一、锅炉房自动控制系统案例

某小区锅炉房自动控制系统，采用西门子公司的S7―300DP PLC，和上位计算机等完成实时测控等任务，根据甲方需求选择适当的监测量（温度、压力、流量等）并设计专用的测控软件包，对小区4台锅炉组成的供暖系统进行自动调控。

锅炉房自动控制系统通过对小区室外温度、远端住户室内温度实时在线检测，依照设置的参数、供暖室内温度标准，完成对换热3通阀启闭和开度、循环泵启停转速、居民楼2通阀开度等控制、跟踪、调节，使供暖温度稳定在设定值上。并使供暖系统达到预计的***节能运行状态。

该系统，可将供暖系统运行经验设置在计算机上，调节系统运行方式。在完成自动调节、报警等功能的同时，实现数据显示、管理、运行报表、打印等多项功能。通过远程联网通信端口，可与甲方总公司的生产调度管理控制系统进行数据交换。

自控系统严格按照工业标准生产，自动化程度高、适应性强、可靠性好，适用于工业应用环境。

二、锅炉房自动控制系统结构

控制系统，由现场仪表与执行机构部分、S7-300DP CPU主机和分布I/O组成系统控制部分、上位监控计算机等组成。

现场仪表温度传感器等，主要完成现场信号的测量，模拟量以4~20mA信号输出、数字量I/O信号输出。

PLC控制系统部分，主要完成现场信号的处理、运行控制算法和输出控制信号等功能。

监控计算机，主要完成系统监视、控制数据置入、系统响应记录等功能。人机界面，为全汉字操作界面。

现场仪表安装于适当的被测点。各分布I/O控制柜安装于每台锅炉附近，再汇总通过PROFIBUS总线到中控室，然后与上位计算机想联，实现通讯；监控计算机放于中控室、可选配适当的打印机、可选配热备冗余计算机。

锅炉房自动控制系统图示

 

2、监控计算机“监控界面”图示（略）

该图示为其他自动控制系统“监控界面”，实际设计时根据实际情况专门设计。

 

 

3、监控计算机“锅炉实时温度趋势图”图示（略）

监控机可以自动记录、保存一定时间内，锅炉出口温度变化趋势图，也可以增加其他被检测量变化趋势。

 

4、监控计算机“系统报警表”图示（略）

 

 

三、锅炉房自动控制系统控制方法

    该系统的自动控制，主要有3通阀、2通阀、循环水泵、烟气排放等4个自动调节部分，具体设置如下：

    1、锅炉房自动控制系统自动调节回路处理

1）自动调节回路设置

出水温度自动跟踪调节回路，是滞后调节系统，采用串级调节回路。主回路为温度回路，滞后回路，为PID1；副回路为流量回路，快速回路，为PID2。另一回路为压力回路，快速回路，为PID3。烟气排放调节回路，待定。

2）自动调节回路框图

3）控制系统自动调节方法

加热炉出口温度，受多种因素的影响。需采用实时在线监测方可达到***率运行。

a）自动调节方法

在循环水流量、系统压力稳定的基础上，该系统自动跟踪控制住户温度等检测量，使出口温度稳定于设定值。

b）自动调节过程

系统工作中，分手工与自动2个工作方式。

手动方式，PID 处于人工方式，不参与调整只跟随数据，可以人工调整温度。

自动方式，PID处于自动方式，以设定的期望值为准，完成自动跟踪。人为改变温度时，以自动跟踪的方式逐步逼近设定温度。在给定时间（可设定，默认1.0小时），无法跟踪到设定温度时，自动提示值班员，查看是否需要调整其他部分。

手动/自动切换，一般在系统接近稳态时进行，系统将以无扰动方式切换。在非稳态切换，系统将以自动调整方式运行。

 2、锅炉房自动控制系统自动报警处理

  为保证锅炉正常运行设置的报警信号，其报警门限根据生产需要，设置、更改，并由主控制器记忆、执行。报警程序，由不同报警原因分别调用。

3、报警信号表（略）

4、监测与控制信号表

 

 

序号	功能	位号	型号规格	数量	控制点	控制信号
01	温度变送器	T供1、T回1、		2	AI	4~20mA
		T供2、T回2、		2
		T室外1、T室外2、		2
02	压力变送器	P供1、P回1、		2	AI	4~20mA
		P供2、P回2		2
03	流量变送器	L供1、L供2、		2	AI	4~20mA
		L回1、L回2、		2

 

 

四、锅炉房自动控制系统功能、特点

系统功能

主工作界面，手动设置流量改变温度，自动跟踪设定温度

趋势图曲线，查看温度、流量、压力变化过程

趋势图放大曲线，用于分析PID工作情况、优化调整控制参数

数据浏览，查看300条定期采集的被监测信号的历史数据

参数设置，设置PID、仪表量程、报警极限等参数

报警表，查看报警点记录

系统测试，查看被监测信号AI、AO、DI、DO实时数据

 用户登录，区分不同用户的操作权限

系统帮助，阅读简要使用说明

 

 系统特点

系统采用实时在线测量法，测量准、精度高

系统能手动/自动无扰切换，实现温度手动调整、自动跟踪

系统采用串级PID调节算法，提高了控制精度和稳定性

系统控制参数、功能参数，可随时调整，方便地适应不同的应用环境

系统自动生成运行曲线、定时记录运行数据，方便分析***温度变化情况

系统实时显示温度、流量、压力等控制数据

系统为全汉字人机界面，使用直观、方便

系统具有温度、流量、压力、超时等多项报警功能

系统支持多种通信方式，可多系统联网使用

系统具有看门狗功能

系统控制数据掉电保护，可保存10年

系统的测量、控制部件温度传感器等与外接仪表或设备完全隔离，避免了外界的干扰

系统主控制器采用***的工业级产品，其性能***、结构合理，具有***的温度特性，可在恶劣的环境下工作

 

五、锅炉房自动控制系统主要性能指标

温度调节范围   甲方设定

温度控制精度   £5

温度超调       £5

温度稳定时间   依供热系统检测

显示精度       1%

测量精度       &plu***n;0.1%

输出精度       &plu***n;0.1%

仪表电源       24VDC/1A&plu***n;10%

整机电源       220VAC/3A&plu***n;10%

工作温度       -100C～700C