CN105066458A - 一种集中供热锅炉节能控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于锅炉自动控制领域，具体涉及一种集中供热锅炉节能控制***，包括位于控制中心的基于PLC的上位机控制***、位于锅炉现场的基于PLC的下位机控制***，所述的基于PLC的上位机控制***与基于PLC的下位机控制***之间通过交换机通信；所述位于锅炉现场的基于PLC的下位机控制***中还设有锅炉燃烧***自寻化控制算法以及组织运行策略。实现集中供热锅炉的自动节能高效控制。本发明采用模块化设计，每个模块都可以单独的优化，便于整个***的升级、控制管理和日后的维护，本文设计的控制***实现了锅炉燃烧过程的自动控制，满足生产工艺要求，有效地降低了能耗，提高了生产管理水平。
Description
发明领域
本发明涉及锅炉智能控制***，具体地说是涉及一种集中供热锅炉节能控制***。
背景技术
锅炉的燃烧***是一个多参数对象，多扰动，各参数交叉影响的***。链条式锅炉存在较大的不确定性、复杂性、不稳定性，以及较大的容量滞后和较长的滞后时间。因此，采用常规的PID调节很难达到控制要求，甚至无法投入自动运行。分析现有许多锅炉自动控制***和链条式热水锅炉的运行情况，确实存在以下控制难点：
（1）链条式热水锅炉从进煤量的变化到其燃烧产生热量，并使锅炉出口水温度发生变化需要较长的时间，即锅炉出口水温度纯滞后时间长、容量滞后大，用简单的PID控制算法很难获得理想的效果。
（2）煤质的变化，造成风-煤比的改变，采用一般的定值控制***无法使***始终运行在最佳或次最佳的燃烧状态。
（3）燃烧过程机理复杂，影响燃烧工况的因素较多，对象变化较大，很难准确地建立单一的控制模型；
如何克服以上难点，实现集中供热锅炉的智能化控制的同时，实现锅炉燃烧效率的提高，达到节能减排节约能源的目的，并有效地保证锅炉安全、稳定、经济运行是值得研究的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种集中供热锅炉节能控制***。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种集中供热锅炉节能控制***，包括位于控制中心的基于PLC的上位机控制***、位于锅炉现场的基于PLC的下位机控制***，还包括完成基于PLC的上位机控制***与基于PLC的下位机控制***通信的交换机***，所述交换机***包括位于锅炉现场的多个交换机一和位于控制中心的交换机二，所述的多个交换机一分别对应于每个锅炉现场的PLC控制器，其特征在于：所述位于锅炉现场的基于PLC的下位机控制***包括单独控制监控每台锅炉状况参数的PLC控制器一以及控制各台锅炉公共部分参数的PLC控制器二，所述位于控制中心基于PLC的上位机控制***包括PC工程师站、多个打印机以及多个PC客户端，所述的PLC控制器一和PLC控制器二分别通过普通以太网和与之对应的交换机一通信，各交换机一之间通过相互连接的光纤电缆通讯的同时，还通过光纤电缆和位于控制中心的交换机二通信，所述的PC工程师站、多个打印机以及多个PC客户端通过普通以太网与交换机二通信，所述位于锅炉现场的基于PLC的下位机控制***中还设有锅炉燃烧***自寻化控制算法以及组织运行策略，实现集中供热锅炉的锅炉燃烧***控制、锅炉炉膛压力调节控制，起到集中供热锅炉的自动节能高效控制。
所述PLC控制器一控制监控每台锅炉状况参数包括控制参数和监控参数，控制参数包括锅炉进出水温度、炉膛压力、进出水压力、鼓风量、引风量、炉排转速以及分层给煤量参数；监控参数包括对束管入口烟压、对束管入口烟温度、炉膛出口烟压、炉膛出口烟温度、鼓风机运行状态、引风机运行状态、炉排运行状态以及分层给煤运行状态参数；所述PLC控制器二控制各台锅炉公共部分参数包括循环泵与补水泵的运行，室外温度、一次网总供水温度、一次网总回水温度、出口母管压力、一次网总供水压力与一次网总回水压力的信号参数。
所述的PC工程师站为基于PLC的PC机，设有人界面，内置有工控软件和数据存储库，用于数据存储、显示和管理，可实时监控全厂的工艺变化、设备运行、故障发情况，并通过人机界面进行多种操作实现调控，同时负责日常生产报表打印、事故打印。
所述的人机界面包括监控界面、调节回路显示界面、报警显示界面、历史数据检索以及检索结果分析显示界面、可编辑参数显示界面、报表显示和打印界面、***安全管理界面。
所述多个PC客户端分别用于客户监控数据。
所述的交换机***采用的是SLM224G2交换机。
所述的自寻化控制算法的工作流程如下：
（1）判断锅炉的稳态情况：当锅炉炉膛温度的实测值Tt与燃烧理论值Ts之差在稳态偏差εT带内，且无大的负荷扰动量，即|Tt-Ts|＜εT，ΔD＜εD，则锅炉稳态，其中：ΔD为负荷的扰动量，εT和εD的取值与炉型及运行方式有关，可根据实际情况调整；
（2）定时器t1开始定时，在规定时间内都满足稳态条件，则寻优开始，否则t1清零，重新定时；
（3）判断最佳风-煤比：如果寻优指标T找到最大值，则表示具有最佳风-煤比，当寻优指标T2、T1满足|T2-T1|＜ε，ε为无穷小值，则表示已搜索到最佳工作点K。
本发明的有益效果：
本发明采用模块化设计，每个模块都可以单独的优化，便于整个***的升级、控制管理和日后的维护，并且具备完全的开发性，保证了***有良好的可扩充性，保护了用户投资，整个***安装维护方便，运行稳定、可靠、人机界面友好。经过运行实践表明，本文设计的控制***实现了锅炉燃烧过程的自动控制，满足生产工艺要求，有效地降低了能耗，提高了生产管理水平。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的自寻化控制算法流程图；
图3为本发明的锅炉燃烧***控制图；
图4为本发明的锅炉炉膛压力调节控制图；
其中：1、位于控制中心的基于PLC的上位机控制***；2、位于锅炉现场的基于PLC的下位机控制***；3、交换机一；4、交换机二；5、PLC控制器一；6、PLC控制器二；7、PC工程师站；8、PC客户端；9、打印机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
一种集中供热锅炉节能控制***，包括位于控制中心的基于PLC的上位机控制***1、位于锅炉现场的基于PLC的下位机控制***2，还包括完成基于PLC的上位机控制***与基于PLC的下位机控制***通信的交换机***，所述交换机***包括位于位于锅炉现场多个交换机一3和位于控制中心的交换机二4，所述的多个交换机一3分别对应于每个锅炉现场的PLC控制器，其特征在于：所述位于锅炉现场的基于PLC的下位机控制***2包括单独控制监控每台锅炉状况参数的PLC控制器一5以及控制各台锅炉公共部分参数的PLC控制器二6，所述位于控制中心基于PLC的上位机控制***1包括PC工程师站7、多个打印机9以及多个PC客户端8，所述的PLC控制器一5和PLC控制器二6分别通过普通以太网和与之对应的交换机一3通信，各交换机一3之间通过相互连接的光纤电缆通讯的同时，还通过光纤电缆和位于控制中心的交换机二4通信，所述的PC工程师站7、多个打印机9以及多个PC客户端8通过普通以太网与交换机二4通信，所述位于锅炉现场的基于PLC的下位机控制***中还设有锅炉燃烧***自寻化控制算法以及组织运行策略，实现集中供热锅炉的锅炉燃烧***控制、锅炉炉膛压力调节控制，起到集中供热锅炉的自动节能高效控制。
所述PLC控制器一5控制监控每台锅炉状况参数包括控制参数和监控参数，控制参数包括锅炉进出水温度、炉膛压力、进出水压力、鼓风量、引风量、炉排转速以及分层给煤量参数；监控参数包括对束管入口烟压、对束管入口烟温度、炉膛出口烟压、炉膛出口烟温度、鼓风机运行状态、引风机运行状态、炉排运行状态以及分层给煤运行状态参数；所述PLC控制器二6控制各台锅炉公共部分参数包括循环泵与补水泵的运行，室外温度、一次网总供水温度、一次网总回水温度、出口母管压力、一次网总供水压力与一次网总回水压力的信号参数。
所述的PC工程师站7为基于PLC的PC机，设有人界面，内置有工控软件和数据存储库，用于数据存储、显示和管理，可实时监控全厂的工艺变化、设备运行、故障发情况，并通过人机界面进行多种操作实现调控，同时负责日常生产报表打印、事故打印。
所述的人机界面包括监控界面、调节回路显示界面、报警显示界面、历史数据检索以及检索结果分析显示界面、可编辑参数显示界面、报表显示和打印界面、***安全管理界面。
所述多个PC客户端8分别用于客户监控数据。
所述的交换机***采用的是SLM224G2交换机。
所述的自寻化控制算法的工作流程如下：
（1）判断锅炉的稳态情况：当锅炉炉膛温度的实测值Tt与燃烧理论值Ts之差在稳态偏差εT带内，且无大的负荷扰动量，即|Tt-Ts|＜εT，ΔD＜εD，则锅炉稳态，其中：ΔD为负荷的扰动量，εT和εD的取值与炉型及运行方式有关，可根据实际情况调整；
（2）定时器t1开始定时，在规定时间内都满足稳态条件，则寻优开始，否则t1清零，重新定时；
（3）判断最佳风-煤比：如果寻优指标T找到最大值，则表示具有最佳风-煤比，当寻优指标T2、T1满足|T2-T1|＜ε，ε为无穷小值，则表示已搜索到最佳工作点K。
Claims (7)
1.一种集中供热锅炉节能控制***，包括位于控制中心的基于PLC的上位机控制***、位于锅炉现场的基于PLC的下位机控制***，还包括完成基于PLC的上位机控制***与基于PLC的下位机控制***通信的交换机***，所述交换机***包括位于锅炉现场的多个交换机一和位于控制中心的交换机二，所述的多个交换机一分别对应于每个锅炉现场的PLC控制器，其特征在于：所述位于锅炉现场的基于PLC的下位机控制***包括单独控制监控每台锅炉状况参数的PLC控制器一以及控制各台锅炉公共部分参数的PLC控制器二，所述位于控制中心基于PLC的上位机控制***包括PC工程师站、多个打印机以及多个PC客户端，所述的PLC控制器一和PLC控制器二分别通过普通以太网和与之对应的交换机一通信，各交换机一之间通过相互连接的光纤电缆通讯的同时，还通过光纤电缆和位于控制中心的交换机二通信，所述的PC工程师站、多个打印机以及多个PC客户端通过普通以太网与交换机二通信，所述位于锅炉现场的基于PLC的下位机控制***中还设有锅炉燃烧***自寻化控制算法以及组织运行策略，实现集中供热锅炉的锅炉燃烧***控制、锅炉炉膛压力调节控制，起到集中供热锅炉的自动节能高效控制。
2.根据权利要求1所述的一种集中供热锅炉节能控制***，其特征在于：所述PLC控制器一控制监控每台锅炉状况参数包括控制参数和监控参数，控制参数包括锅炉进出水温度、炉膛压力、进出水压力、鼓风量、引风量、炉排转速以及分层给煤量参数；监控参数包括对束管入口烟压、对束管入口烟温度、炉膛出口烟压、炉膛出口烟温度、鼓风机运行状态、引风机运行状态、炉排运行状态以及分层给煤运行状态参数；所述PLC控制器二控制各台锅炉公共部分参数包括循环泵与补水泵的运行，室外温度、一次网总供水温度、一次网总回水温度、出口母管压力、一次网总供水压力与一次网总回水压力的信号参数。
3.根据权利要求1所述的一种集中供热锅炉节能控制***，其特征在于：所述的PC工程师站为基于PLC的PC机，设有人界面，内置有工控软件和数据存储库，用于数据存储、显示和管理，可实时监控全厂的工艺变化、设备运行、故障发情况，并通过人机界面进行多种操作实现调控，同时负责日常生产报表打印、事故打印。
4.根据权利要求3所述的一种集中供热锅炉节能控制***，其特征在于：所述的人机界面包括监控界面、调节回路显示界面、报警显示界面、历史数据检索以及检索结果分析显示界面、可编辑参数显示界面、报表显示和打印界面、***安全管理界面。
5.根据权利要求1所述的一种集中供热锅炉节能控制***，其特征在于：所述多个PC客户端分别用于客户监控数据。
6.根据权利要求1所述的一种集中供热锅炉节能控制***，其特征在于：所述的交换机***采用的是SLM224G2交换机。
7.根据权利要求1所述的一种集中供热锅炉节能控制***，其特征在于：所述的自寻化控制算法的工作流程如下：
（1）判断锅炉的稳态情况：当锅炉炉膛温度的实测值Tt与燃烧理论值Ts之差在稳态偏差εT带内，且无大的负荷扰动量，即|Tt-Ts|＜εT，ΔD＜εD，则锅炉稳态，其中：ΔD为负荷的扰动量，εT和εD的取值与炉型及运行方式有关，可根据实际情况调整；
（2）定时器t1开始定时，在规定时间内都满足稳态条件，则寻优开始，否则t1清零，重新定时；
（3）判断最佳风-煤比：如果寻优指标T找到最大值，则表示具有最佳风-煤比，当寻优指标T2、T1满足|T2-T1|＜ε，ε为无穷小值，则表示已搜索到最佳工作点K。
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