南区锅炉房控制系统改造方案及配置Word格式文档下载.docx

南区锅炉房控制系统改造方案及配置Word格式文档下载.docx

《南区锅炉房控制系统改造方案及配置Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南区锅炉房控制系统改造方案及配置Word格式文档下载.docx（12页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

作为热源的锅炉房主控制系统采用西门子S7-300系列PLC控制系统，完成锅炉控制系统的所有信号的采集、分析、判断，根据燃煤热水锅炉燃烧系统特点设计的，具有对燃煤热水锅炉进行自动控制及故障保护等功能；

锅炉鼓风机、引风机、炉排电机采用变频控制；

同时引入室外环境参数作为供水温度的补偿，构成一套完整的锅炉房供热控制系统全面实现对燃煤热水锅炉的燃烧系统的自动监控和管理功能。

锅炉房控制室整体设计，根据人体结构原理，我公司引入操作台的设计理念，独立建立一套联体控制台，使得整个锅炉房控制室的风格完全区别于原有的控制室，更为人性化设计。

系统采用控制分散，信息管理集中的结构。

整个控制系统充分体现了控制分散，信息管理集中的现代工业设备控制思想的发展理念，具有投资小，可靠性高、便于扩展，技术先进等优点。

在底层控制系统的基础上构建上位监控系统，通过上位监控管理计算机完成对所有锅炉以及换热站的数据通讯与处理，并负责完成所有锅炉房系统重要运行　　参数的历史记录、存储、和生产报表打印以及各锅炉运行负荷的统一调配。

系统采用台湾研华工控机和22寸液晶显示器作为硬件载体，采用著名工控组态软件UnionControl作为监控系统的软件载体。

　　　　二、方案特点　　　　减轻工人的劳动强度　　锅炉燃烧系统自动控制的实现，减少了司炉人员的操作强度，正常情况下，司炉人员只需监视锅炉系统的运行状态即可。

锅炉系统的生产报表可通过上位机的定时、随机打印功能，按要求打印生产报表，减少了司炉人员的工作量。

司炉人员有更多的精力投入到锅炉设备的寻检和管理当中。

　　　　保障锅炉的安全运行　　本控制系统的故障报警保护功能完善，具备鼓、引风机以及炉排的联锁功能、出水温度、出水压力的超极限联锁保护功能。

利用本系统提供的联锁保护接点可方便的实现锅炉各电机的联锁停炉保护。

　　　　节能降耗功能　　鼓风电机、引风电机、炉排电机采用变频调速节约的电能，锅炉系统鼓风电机、引风电机、炉排电机采用变频调速技术，通过各变频控制系统自动调节各变频电机的运转速度和运行频率。

从而达到节能降耗的目的。

　　于鼓风电机、引风电机、炉排电机采用变频调速技术，电机的启动电流和启动力矩都大大降低，减少了对供电电网的冲击，提高了电机的使用寿命。

从而降低了相应的维修、维护费用。

　　于实现了锅炉燃烧系统的计算机自动化调节，使得锅炉的运行能够保持一个相对较长的高效率状态，降低了耗煤量，提高了单位产耗比。

　　控制系统中引入室外温度气候补偿功能，根据室外温度来动态调节区域供热的负荷量，从而避免了过量供热及控制滞后导致不必要的热损失。

　　提高公司的自动化管理水平　　该自控系统工程设计方案具备全面实现对锅炉系统的计算机自动监控和管理功能。

各系统均能够独立的PLC控制站自主完成单台锅炉系统的自动运行与安全检测。

上位监控管理计算机完成对所有锅炉房系统的数据通讯与处理，并负责完成所有锅炉房系统重要运行参数的历史记录、存储、和生产报表打印以及各锅炉房运行负荷的统一调配，充分体现了控制分散，信息管理集中的现代工业设备控制思想发展理念。

系统还可以方便的实现与企业ERP的无缝连接，并同时管理32个核心器，充分满足用户现在和将来设备扩充时的需求系统。

　　　　三、系统构架设计　　　　在严格遵循控制系统设计标准和设计原则的基础上，我公司根据燃煤热水锅　　炉的运行特点和中央监控系统的功能要求，并考虑控制系统的科学性和先进性要求，将整个控制系统按操作的等级分为上位监控系统、实时控制系统、GPRS远程监测系统和锅炉辅机强电操作子系统四个部分。

　　上位监控系统是整个控制系统的指挥中心，所有锅炉的信息都集中显示在中央控制　　计算机中，在正常运行情况下，操作员可以在指挥中心对锅炉进行操控，如控制参数的设置、修改，启动优化控制程序，建立锅炉节能分析报表等；

同时，上位监控子系统起到信息和人员的管理职能，如建立重要锅炉参数的历史报表和趋势，对中央监控操作员的权限设置等。

　　实时控制系统是整个控制系统的控制核心，如果说上位集中监控子系统是“大脑”的话，那么实时控制子系统就是“心脏”。

所有正常状态下的控制都是实时控制系统来实现的。

考虑到系统的安全性和可靠性，我公司采用西门子公司先进的S7-300系列PLC来实现具体的控制功能；

同时，采用工业上标准的以太网通讯协议实现锅炉控制器与上位监控系统的数据交互。

　　GPRS远程监测系统是整个控制系统的重要组成部分，在本项目中，锅炉房热源部分共为四个小区进行供热，主要分为一通区、二通区、钻前区、综合区。

系统设计在每个小区总管进出口安装温度监测系统，分别测量每个小区进、出口水温，并通过GPRS系统远程传输到上位监控系统；

同时，在每个小区抽样测量最终用户室内温度，并通过GPRS

　　　　　　系统远程传输到上位监控系统。

上位监控系统可实时了解实际室内温度情况，对实时控制系统进行微调，真正做到控制合理、供需平衡。

　　锅炉辅机强电操作子系统是指现场对锅炉各个辅机设备的强电手动操作系统，主要强电操作按钮、紧急连锁设备和操作柜组成，负责锅炉辅机设备的启/停操作以及出现异常情况时的紧急操作和连锁保护功能，并具有操作上的最高优先级。

　　从横向角度来看，上述群控系统的设计符合国际上流行的“控制分散、监视集中”的群控系统的标准。

单台燃煤热水锅炉和用户之间，控制回路是相互独立的，彼此不会干扰；

而监视系统的信息是共享的，这有利于信息的集中管理。

从纵向角度看，整个控制系统也具有三层安全性保障。

在正常情况下，操作员在上位监控系统就可以对所有锅炉进行集中监控。

即使上位监控系统发生故障，于主要控制功能核心控制系统实现，因此也不会影响锅炉的正常运行；

即使发生极端情况，操作员也可以通过控制柜的强电手动操作对锅炉进行简单的操作，而不会因为控制系统影响锅炉的正常运行。

因此，这样的控制系统是强壮的、科学的、合理的。

　　以下是本控制系统的网络拓扑图。

　　　　四、锅炉自动控制系统　　4．1燃煤热水锅炉的I/O清单　　首先将燃煤热水锅炉的I/O清单列出，并在此基础上，对锅炉的控制系统进行详细描述。

　　燃煤热水锅炉及辅机I/O清单如下：

　　序号123456789101112131415161718123456789101112监测对象技术参数0－150℃0－150℃0—0—-500--500Pa0--350℃0_25%0_50HZ0_50HZ0_50HZ　　　　0－150℃0－150℃-40－60℃0—0—0－25T输入AI1111111111DI　　输出AO　　111　　DO　　　　传感器、阀门、执行机构等传感器类型Pt100铂热电阻Pt100铂热电阻压力变送器压力变送器差压变送器Pt100铂热电阻氧化锆分析仪变频器控制/反馈变频器控制/反馈变频器控制/反馈继电器继电器继电器继电器继电器继电器继电器继电器Pt100铂热电阻Pt100铂热电阻Pt1000电阻+变送压力变送器压力变送器超声波流量计继电器（2用1备）继电器（2用1备）继电器（1用0备）继电器（2用1备）继电器（2用1备）继电器（1用0备）信号类型PT100PT1004~20mA4~20mA4~20mAPT1004~20mA4~20mA4~20mA4~20mA开关开关开关开关开关开关开关开关PT100PT100PT10004~20mA4~20mA4~20mA开关开关开关开关开关开关1．单台燃煤热水锅炉锅炉出水温度锅炉回水温度锅炉出水压力锅炉回水压力炉膛负压排烟温度烟气含氧量引风机调节鼓风机调节炉排调节引风机运行/故障鼓风机运行/故障炉排运行/故障出渣机运行/故障引风机启动/停止鼓风机启动/停止炉排启动/停止出渣机启动/停止一次网供水温度一次网回水温度室外温度一次网供水压力一次网回水压力一次供水流量2222　　111111　　　　662　　2222　　　　6622.锅炉房辅机系统一次循环泵运行/故障一次补水泵运行/故障南区盐水泵运行/故障一次循环泵启动/停止一次补水泵启动/停止南区盐水泵启动/停止3.GPRS远程测量系统123456781234一通区供回水温度二通区供回水温度钻前区供回水温度综合区供回水温度一通区室内温度二通区室内温度钻前区室内温度综合区室内温度声报警光报警消音复位单台锅炉小计6台锅炉合计公共辅机小计IO点位总计0－150℃0－150℃0－150℃0－150℃-40－60℃-40－60℃-40－60℃-40－60℃　　22222222　　1060666　　118481462　　318018　　118481462Pt100电阻+变送Pt100电阻+变送Pt100电阻+变送Pt100电阻+变送无限传感无限传感无限传感无限传感　　继电器继电器继电器继电器　　共计：

208点GPRSGPRSGPRSGPRSGPRSGPRSGPRSGPRS　　开关开关开关开关　　4.其它部分小计　　4．2锅炉主要控制回路　　供水温度控制　　燃煤热水锅炉的供水温度控制主要是根据出水温度控制送煤量和进风量的配比。

送煤量是通过炉排的转速来控制的，而送风量是通过鼓风机频率来调节的。

风量和煤量的配比设定值是氧空燃比T、和总燃料量确定。

总风量信号经过温度校正。

调试时，应首先根据机组静态特性所提供的风煤比关系来确定T值的表达式，然后进行风煤比的自动调节。

本系统中炉排转速为主动信号，鼓风机风　　量为辅动信号，鼓风机和炉排都采用变频控制方式，可以根据炉排转速信号随动调节鼓风风量，保证燃烧的效率。

此外，循环水流量作为前馈量引入主回路，对控制系统进行动态补偿。

因此，供水温度控制系统是一个带前馈校正的串级控制系统。

　　炉膛负压控制　　通过调节控制现场引风机的频率来控制引风量以保持炉膛负压稳定，这是保证锅炉安全运行的必要条件。

于炉膛负压波动较频繁，因此一般要将炉膛负压经一阶惯性环节进行平滑处理后送到PID调节器中；

同时将送风量信号作为负压调节器的前馈信号直接加到调节器输出端，以使引风系统能及时响应送风量的变化，使负压的变化趋于稳定。

本系统中引风机采用变频控制方式。

定压补水控制　　系统自动检测系统回水压力，自动控制补水泵，确保系统供水压力平衡。

当回水压力低于系统设定的压力低值时，自动开启补水泵，当回水压力高于系统设定的压力高值时，自动关闭补水泵，停止补水。

　　　　4．3锅炉强电手操控制系统　　燃煤热水锅炉的强电手操部分主要是对一些锅炉辅机以及送煤系统的设备进行手动操作，如本项目中的每台锅炉的出渣机设备。

　　　　五、节能控制系统　　所有的供热都是为了末端用户服务，因此我们在系统设计过程中不得不考虑末端用户。

末断用户的信息是最重要的，用户的直接反馈可以使整个控制系统形成闭环，从而保证节能控制的最终效果。

考虑到建筑物的朝向以及分布、材料等因素，我们可以在每一个片区设定多个室内温度采集点，经过加权处理后作为供水温度设定值的依据，之所以选择供水温度做为控制目标，是因为它与末断用户室内温度直接关联，控制滞后最小，反应速度快。

　　在本项目中，为达到节能降耗的目的，我们引入了室外温度补偿，根据室外温度的变化来决定热源部分供水温度，同时，系统通过GPRS技术采集多点未端用户的室内温度进行补偿控制，适时调节供热需求，在满足采暖要求的同时，更实时、更科学、更合理的节省能耗。

　　本系统设计多种节能控制模式：

智能优化控制模式、人工干预控制模式、分时分温控制模式、手动优化控制模式等　　节能控制系统图如下：

　　　　1）智能优化控制模式　　随着室外温度下降，建筑物的热损失增加，因而需要增加更多的热量以防止室内温度下降，于供水温度的高低取决于室外温度，因此控制系统在室外温度和供水温度之间建立一条供暖曲线。

供暖曲线提供了室外温度与供水温度的变化值。

选择合适的供热曲线，便确定了供水温度目标值，从而调节电动二通调节阀的开度，将一部分回水参与二次循环，控制锅炉侧高温水的循环量，从而降低燃料的损耗。

如果供热曲线选的太低，则出水温度过低导致房间温度下降；

如果供暖曲线选的太高，则出水温度过高而导致房间温度过热。

供暖曲线如下图所示：

　　　　　　2）人工干预控制模式　　在不同的室外温度情况下，系统操作员根据经验值人为设定的所需的供水目标值。

通过此参数表格控制系统自动根据环境温度的变化，换算出用户侧热量需求量，从而确定与室外温度相对应的供水温度控制目标值，此动态调节电动二通调节阀的开度，将一部分回水参与二次循环，控制锅炉侧高温水的循环量，从而降低燃料的损耗；

同时也可避免以往天冷天热一样烧炉的情况，最终达到节能的效果。

　　　　　　3）分时分温控制模式　　本系统可将一天分为多个时段进行选择控制，不同的时段所需的温度也略有不同。

例如，白天生活区的出水温度可以适当降低，因为大部分人都上班了，所以没有必要提供大量的热，此外，在夜间睡眠时间，供水温度也可以适当降低，因为人在睡眠状态的换热是比较少的；

而在双休日，生活区的供水温度要适当提高，因为大部分人在家中休息。

系统操作员可根据不同时段设定的不同的供水目标值。

通过此参数表格控制系统自动根据时间的变化及热量需求的高低，从而确定与其相对应的供水温度控制目标值，此来调节电动二通阀的开度，将一部分回水参与二次循环，最终达到节能的效果。

　　　　　　4）手动优化控制模式　　操作员可人为设定一些特殊天气时供出水温度控制补偿值，在整个供暖周期内，系统将自动根据天气的变化，对特殊天气进行供水目标值的补偿控制，从而实现既达到节能降耗的目的，也满足因特殊天气时采暖的需求，促使整个供暖期内更为和蔼、更为人性化的管理。

　　　　　　第二章改造实施工作描述　　针对本项目，主要改造实施工作为：

1、自动控制系统安装工作　　原每台锅炉配套一只电控柜，其中4号炉、5号炉为手动变频控制，其它几台全部为纯手动操作，现更换为集中控制系统。

本控制系统机柜数量为：

上位机操作台1只、PLC控制柜3只、锅炉动力变频柜6只。

根据现场查看情况，原分为两个控制室，空间偏小，现需将左边的控制室扩大，才可放置该集中控制系统机柜。

　　2、锅炉一次仪表的安装工作　　原锅炉控制柜为最简单的手动操作柜，用于锅炉控制的仪表很少，只有出回水温度测量，没有其它用来控制和保护功能的一次仪表。

本控制系统实现全自动控制，因此需增加必要的控制和安全保护用的一次仪表，并需在相应管道位置进行开孔与焊接，主要工作为：

　　一次仪表测点锅炉出水温度锅炉回水温度锅炉出水压力锅炉回水压力炉膛负压排烟温度烟气含氧量仪表名称温度变送器温度变送器压力变送器压力变送器差压变送器温度变送器氧化锆测量仪数量1只1只1只1只1只1只1只改造说明更换安装更换安装增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装具体工作量将原来的温度传感器更换将原来的温度传感器更换在锅炉出水管上开孔安装在锅炉回水管上开孔安装在锅炉的炉膛侧面预留口上安装在锅炉排烟烟道上开孔安装在锅炉排烟烟道上开孔安装上述工作量为单台锅炉一次仪表安装的工作量，同时需将所有仪表的信号电缆接至控制室PLC控制柜。

　　3、供热管网一次仪表的安装工作一次仪表测点一次供水温度一次回水温度室外温度一次供水压力仪表名称温度变送器温度变送器温度变送器压力变送器数量1只1只1只1只改造说明增加安装增加安装增加安装增加安装具体工作量在总供水管道上开孔安装在总回水管道上开孔安装在锅炉房室外固定安装在总供水管道上开孔安装一次回水压力电动调节阀出水流量压力变送器电动二通阀超声波1只1只1只增加安装增加安装增加安装在总回水管道上开孔安装在总供水管与回水管之间安装在采暖供水管道上开孔安装上述工作量为南区锅炉房总管网一次仪表安装的工作量，同时需将所有仪表的信号电缆接至控制室PLC控制柜。

4、远程GPRS测量传输系统安装工作一次仪表测点一通区供水温度一通区回水温度测量及GPRS控制柜室温及GPRS传输二通区供水温度二通区回水温度测量及GPRS控制柜室温及GPRS传输钻前区供水温度钻前区回水温度测量及GPRS控制柜室温及GPRS传输综合区供水温度综合区回水温度测量及GPRS控制柜室温及GPRS传输仪表名称温度变送器温度变送器PLC测量柜GPRS控制器温度变送器温度变送器PLC测量柜GPRS控制器温度变送器温度变送器PLC测量柜GPRS控制器温度变送器温度变送器PLC测量柜GPRS控制器数量1只1只1只2只1只1只1只2只1只1只1只2只1只1只1只2只改造说明增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装增加安装具体工作量在一通小区供水管道上开孔安装在一通小区回水管道上开孔安装在一通小区进水管网处挂墙安装在一通小区抽取用户室内放置在二通小区供水管道上开孔安装在二通小区回水管道上开孔安装在二通小区进水管网处挂墙安装在二通小区抽取用户室内放置在钻前小区供水管道上开孔安装在钻前小区回水管道上开孔安装在钻前小区进水管网处挂墙安装在钻前小区抽取用户室内放置在综合区供水管道上开孔安装在综合区回水管道上开孔安装在综合区进水管网处挂墙安装在综合区抽取用户室内放置一通区改造工作量二通区改造工作量钻前区改造工作量综合区改造工作量说明：

PLC测量柜可根据现场距离条件安装在小区门卫室内。

　　5、北区小区温度测量显示柜的安装工作一次仪表测点三个小区供水温度三个小区回水温度仪表显示柜仪表名称温度变送器温度变送器壁挂机箱数量3只3只1只改造说明增加安装增加安装增加安装具体工作量在总供水管道上开孔安装在总回水管道上开孔安装在北区锅炉房控制室内挂墙安装上述工作量为北区三小区采暖管网上一次仪表安装的工作量，同时需将所有仪表的信号电缆接至控制室二次仪表显示柜。

6、北区锅炉房定压补水柜的安装工作一次仪表测点系统回水压力补水泵控制柜仪表名称电接点压力表壁挂机箱数量1只1只改造说明增加安装增加安装具体工作量在总回水管道上开孔安装在北区锅炉房控制室内挂墙安装上述工作量为北区锅炉房定压补水控制设备安装的工作量，同时需将所有仪表的信号电缆接至补水泵控制柜。

　　第三章改造实施工期描述　　1、项目确立后，控制系统的设计、采购、生产预计需要40天；

2、现场安装实工预计15天；

3、现场接线、调试预计10天；

4、本项目预计总工期为65天。

　　第四章项目配置造价描述　　第一部分控制系统部分　　序号123456789END序号123456789PLC配置功能名称PLC系统配置UPS电源DC24V5A电源模块CPU控制模块IMC存储卡IM153-1DC24V5A电源模块总线模板DIN导轨Profibus总线连接器Profibus电缆3KVA，15分钟PS-3075ACPU-315-2DPPN/DPMMC128KET200M套件PS-3075ADIN830mm6ES7972-0BA50-0XA06XV1830-0EH101111222210台块块块只块只只米山特西门子西门子西门子西门子西门子西门子西门子西门子型号数量单位品牌备注　　小计功能名称不间断电源监控工控机显示器操作系统工程师站配置组态软件上位监控软件A3打印机以太网交换机型号锅炉监控系统配置1KVA，15分钟，2G，160G22寸液晶WIN－XPDL-IBCS-MS4HP-5200EDG-6528I111111111台台台套套套台个个山特研华三星微软力控德联科技惠普MOXA德联科技数量单位品牌备注　　操作台750*1000*950

　　　　　　1011121314151617181920212223242526END　　其它部分小计柜内辅件配置二次仪表配置模块卡件PLC编程软件锅炉控制软件模拟量输入模块模拟量输出模块开关量输入模块开关量输出模块20/40针连接器双回路数显仪表变频器手操器小型断路器中间继电器熔断器门限位柜内照明灯检修插座柜内辅材PLC机柜STEP7－MicroWINDL-BCSM-331SM-332SM-321SM-322螺紧型前连接器SWP-D92110K可调电位器C322PD15AMY2JRT18-324AME810840WAC220V，2孔、3孔电缆、端子等1800*800*600第二部分一次仪表部分　　1193221612181504033333套套只只只只只只只只只只只只只套只西门子杭州德联西门子西门子西门子西门子西门子昌晖仪表杭州德联施耐德欧姆龙正熔施耐德Philips公牛杭州德联杭州德联　　　　序号123456712345678END功能锅炉出水温度锅炉回水温度锅炉出水压力锅炉回水压力炉膛负压排烟温度烟气含气量一次供水温度一次回水温度室外温度一次供水压力一次回水压力电动调节阀出水流量补水流量小计名称型号数量单位666666211111111只只只只只只只只只只只只台台台品牌天康仪表天康仪表天康仪表天康仪表天康仪表天康仪表备注　　锅炉一次仪表温度变送器PT100，M27*2,L=100温度变送器PT100，M27*2,L=100压力变送器压力变送器差压变送器氧化锆分析仪DL-K