于悦
北京京能热力发展有限公司 北京100000
摘要：本文简要地分析了PLC的基本工作原理，研究了其在城市集中供热锅炉自动化控制系统中的具体应用，并结合实际案例对此问题进行了深入探讨，以期有助于使得城市集中供热锅炉系统更加完善有效地建设和运行。
关键词：PLC；集中供热锅炉控制系统；应用实践
引言
PLC是一种系统式可编程逻辑控制器主要技术，被广泛应用于我国工业，其中可编程逻辑控制存储器，能够对内部资料中所存储的信息进行了分析和逻辑运算，具有发展节能、环保等优势[1]。近年来，许多大型集中供热锅炉房都开始采用这一技术来管理锅炉供热系统，PLC主要是利用它内部的逻辑操作来进行驱动式风机及输煤的调节。
1.PLC控制器在集中供热中的功能
PLC控制器由一个系统内部的控制、液晶显示终端操作组合构成，其中系统管理控制包含众多的控制功能模块，如：I/O、CPU等，系统通过控制检测现场设备的各种类型仪表，可以很好地充分利用各种执行器来对信息系统进行控制与调节。液晶显示器主要是专门用来显示各种信息采集的参数和监测画面，监控人员可以通过这种液晶显示器及时地发现并解决各种突发问题[2]。简而言之，PLC控制可以应用于各种通信网络和更广泛的应用领域。PLC控制技术在集中供热锅炉内部控制管理系统中的实际应用发展是极为重要，直接影响集中供热锅炉操作系统运行的安全、工作稳定性和持续时间。
PLC具有以下几种功能：
第一，参数采集处理功能，如统计数据流、逻辑操作运算、数字操作运算。PLC控制技术的应用可以保证系统具有独立地完成内部连锁及现场封闭式控制的功能。
第二，可以借助它独立地完成现场监视系统的工作。
第三，对于人机交互界面及其他相关软硬件进行了配置，有利于后续的相关参数修改和规范的制订。
第四，预警功能。集中式供热锅炉的控制系统一旦出现故障，没有得到及时处理，就很容易造成更大的安全故障，影响到员工的生产财物安全，进而在控制系统内纳入故障报警功能，可及时告知人员，指示其做出相应的指示。
第五，数据传输进行时间与速度。PLC系统内部为供热系统，在控制供热工作的过程中会向有关政府部门及其人员传输控制环境信息，这就给供热技术传输信息的速度及质量提出了更高的要求。
第六，为了有效地保证控制数据的接收质量，需要严格地保证控制命令和初始设置值的精度准确性，从而有效地保证了控制任务的可靠性顺利进行。
第七，数据处理功能。
第八，远程传输系统功能。PLC控制信息技术的广泛应用使得对远控风险管理可能性增加，操作管理者无需实地监测，即可有效地监控各种设备运行状态及完成对各项操作风险的控制和研究。
2.应用实例分析
PLC控制技术在集中式供热锅炉的自动控制系统中的广泛应用，可利用传统的遥感器和微机进行远程控制来简化系统的运行，减轻工作人员的压力和工作量；它的特点是可以在进行热能转换的过程中对设备进行合理数据分析，减少对热能的消耗和浪费，提高燃烧设备能量的利用率和设备运行的安全性和稳定性，使得城市采暖更加便捷、高效。本文以甘肃省平凉市集中供热热源厂的安装工艺为研究背景，分析西门子s7-200PLC在集中供热系统锅炉自动控制系统中的应用。
2.1系统结构
本锅炉管理系统以西门子PLCs7-200CPU224为主要的控制器，具体的数据结构设计如图1所示，可根据锅炉内液位的变化情况对其进行有效地控制，使用西门子自带的PID调节器来控制锅炉内的温度，通过不同的温度传感器将其转换成技术标准信号输送到PLC主机上，工作者能够根据实际地观测温度情况来对其进行调整，能够确保温度正常。此外，如果锅炉内部的压力过高，会大大缩短锅炉的寿命或者造成安全事故。因此，有必要在锅炉系统中装设压力传感器，以便工人能够控制锅炉的压力，避免发生安全事故。
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图1 西门子PLCs7-200CPU224控制器
2.2控制方案
为了保证集中供热锅炉自动控制系统的工艺要求，设计师们认为PLC主要是通过控制的燃烧机开关、开启真空泵、开启电磁阀的开关及给煤机的开关，同时也发展出了具有一个报警系统的功能。具体而言，根据系统的出口温度、气体温度、锅炉炉腔温度、锅炉水位、锅炉压力、入口流量、含氧物质等各个参数对锅炉温度进行了控制。
该控制系统可以根据燃烧器在锅炉中的实际情况来自动调节燃烧器水温的控制值，工作人员可根据实际情况来设定燃烧器的水温控制值。该系统的分析方法可直接根据锅炉内的液位情况来控制和调节整个锅炉内部的液位，如果液位下降，启用开大型进水口电磁阀，可实现数据注水；如果我们的液位下降过高，就启用小型进水口电磁阀以便于实现网络的液位平衡；可以很好地充分利用电磁阀工作来对网络的流量进行自动管理和调节。在该系统中，可以采用CP243-1模块将传感器检测得到的数据传输给PLC，然后根据传感器检测得到的温度来调节内燃机的温度并重新启动真空泵。一旦系统检测到了异常情况，就会实现燃烧机自动报警，其中包括出口管道温度异常、水位异常、锅炉压力异常、出口管道流量异常、燃烧机故障等。一旦真空泵出现在锅炉内部空气中的含氧量太高时，那么就会经过真空泵对其进行启动并向锅炉输入空气，从而能够有效地控制好整个锅炉的空气含氧量。工作人员可以充分结合现场实际情况，做好设定空气的温度、压力、液位、流量和空气中的含氧物质等，使系统正常工作。
3.控制系统设计
3.1CPU224的I/O地址分配
该集中式进行的供热锅炉内部控制管理系统主要包括七个数值量输入、八个模拟量输出和五个仿真量的输入。该系统在锅炉内进行另外分别配置了两个EM231的以太网模拟量温度输入信息控制模块以用于测量锅炉内的温度。另外还增设了一个CP243-1以太网通信功能控制模块以用于实现锅炉内的模拟量和温度值的远程传感器输送和互相学习通信，这样就可以更好地帮助人员及时进行分析和检测锅炉内的温度，进而改善和提高了性能[3]。
只要操作人员按下开始启动的按钮，系统将首先自动检测大火锅炉的水位；如果在检测过程中结果显示出的水位较低，将立即停止并发出报警。如果在检测过程中结果显示正常，它将正常工作，并且会启动内燃机和真空泵加热一台大火锅炉。一旦温度达到了设定的值，就可以向用户提供热水，向锅炉中注入冷水，保证液位平衡。同时，利用一个PL可以把锅炉内部的压力和温度都控制在一个稳定地值。
3.2 集控系统
集控系统运行与管理期间，需要建设专门的运行管理制度，换热站内不设置专门的 值班人员。站房内定期检查，每天1-2次。集控工程师站24h不间断排查，每班安排2-4人。值班人员通过及时监控换热站的运行状况，及时处理信息报警，查看故障缺陷，并做好报表分析与报表记录工作。智能控制系统不仅具有较强的干扰能力和适应性，而且建立简单的语言边梁控制规则，规则就是知识库，其生成的主要方法有专家经验法、过程性模糊模型、观察法和自由组织法，在实际应用中需要综合利用这四种方法，实现建立良好的控制规则的目的。集中供热监控中上级为将控制中心，下级为热力站，二者通过无线网络进行连接来实现协同工作。其监控系统需要对热网运行过程中的数据进行采集和分析，并通过显示屏将其运行状态进行显示，并对一次网和二次网的供回水压力、温度和流量进行控制，还可以监控热网工作的设备，并能生成管理报表。
4结束语
综上所述，PLC控制技术在集中供热锅炉的控制管理技术和系统建设中的广泛应用是当今社会发展的一个必然趋势，研究这种控制技术在其实际应用中的重要性具有十分重要的现实意义。通过对甘肃省平凉市集中热源厂锅炉安装项目的案例分析研究，可以清楚地看出PLC控制技术在集中供热锅炉自动化控制系统中的应用，有助于简化该系统的运行，提高燃烧能量的供热效率和锅炉设备正常运行的安全性与稳定性。
参考文献：
[1]吕旭光.西安某小区集中供热控制系统的应用研究[D].西安工程大学，2019.
[2]潘德金.试论集中供热锅炉给水系统节能控制对策[J].科技致富向导，2014(05):146.
[3]汪升.集中供热锅炉控制系统的PLC控制[J].电子技术与软件工程，2013(15):159.
作者简介：于悦；性别：男； 民族：汉族； 籍贯：天津 ；学历：本科；单位： 北京京能热力发展有限公司； 研究方向：小型燃气锅炉集中控制。