基于PLC的船舶辅锅炉控制系统设计

【摘要】本文介绍了一种应用可编程逻辑控制器（PLC）实现控制的船舶辅锅炉控制系统设想，并从硬件和软件两个方面对系统的结构及功能进行具体论述。

【关键词】PLC 辅锅炉 控制系统

锅炉是船舶的重要设备之一，所产生蒸汽用于加热燃油、滑油、主机暖缸、驱动辅助机械及保证日常生活所需的热水供应等。采用PLC实现锅炉的自动控制，控制系统不仅线路简单、可靠、维护方便且现场调试方便，也改善了船员的劳动强度，提高了生产效率。

一、系统结构设计

基于PLC的辅锅炉控制系统结构如图1所示。船舶辅锅炉有手动与自动两种控制方式，自动控制有以下几个环节：蒸汽压力自动控制，燃烧程序的自动控制，锅炉水位自动控制，保护与报警。

锅炉PLC为中央控制系统，主令信号是通过手动、自动方式的转换，输入到PLC的相应端口，PLC将根据水位、蒸汽压力检测电路提供的状态信号，输出锅炉运行的控制信号，一路控制锅炉的水泵起、停；一路控制燃烧器，使锅炉正常工作。为配合燃烧，PLC根据要求自动控制喷油器的喷油量、起停风机和开闭风门完成扫气工序，并根据燃烧情况，控制风门的大小。

（一）水位控制

水位控制单元是检测给水泵状态和锅炉的水位情况，如给水的位置、给水泵的动作、液位控制器检测参数等转换成开关量输入PLC。本系统的水位控制使用YZ系列液位控制器，是利用浮子将水位的变化转换成磁性探头的位移变化，使YZ内相应的磁性继电器动作，进而把动作信号输入到PLC，从而控制给水泵的起动与停止，实现锅炉水位的双水位控制、水位保护报警及水泵故障联锁等。

（二）蒸汽压力控制

本控制设有蒸汽压力过高保护报警、控制燃烧器起停和蒸汽压力的高低进行燃烧负荷调节（火焰大小）三个压力控制器。如蒸汽压力在0.54―0.68Mpa时锅炉正常燃烧，当负荷减少时，蒸汽压力上升至0.68Mpa时锅炉停止燃烧。

（三）燃烧程序自动控制

燃烧系统主要完成对蒸汽压力的自动控制。当锅炉得到起动信号后，自动起动油泵和风机，并把风门开到最大位置而油泵不向锅炉炉膛内供油，向炉膛内进行前扫气，以防止点火时发生“冷爆”。前扫气结束后自动把风门关小到一级负荷位置，打开喷油电磁阀，喷入少量燃油，同时接通点火变压器进行点火；点火并建立火焰后，火焰检测器投入工作，锅炉即按负荷的实际需求进入正常的燃烧程序。

（四）安全保护和报警

锅炉电气控制系统设有多种安全保护和报警功能。水位上升或下降时有高、低水位报警、过低水位保护；蒸汽压力上升时有蒸汽压力高保护；燃烧器在自动运行时点火失败或燃烧过程中因故熄火时有火焰故障保护；燃烧过程中检测到风压过低时有空气压力低保护；以及电网失电保护、燃烧器铰链未合和燃烧器马达过载保护等。

二、锅炉控制系统的设计

（一）系统硬件设计

本系统PLC基本配置要求有9点开关量输入，10点开关量输出；3路模拟量输入，1路模拟量输出，如图2所示。其中SB0锅炉运行开关，SB1、SB2水位控制开关，SB3空气压力开关，SB4燃油压力开关，SB5鼓风压力开关，SB6、SB7蒸汽压力保护开关，SB8火焰检测器开关，KM1燃烧器鼓风机接触器，KM2油泵接触器，KM3空压机接触器，FM报警蜂鸣器，Kv1点火喷油电磁阀，TR点火线圈继电器，Kv2燃油电磁阀。

（二）系统软件设计

锅炉控制系统全自动起动、停炉和故障事件处理，按照要求在PLC中编制用户程序，实现：给水、扫气、点火、燃烧等过程的全自动起、停控制。如图3所示。

锅炉水位自动控制，蒸汽压力自动控制，燃烧程序自动控制，保护与报警功能的实现。根据控制要求自动起停风机、开闭风门和控制风门的大小，完成扫气工序。

三、结束语

采用PLC控制系统的锅炉具有较高的自动化性能，电路结构简单，所需接触器、继电器数量大大减少，降低了故障的发生几率，且PLC具有完善的故障诊断显示功能，便于检修维护，进一步提高系统的可靠性。

参考文献：

[1]潘雪峰，张燕，杨国治.高级电工实用技术[M].人民邮电出版社，2006.

[2]方金和.轮机自动化[M].大连海事大学出版社，1998.