮氧化物)早年的鍋殼鍋爐采用固定爐排，多燃用優(yōu)質(zhì)煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。后來人們認(rèn)識到爐膛容積和結(jié)構(gòu)在燃燒中的作用，將爐膛造高，并采用爐拱和二次風(fēng)，從而提高了燃燒效率。隨著鍋爐容量增大，旋流式燃燒器的數(shù)目也開始增加，可以布置在兩側(cè)墻，也可以布置在前后墻。70年代石油提價(jià)后，許多國家又重新轉(zhuǎn)向利用煤炭資源。 PLC控制燃油鍋爐的目的和意義鍋爐是一次性能源煤炭、石油、天然氣轉(zhuǎn)換成二次能源蒸汽量的重要?jiǎng)恿υO(shè)備。在石油化工領(lǐng)域，它的主要作用是向生產(chǎn)裝置提供所需的合格蒸汽，其控制質(zhì)量的優(yōu)劣不僅關(guān)系到鍋爐自身運(yùn)行的效果，而且還將直接影響到相關(guān)裝置生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。由PLC組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)適用于配用各種進(jìn)口及國產(chǎn)燃燒器的燃油鍋爐，對鍋爐實(shí)行全自動(dòng)控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測、指示、調(diào)節(jié)等進(jìn)行控制。 預(yù)期實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)燃油鍋爐的自動(dòng)控制，不但能很好的控制鍋爐的水位和蒸汽壓力等參數(shù)，還能很方便的加水和排水，基于PLC的控制很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。下鍋筒作為連接沸水管之用，同時(shí)儲存水和水垢。燃料供給設(shè)備：包括供油管路和油槍等。燃燒時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)，噴油電磁閥噴油，點(diǎn)火變壓器接通（子火燃燒），瓦斯閥打開（母火燃燒），將燃油點(diǎn)燃。點(diǎn)火時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)；噴油口噴油；點(diǎn)火變壓器接通（子火）；瓦斯閥打開（母火）。點(diǎn)火完畢，關(guān)閉子火，繼續(xù)送風(fēng)、噴氣，使燃燒持續(xù)。3 燃油鍋爐控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PLC機(jī)型的選擇及各硬件性能指標(biāo)分析通常選擇PLC機(jī)型有以下幾種方法： 方法1. 按以下條件選擇機(jī)型（１）可編程序控制器的類型：可編程序控制器按結(jié)構(gòu)可分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場和控制室安裝兩類；按CPU的字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。一般可編程序控制器的供電電源的應(yīng)設(shè)計(jì)選用２２０Ｖ交流電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)張性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。（2）PLC的硬件配置。（5）指令系統(tǒng)。（6）響應(yīng)速度。 PLC容量估算PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲器的容量?？紤]裕量后的I/O總點(diǎn)數(shù)即為I/O點(diǎn)數(shù)估算值，該估算值是PLC選型的主要技術(shù)依據(jù)，考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，選定的PLC機(jī)型的I/O能力極限值必須大于I/O點(diǎn)數(shù)估算值。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。綜合考慮上述一些選擇要求以及對PLC產(chǎn)品的熟悉程度，最后選擇日本三菱的FX2系列PLC作為系統(tǒng)控制的機(jī)型?；締卧吞柋硎痉椒ㄈ缦拢篎X2N— M | | 2式中，1部分表示用兩位數(shù)表示輸入/輸出（I/O）總點(diǎn)數(shù)，有123464和80六種；2部分用字符表示輸出類型：R表示繼電器輸出，T表示晶體管輸出，S表示雙向晶閘管輸出。繼電器輸出可靠性高，價(jià)格低，使用電壓范圍廣，既可控制交流負(fù)載又可控制直流負(fù)載，因而使用廣泛；但因有觸點(diǎn)輸出，尤其在感性負(fù)載時(shí)繼電器觸點(diǎn)壽命較短，動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間較長（10ms以下），因而不適應(yīng)要求高速通斷、快速響應(yīng)的工作場合。由前述的燃油鍋爐示意圖及運(yùn)行、控制要求可知該控制系統(tǒng)共有5個(gè)輸入（啟動(dòng)X停止X蒸汽壓力X上限X下限X5），7個(gè)輸出（預(yù)熱Y送風(fēng)Y子火Y噴油Y母火Y進(jìn)水閥Y出水閥Y7），輸入/輸出（I/O）總點(diǎn)數(shù)為12，考慮到控制對象系統(tǒng)有可能有所變動(dòng)或擴(kuò)展以及保留10~15%裕量，同時(shí)該系統(tǒng)的控制要求精度不是很高和對成本的考慮，最后選擇FX2N24MR001機(jī)型（12個(gè)輸入點(diǎn)，12個(gè)輸出點(diǎn)）作為該系統(tǒng)的PLC機(jī)型?？刂埔螅?1) 起動(dòng)：該鍋爐的燃燒按一定時(shí)間間隔順序起燃。 間隔5s 間隔30s 系統(tǒng)運(yùn)行流程圖 系統(tǒng)的I/O接口以及硬件接線圖設(shè)計(jì)由前面所述可知該系統(tǒng)有5個(gè)輸入，7個(gè)輸出，其I/輸入接口輸出接口啟動(dòng)按鈕X1燃油預(yù)熱Y1停止按鈕X2鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)Y2蒸汽壓力X3點(diǎn)火變壓器（子火）Y3水位上限X4噴油口噴油Y4水位下限X5瓦斯閥（母火）Y5進(jìn)水電磁閥Y6出水電磁閥Y7 系統(tǒng)輸入、輸出接口示意圖由上表以及所選機(jī)型FX2N24MR001可得該系統(tǒng)的硬件接線圖，： 系統(tǒng)硬件接線圖 系統(tǒng)供電電源設(shè)計(jì)上圖中，PLC接入了一個(gè)電源，可編程控制器CPU所需的工作電源一般都是5V直流電源，這些電源可由可編程控制器本身的電源模板供給，而PLC的電源模板需要外接。經(jīng)過隔離變壓器后，通過交流穩(wěn)壓器或UPS不間斷電源為系統(tǒng)供電。其起燃順序?yàn)椋?送風(fēng)Y瓦斯閥(母火)噴氣持續(xù)進(jìn)行，啟動(dòng)完成。 即： 系統(tǒng)異常情況自動(dòng)關(guān)火梯形圖動(dòng)作過程：當(dāng)蒸汽壓力超過允許值，即X3動(dòng)作，或水位超過上限，即X4動(dòng)作，或水位低于下限即X5動(dòng)作，中間繼電器M1接通并自鎖，其常閉觸點(diǎn)斷開，切斷燃油預(yù)熱Y子火Y3和噴油泵Y4，同時(shí)M1的常開觸點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器T5開始記時(shí)（自鎖），送風(fēng)也在進(jìn)行中，進(jìn)行清爐。根據(jù)控制要求繪制出梯形圖。其起燃順序?yàn)椋? 間隔30s 同時(shí)輸出5：間隔時(shí)間T4（參數(shù)300）：（T4常閉）Y002 異常狀況輸入條件匯總：M1送風(fēng)Y瓦斯閥(母火)噴氣持續(xù)進(jìn)行，啟動(dòng)完成。控制水位時(shí)，當(dāng)水位低于下限時(shí)，X5動(dòng)作，進(jìn)水閥Y6打開，系統(tǒng)開始進(jìn)水，同時(shí)由于互鎖使出水閥被斷開（關(guān)閉）；當(dāng)水位高于上限時(shí)，X4動(dòng)作，出水閥Y7排水，同時(shí)由于互鎖斷開進(jìn)水閥Y6，即進(jìn)水閥關(guān)閉，水位正常后由T5關(guān)閉進(jìn)出水閥門即可完成水位控制過程。對于電路短路問題，只要在總電源處加保險(xiǎn)絲就可以了，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜。 啟動(dòng)按鈕X1動(dòng)作時(shí)序圖 停止按鈕X2動(dòng)作時(shí)序圖 蒸汽壓力X3動(dòng)作時(shí)序圖 水位上限X4動(dòng)作時(shí)序圖6 總 結(jié)這個(gè)設(shè)計(jì)是基于PLC的燃油鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在研究課題和設(shè)計(jì)任務(wù)中、首先要解決的是PLC機(jī)型的選擇，這個(gè)任務(wù)需要去翻閱相關(guān)的書籍和網(wǎng)上查找一些新信息，翻閱和查找增加了許多新知識，包括一些PLC新產(chǎn)品等。燃油鍋爐替代燃煤鍋爐是發(fā)展的結(jié)果。3) 通過PLC在燃油鍋爐上的使用，一方面，可減少成本，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的控制。畢業(yè)設(shè)計(jì)，收獲很多，既完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，又學(xué)的了很多新知識。導(dǎo)師的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和敬業(yè)精神使作者受益非淺，李老師淵博的學(xué)識讓作者敬