刍议基于PLC的锅炉远程监控系统设计.docx

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刍议基于PLC的锅炉远程监控系统设计

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摘要：基于PLC的锅炉远程监控系统主要采用现代化的计算机信息技术以及组态管理软件WINN进行锅炉的集散式动态管理。设计的对象主要采用PLC控制系统进行锅炉水位、温度及燃烧的数据采集和控制，并实现安全保护及其报警，使用WINCC组态软件对锅炉进行远程实时监控，同时将数据存储，形成表格和曲线图。该系统实现了全天候实时自动控制，具有数据采集准确、界面简洁、操作简单，控制精准，安全可靠等优点，并且有利于提高生产管理水平降低用户的工作强度，节省系统维护和管理成本，提高企业核心竞争力。

关键词：锅炉；WINCC；PLC；远程监控

1前言

锅炉作为一种被人熟知的动力能源设备起源于18世纪，期间经过了不断的改造和创新一直发展至今，是当今应用在国防、工业、农业以及人们日常生活中必不可少且发挥着重要作用的特种设备。锅炉作为动力能源的生产设备，稳定高效地运行是保障人们生命安全、确保经济稳定发展的必要条件。锅炉是被加热设备，而且涉及到高温汽包液位限制的有爆炸危险的压力容器，其安全性是整个锅炉系统需要重点考虑的因素。锅炉达到安全稳定的运行状态，需要正确合理的操作规程、良好的运行环境、科学严谨的管理以及优越的控制系统。锅炉控制系统的研究对于锅炉安全性、稳定性以及达到节能环保的要求都具有举足轻重的意义。

2锅炉控制技术的发展

2.1纯手动锅炉控制阶段

在20世纪60年代以前，由于自动化技术还不成熟，工人车间对锅炉的控制主要采用手动的控制方式，锅炉运行中所有的控制参数几乎全部由司炉工的经验来断定，所以这就要求司炉工本身必须具有丰富的实战经验，因此手工阶段对工人的判定和劳动强度有很高的要求。但是在实际运行的过程中，根据工人经验判定的方式存在很大的弊端，完全依靠操作员的经验设定参数，对锅炉控制的误差和随意性较大，存在很大的安全隐患，极大的降低了锅炉的使用效率，煤炭的燃烧利用率，同时造成了资源的严重浪费，并且烟气未能得到良好的处理，污染环境。

2.2电动单元组合仪表控制阶段

在20世纪的70年代到80年代之间，自动化技术的发展带动了电动单元组合仪表的进步，越来越多的工业企业采用自动化单元组合仪表的方式。我国锅炉的控制技术在70年代前期刚刚起步，锅炉的控制方式主要通过模拟式的组合仪表及装置，随后，数字式的组合仪表和装置的国外先进控制技术被引进并广泛应用。在80年代这个阶段中，锅炉的效率得到了一定的提高，同时锅炉控制的随意性和事故率都有所降低，但是其控制精度依然不高、可靠性较低，控制效果仍不是非常理想。

2.3PLC控制阶段

在20世纪90年代，锅炉采用微机控制，实现了微机自动调节锅炉的运行，在提高了控制精度的同时，对于锅炉的安全性以及可靠性方面都有了很大的提高，同时也大大提高了锅炉的燃烧效率，减轻了工作人员劳动强度，改善了工作环境。因此，越来越多的生产厂家偏向于采用利用微机代替常规仪表的工业锅炉控制方式。PLC可编程逻辑控制器，是在继电器控制的基础上产生的一种新型的工业控制装置，是将微型计算机技术、自动化技术及通信技术融为一体，应用到工业控制领域的一种高可靠性控制器。

2.4DCS控制阶段

20世纪80~90年代，随着微型计算机技术的发展，计算机在工业锅炉的自动测试和控制方面的技术也日趋成熟，DCS在锅炉控制领域的应用也越来越广泛，有了更大更广阔的空间。DCS控制系统，其本质是采用集中管理，分散控制的设计思想，采用从下到上为直接控制层、操作监控层、生产管理层和决策管理层的层次化体系结构，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统。

2.5FCS控制阶段

现场总线(Fieldbus)是一种现场智能设备互联的通讯网络，其发展形成于八十年代末九十年代初，并用于机械制造自动化、过程自动化、楼宇自动化等领域。现场总线是一种新型技术，由于网络技术的不断发展，其在工业生产中的运用越来越广阔，市场需求也相应的越来越多，因此得到了很大的发展。现场总线技术将专用微处理器引入传统的现场仪表，综合运用网络通讯技术、微处理器技术以及自动控制技术，使其成为能独立承担某些控制、通信任务的网络节点，并都具备数字计算能力和数字通信能力。

4基于PLC的锅炉远程监控系统设计

4.1现场1/0控制站

现场I/O控制站是完成控制现场中传感器的连接I/O，实现现场控制量数字化转换的网络节点主要功能有如下几个：（1）将锅炉控制中产生的模拟物理量，如流量，压力，液位，温度等数据进行数字化，然后存入存储器并实时更新，存储的数据应该与锅炉采集参数相对应，最终形成的数字量传输到网络中。（2）各个站点将采集到的各个压力以及液位等的数据进行技术传送，做到实时监控，同时将采集到的数据通过