一、 系統簡述
目前，熱水鍋爐只是利用計算機監測熱水鍋爐運行參數，熱水鍋爐運行要人工進行手動進行調節，而要真正實現熱水鍋爐的自動控制，只利用計算機遠程監控遠遠不夠，它一方面不可能使熱水鍋爐在較高的效率下運行，另一方面也不可能達到真正節能目的。
本公司的“基于南大傲拓PLC和變頻調速技術的供暖鍋爐控制系統”具有完善的故障診斷功能，大大提高了設備的可靠性，同時通過變頻器對電機進行調速，實現真正節能目的，使鍋爐運行達到較高效率。
該系統由可編程控制器、變頻器、鼓風機、引風機和水泵電機、傳感器等構成。以南大傲拓NA400系列可編程控制器為核心，一方面通過操作臺與PLC通訊，接收管理者的控制命令。另一方面與各變頻器進行通信，分別對鼓風機、引風機、循環泵和補水泵等進行啟停控制和電機的轉速設定，操作人員也隨時可以通過操作臺，了解現場每臺鍋爐的運行狀況，對風機、水泵等電機進行啟停控制。
二、 系統硬件配置與說明
本系統包括配電系統、PLC控制系統、現場就地箱、上位機監控系統及傳感器系統等組成。系統框圖如下圖所示。
2.1配電系統
實現對現場鼓風機、引風機、爐排、循環泵、補水泵、上煤系統、軟化水及傳感器等設備供電。
配電柜如下圖所示。
2.2 PLC控制系統
采用南大傲拓公司最先進的NA-400系列控制系統和工業以太網作為鍋爐房的自動化系統硬件平臺。PLC控制系統實現對鍋爐現場溫度、壓力、流量采集和對現場設備進行實時控制。
控制對象：
控制鍋爐主體設備（鼓風機、引風機、爐排電機）的啟動、停止、運轉速度，實現鍋爐燃燒系統、爐膛負壓全自動控制的過程的生產自動化。
控制鍋爐房輔助設備（補水泵、循環水泵、水處理設備等）啟動、停止、運轉速度，實現恒壓補水等水系統全自動控制過程的生產自動化。
控制鍋爐房上煤系統（斗提機、配煤皮帶，卸料器）的啟動、停止，實現鍋爐煤倉根據料位自動配煤的生產自動化。
鍋爐控制系統網絡拓撲圖如下圖所示。
現場PLC柜如下圖所示。
NA400冗余PLC柜
2.3 現場操作箱
完成現場對鍋爐進行手動控制。通過現場的“就地/遠程”切換按鈕，當旋鈕選擇為“就地”方式時，就可以在就地狀態下，對鍋爐設備進行就地啟動和停止。
2.4上位機監控系統
上位機由一臺操作員站和一臺工程師站組成。
采用工業以太網實現現場控制器和二臺上位機間的通訊，Intnet工業網絡是一個功能強大的局域和單元網絡，可按照國際標準 IEEE 802.3的要求而用于工業應用。 帶有光纖環網的總線結構尤其適用于這種應用，因為它們具有很高的抗噪聲干擾性能和極高的可用性。
以太網目前的市場份額已經超過 80%，并且還有進一步上升的趨勢，因而在全球 現場總線領域中處于領先地位。 工業以太網的重要特性已使其在使用過程中具有更多優勢。
通過簡單連接進行快速調試
由于現有網絡容易擴展，具有高度靈活性
因專為現場應用而開發，具有高可用性
現場級：過程檢測儀表信號和二次儀表信號以4～20mA DC標準信號，使過程儀表和PLC可靠的通訊。
控制極：PLC控制系統與上位機工程師站和操作員站間采用工業以太網，起優點和可靠性上文已描述。
這種分層結構大大提高了系統的可靠性和實時性，使系統配置更為靈活，更適用于各種工業過程控制和企業生產管理場合。
在“集控”狀態下，用戶可通過監控系統實現對鍋爐相關機械、電氣設備實現實時在線監控，用戶可以直接在上位計算機的圖形窗口中進行相關操作，實現相關的控制要求。在“手動”狀態下用戶只能對系統狀態進行監視，需通過現場就地箱手動操作實現控制要求。
上位計算機采用組態軟件對系統進行組態，下圖所示現場設備圖片。
② 手動操作界面
③ 溫度壓力實時曲線
④ 歷史報表查詢
2.5 傳感器系統
實現對壓力（鍋爐爐膛負壓、省煤器出水壓力、省煤器入水壓力、鍋爐出水壓力、鼓風機出口壓力、除塵器出口負壓等）、溫度(爐膛溫度、省煤器入水水溫、省煤器出水水溫、供水總溫度、回水總管溫度等)、流量（供水總管流量、回水總管流量、補水流量、軟化水流量等）實時監測。
本控制系統能夠根據環境溫度的變化及一天24小時的不同，自動完成鍋爐熱負荷與用戶熱負荷的計算，將其比較、預報、校正內部參數，優化相應的控制參數，相應自動調整鍋爐爐排轉速、鼓風機轉速、引風機轉速、煤層厚度。并用氧量信號校正送風量，參與燃燒控制。保證使風煤配比達到最優，鍋爐在較高的效率下運行，從而能夠實現節煤省電這一目的。該系統具有報警及聯鎖保護，采用計算機自動控制和手動現場控制，手/自動切換是無擾動切換，真正實現鍋爐安全可靠的運行，減輕工人的勞動強度，保證供熱質量，節約能源，實現鍋爐控制自動化。
三、 系統功能
3.1監控功能
系統在運行過程中，上位機將下位機采集上來的鍋爐運行數據和熱力站傳送上來的運行參數進行實時處理，通過上位機的分析，判斷，實現對現場溫度、壓力、液位、流量等工藝過程參數的模擬動態顯示，通過下位機的反饋至上位機的信號實現對現場儀表、風機、水泵及上煤系統運行狀態的監控。用產地通過上位機手動和自動切換，實現風機，水泵的啟、停控制。系統與現場儀表，電氣設備配合可實現多變量閉環調節(如送風變頻控制、引風機變頻控制、給煤機變頻控制)和聯鎖控制(如上煤聯鎖控制)。
3.2調節控制功能
供暖燃煤鍋爐是一種多變量系統，被控量之間的關系耦合程度高，因此本套系統配以優化的控制軟件，該套軟件以供水溫度、煙氣氧量、爐膛負壓等為控制指標，室外溫度為補償量，同時具有PID控制，通過配置風煤化，前饋系統，來加大或解除給煤調節，送風機調節和引風機調節輸出間的前饋聯鎖，以求取給煤量，送風量和引風量的最佳控制參數，從而實現燃燒的最優控制。考慮到鍋爐的此三環節的對象為電機，所以PID手/自動切換時，加有無擾動切換。
3.3報警功能
系統具有故障報警(風機、水泵、上煤系統等的啟、停故障等)和超限報警(高、低液位、壓力、流量、溫度報警及用戶指定的其它參數報警)。
3.4上煤聯鎖功能
本系統可實現手動操作，計算機聯動和自動控制。
3.5數據報表記錄功能
可根據用戶的要求，對熱網的供、回水流量、溫度、壓力、爐膛負壓等工藝參數及電機負載情況，報警記錄形成報表匯總。
3.6數據查詢
計劃，打印功能，用戶對記錄的報表數據，報警數據進行查詢、打印。
3.7曲線功能
對用戶關心的溫度、流量等信號，系統以實時，歷史趨勢曲線的形式直觀地表示出來。
3.8遠程通訊功能
熱力站和控制中心通過以太風實現遠程數據傳輸。
3.9冗余功能
為保障系統運行的可靠，計算機測控通訊網采用雙冗余以及網，當一條網絡線出現故障時不會影響系統正常工作。兩臺上位機同為服務器，測控數據各存于兩臺計算機中，當一臺主機出現故障時，另一臺照樣運行，不受影響。下位機控制器也采用NA400系列中CPU401-0501雙冗余控制器，以保障系統不間斷地進行數據的實時采集，從而實現系統持續，穩定可靠的運行。
四、 小結
該系統自投運行以來，設備運行良好，整個系統沒有出現任何故障。得到煤礦領導及運行工人的一致好評。
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