阴国恩
汤旺县乌伊岭供热服务站 黑龙江伊春153038
摘要：针对某大厦完成一整套燃气热水锅炉的手自动控制系统，采用西门子软件 PLC 控制，同时使用上位机监控的数字化生产系统，最终通过验收并投入生产使用。 降低了人工的工作强度，在保证供暖系统高效运行的同时，提升了整个流程的安全性和经济性。
关键词：锅炉供暖；PLC；WinCC
在我国部分偏远地区普遍使用的锅炉供暖技术中，相当多的锅炉仍旧采用传统方式对整个供暖过程进行控制，整个过程能源浪费严重，设备的启停、燃料的投放等都过度依赖操作员人工操 作，无论是从工作效率还是工作安全角度，都不是很好的选择。
针对上述问题， 本项目针对伊春某大厦内部供暖要求设计了以西门子 S7－300 PLC 为控制核心的燃 气供暖锅炉控制系统，并配置计算机控制与管理系统，结合现代工业组态软件对整个控制系统进行实时监控，构建人机界面。 该 大厦位于大连金州区，地上 8 层和地下一层，采暖面积 20000m2，设备间位于半地下一层。 整个供暖系统全部由计算机实现自动控制，系统的操作除了工程师外，操作员也可以很容易操作整个系统的运行，这样就节省了大量的人力资源，并且整个操作过程可以在操作室进行，保证了整个操作的安全性。
一、燃气锅炉供暖系统简介
1、锅炉供暖系统工艺简介
整个燃气锅炉供暖系统的工作流程为： 向燃烧器内供应天然气与空气的混合燃料，点燃后对锅炉内的水进行一次加热，同 时，锅炉内的进口与出口的水是通过水温造成的重度差进行循环， 将热水传输给需要供暖的区域，对循环回来的冷水进行加热。 整个系统主要由管道内水循环和锅炉燃烧两部分构成： 1）管道内水循环：自来水经过过滤软化处理以后，经由分水器进入供暖管道内部，送入锅炉中，进行加热后，经由换热泵管 网送至用户处用于取暖。 经由用户出散热后，经过换热站，再次经由循环泵管网送至锅炉内加热。 2）锅炉燃烧系统：由鼓风机向燃烧炉内输送一定比例的天 然气和空气，进行点燃后，对锅炉内的水进行加热。
2、控制系统设计
考虑到系统的安全性和稳定性，本次设计一种由 PLC 和触摸 屏以及组态软件 WinCC 共同控制的人机合作控制系统，同时实 现对整个燃气供暖过程的监控、监测、参数设定以及数据记录。 保证安全运行的同时也保证整个控制过程更加高效。 整个控制系统的结构如图 1 所示。
锅炉控制是一个多输入多输出的系统，PLC 负责数据的采 集和控制，其中的被控变量一共有三个，燃气量、鼓风量和送水 量。 通过控制燃气比例阀的开度控制天然气的输入量、通过控制鼓风机的频率来判断空气的输入量； 通过控制进水口的开关开度控制进水量。 PLC 同时接受锅炉上的水位、压力和温度传感器， 通过模拟量数据模块读入数据， 通过这些来控制锅炉的运 行。 整个监控系统共有 97 个模拟量输入输出点；158 数字量输 入输出点。如表 1 所示。
二、燃气锅炉监控系统的硬件设计
本次控制系统采用 IPC－610H 为工控主机，S7－300 PLC和 ET200M 分站作为下位机的设备，中间用 PROFINET 总线相 连接；PLC 与三个 ET200M 分站之间采用 PROFIBUS 总线以树 形方式连接。 整个硬件设计图如图 2 所示。 本次系统选用的 CPU 是西门子的 315－2DP 模块；电源选 用 LRS－350 模块；数字量输入输出模块选用 16 通道的 SM321， 模拟量输入输出模块选用 8 路通道的 SM322 模块，并根据经验 把余量控制在 10％～15％。
三、监控系统软件设计 整个监控系统软件由上位机软件 WinCC 和下位机软件STEP－7 两部分组成。 如图 3 所示：
其中下位机软件设计采用西门子 STEP－7 编程软件进行子 程序的控制， 包括通信子程序； 控制子程序包括温度控制子程 序、压力控制子程序、燃气量控制子程序和采样子程序等；PLC主程序如图 4 所示。
上位机监控软件采用 WinCC7．4， 工控机使用研华公司的IPC－610H，通过以太网与 PLC 程序相连接，将整个控制系统的 运行情况以动态形式显示出来。 监控画面包括参数设定区域： 操作员可以在监控室对监控系统的参数进行调整；报警区域：监控画面可以实时显示整个控制系统的运行情况， 当整个系统操作过程中锅炉压力、天然气浓度、送水温度以及回水温度不在设定范围内时，启动报警程序，工作人员对整个运行系统进行参数调整或 者急停等；数据报表：方便工作人员参考和查找历史数据，对整个系统运行过程把握更准确。 监控主页面如图 5 所示。
本系统采用西门子 S7－300 和 WinCC 组态软件相配合，投 入使用以来，系统稳定，不但减少了燃料的浪费，还节省了大量 的人力，在保证设备高效运行的同时也保障了安全性。
参考文献
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