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PLC在蒸汽锅炉汽包液位PID控制系统的应用分析
1 引言
工业蒸汽锅炉汽包水位控制的任务是控制给水流量使其与蒸发量保持动态平衡，维持汽包水位在工艺允许的范围内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件，也是锅炉正常生产运行的主要指标之一。若水位过高，影响汽水分离的效果，使用气设备发生故障;而水位过低则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸，所以锅炉汽包水位必须严加控制。为了确保锅炉生产的稳定、可靠和经济运行，我们设计采用了性能先进的永宏FBs-PLC、变频调速器、计算机应用等自动化设备组成的锅炉PID自动控制系统。该控制系统通过检测水汽压力、温度，汽包液位等运行物理量，在运行过程中全自动调节，保证了工业锅炉的安全稳定运行。
2 工业锅炉相关工艺介绍
蒸汽锅炉是厂矿重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽，以满足负荷的需要。为此，锅炉生产过程的各个主要参数都必须严格控制。而利用余热气体作为热交换介质的余热锅炉在全国占有很大的比例，其节能降耗效果尤为明显。某化工厂余热锅炉就是利用沸腾炉出来的炉气（主要是SO2）温度过高，将其作为热交换对象，通过余热锅炉副产中压蒸汽供各生产分厂使用，既保证了生产需要，也达到了节能降耗的目的。锅炉是一个较为复杂的调节对象，为保提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，与其配套设计的控制系统必须满足各主要工艺参数的需要
3 控制难点分析
锅炉计算机控制是近年来开发的一项新技术。它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。它的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节，使汽包内部的物料达到动态平衡，变化在允许范围之内，虽然锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量变化的响应呈积极特性，但是在负荷（蒸气）急剧增加时，表现却类似逆响应特性，即所谓的虚水位。造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚水位现象，实际应用中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双冲量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。所谓三冲量调节系统就是把给水流量W，汽包水位H，蒸汽流量D三个变量通过运算后调节给水阀的调节系统
PLC在造纸机同步传动系统中的应用
（2） 统/单调控制
统/单调开关SA11置于统调位置，此时，线圈KA12接通，生产系统处于统调状态，通过同步器，可以使＃1～＃4同时进行升速和降速调整。当拨到单调位置时，线圈KA12失电，同时线圈KA11通电，进入同步微调状态。这时可以调整该变频器及其以下的单元。
（3） 绷紧
当常开开关SA14闭合，此时线圈KA14通电，此时变频器会从外部得到一个瞬间稍高电压，控制该单元转速提升到正常水平;断开SA14，恢复的统调状态。
图3为由4个控制单元组成的生产系统接线图。
图3 由4个控制单元组成的控制系统
2.4 造纸机同步传动系统的PLC控制
采用欧姆龙公司的可编程序控制器CPM1A-40CDR-D对该造纸机同步系统进行改造［3］［4］，选择两个数字信号输入端X1和X2，通过功能预置，作为升速和降速之用，同时，把绷紧功能整合到各单元的单独微调;改造后的控制系统图如图4所示。
图4 采用PLC进行控制的同步系统
（1） 控制原理
变频器VFD-1至变频器VFD-4的FWD端在得到输入信号时，启动;失去信号时，停止;变频器VFD-1的X1端子在统调升速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速和单调降速时得到信号; 变频器VFD-2的X1端子在统调升速、2～4单元的同步微调升速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速、2～4单元的同步微调降速和单调降速时得到信号;变频器VFD-3的X1端子在统调升速、2～4单元的同步微调升速、3～4单元同步微调降速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速、2～4单元的同步微调降速、3～4单元同步微调降速和单调降速时得到信号;变频器VFD-4的X1端子在统调升速、2～4单元的同步微调升速、3～4单元同步微调降速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速、2～4单元的同步微调降速、3～4单元同步微调降速和单调降速时得到信号。
（2） I/O分配
该型号PLC的输入端的I/O地址为：00000-00915;输出端的I/O为：01000-01915。
I/O分配表附表所示。附表 I/O分配表
