1、前言
    伊朗SHAZAND電廠的輔助鍋爐的2×35 t/h燃油／燃氣鍋爐熱工監控系統的設計是根據伊朗MAP-NA電站設備成套公司制定的技術規格書的要求進行系統設計、配置。由于MAPNA公司及業主對監控系統的要求比一般國內同類系統高，針對這種特殊情況，在系統設計中盡可能采用目前該領域較先進的控制方法及高可靠性設備。控制用主機采用德國Siemens公司PLC，上位機配研華工業控制機；變送器選用1151系列電容式變送器；調節閥選用天津自動化儀表四廠生產的精小型氣動調節閥，特別是對安全運行起保護作用的燃油、燃氣速關閥選用美國Fisher公司氣動快關閥，形成一套完整的高可靠
性的鍋爐及輔機的PLC控制系統。
2、PLC監控系統的組成
    本控制系統由兩臺操作員站（操作員站可兼做工程師站）、一套冗余主控PLC系統、一套冗余保護PLC系統、冗余現場總線(PROFIBUS)、網絡通訊卡及打印機等設備組成，富通新能源銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
    操作員站由一套工業控制計算機組成，操作員可對鍋爐運行工況進行監視和控制。操作員站可提供各回路的過程畫面流程圖、重要參數實時趨勢圖，操作界面及報警顯示、事故追憶、故障診斷等功能，為運行人員提供完善的監控手段。
    工程師站完成系統組態、生成與維護。工程師站上運行一套功能齊全的WINCC組態軟件，整個WINCC組態軟件運行在WIN98圖形界面下，用戶可方便地監視被控對象。為了方便報表打印，本系統采用一臺EPSON 1600KⅢ打印機，另外整個系統還配備一臺山特10 kW不間斷電源。
3、PLC硬件配置及軟件編程
    整個控制系統由上位機、PLC控制器和分布式I/O組成，詳見系統硬件配置圖（見圖1）。
    (1)上位機系統采用兩套工業控制計算機IPC- 610，實現上位機系統的冗余控制。CPU為PⅢ550E，內存為64 M，1.44 MB軟驅，硬盤5.1G，顯示器為21"彩色顯示器。上位機可對PLC進行編程和調試，對PLC現場采集的數據信息進行集中監視、記錄；上位機采用CP5412通訊接口，通過PROFIBUS連接器與PLC通訊。
    (2) PLC控制器采用冗余配置的S7 - 400 PLC
控制器，實現主控系統的冗余控制；采用冗余配置的S7 - 300PLC控制器，實現保護系統的冗余控制。每套系統具體配置如下：
    S7 - 400系統：中央處理器CPU: CUP412 - 2DP
    電源模板PS: PS407
    通訊模板CP: CP443 -5 PROFIBUS
    S7 - 300系統：中央處理器CPU: CPU315 - 2DP
    電源模板PS: PS307
    通訊模板CP: CP342 -5 PROFIBUS
    (3)分布式I/O系統采用ET200M分布式I/O，通過冗余配置的接口模塊IM153 -3，實現I/O通訊網絡的冗余。具體配置如下：
    接口模板IM: IM153 -3
電源模板PS: PS307
    32點數字輸入模塊DI: SM321/32DI/24VDC
    32點數字輸出模塊DO: SM322/32D0/24VDC/
0.5A
    8點模擬輸入模塊AI: 8AI/4 - 20 mA/T.C
4AI/RTD
    4通道閉環控制模塊AO:FM355 PID控制器
    (4)輸入／輸出點數：DI: 328點；DO: 192點；AI:
84點：A0:20點。
    (5)軟件編程。本系統選用Siemens WINCC組態軟件，它能夠提供方便直觀的圖形化組態軟件，可以簡單快捷地將用戶的控制方案在計算機上實現。WINCC組態軟件采用WIN98環境下標準的窗口化、圖形化用戶界面。Siemens WINCC組態軟件可以根據工藝過程繪制、設計畫面結構，建立實時數據庫正確組態各種變量參數、設定報警的顯示與打印、設定歷史趨勢的顯示與打印以及設定報表的打印。選用Siemens STEP7編程軟件，STEP7的編程有梯形圖(LAD)和語句表兩種編程語言，我們選用梯形圖( LAD)編程方式，LAD是一種圖形語言，其組成元件與硬接線控制繼電器元件相類似。
4、系統的自動控制、操作及保護功能
4.1燃燒自動控制回路
    鍋爐為SZS35 - 1.1/220 - Q(Y)型，主燃料為輕油．輔助燃料為天然氣。燃燒器為油、氣組合式燃燒器，可分別單獨燃用輕油和天然氣。送風是由中心風和外圍風兩個獨立風道擋板來調節，燃油工況開中心風門關圍風門，天然氣工況開外圍風門關中心門。空氣壓力的控制是靠調節風機入口風門擋板開度來實現。
由于主油槍采用帶回油機械霧化油槍，運行時必須保證油槍上油壓穩定(Pl=3.96 MPa)，所以燃油負荷調節采用回油調節，通過調節回油調節閥開度來控制進入爐膛的噴油量。
    天然氣采用多槍平流燃燒，共有八只氣槍滿足全工況的需要。燃氣負荷的調節方式采用調節爐前燃氣壓力來控制進入氣槍天然氣流量。
    由于采用了功能強大的PLC控制系統，燃燒控制系統可以方便地應用先進的燃料一空氣雙交叉限制燃燒控制方式，當升負荷時，先加燃料后加風；當降負荷時，先加風后加燃料，并且燃料和風互相限制，使燃燒過程無論在穩態工況或變工況下，剩余空氣系數始終控制在理想范圍內，把燃燒過程控制在低氧燃燒區。
4.2汽包水位自動控制回路
    汽包水位采用三沖量水位調節方式，三個被測量包括汽包水位、給水流量及主蒸汽流量，其中主蒸汽流量經溫度、壓力補償，汽包水位經汽包壓力校正，將以上參數送入PLC處理運算，輸出控制給水調節閥開度。
4.3其它自動控制回路
    除以上自動控制回路外還有除氧器水位、除氧器壓力、冷凝器水位、除鹽水箱水位、天然氣總管壓力、主蒸汽溫度等回路。
4.4鍋爐輔機、閥門的控制及聯鎖保護
    鍋爐輔機的控制包括給水泵、凝水泵、除鹽水泵、燃油泵、風機啟／停，閥門的控制包括電磁閥、電動門、氣動速關閥、電動擋板的開／關控制。以上設備的操作和執行元件均設在電機控制中心( MCC)上，在MCC柜上裝有被控設備的操作按鈕、狀態指示燈及就地／遙控選擇開關，當將選擇開關轉到就地擋時，在MCC柜上可實現對被控設備的操作。同時，MCC柜與PLC機柜之間有信號連接，被控設備的狀態及操作信號在CRT上以模擬圖的形式顯示，當將選擇開關轉到遙控擋時，操作人員通過菜單上操作按鈕對其進行遙控操作，并能清楚地看到設備目前的運行狀態。
    在鍋爐備用儀表盤上設有聯鎖保護投入按鈕，當按下聯鎖保護按鈕時，PLC進入聯鎖保護程序，當某些重要參數及設備狀態異常時，聯鎖保護系統動作。當再次按下聯鎖保護按鈕時，PLC自動使燃油、燃氣速關閥復位，使聯鎖裝置復位，待故障排除再點爐。
4.5程序點火與熄火保護
    每臺爐設一臺就地點火控制柜，點火前所必需的設備及參數條件分別送往就地點火控制柜和PLC機柜，在就地點火控制柜上設有就地／遙控選擇開關，可實現PLC程序點火和就地遙控點火兩種方式。當鍋爐點火成功負荷達到70%以上，操作人員確定鍋爐運行平穩后，按下設在控制盤上的保護投入按鈕，PLC熄火保護程序投入工作。
4.6聯鎖保護系統
    本系統設定以下聯鎖保護項目：
    (1)當凝水中含油量超線時，開凝水排放閥；
    (2)當燃油溫度高時，關閉加熱蒸汽閥；
    (3)當燃油壓力低時，開備用燃油泵；
    (4)當汽包水位高時，開緊急放水電動門；當汽包水位超高時，停爐；
    (5)當汽包水位低時，報警；當汽包水位超低時，停爐；
    (6)當給水壓力低時，開備用給水泵；
    (7)當主蒸汽壓力高時，開過熱蒸汽集箱對空排汽電動門。
5、技術特點
    (1) PLC控制系統的主、從式控制與兩臺工業控制機共同組成一個網絡結構，這種集散型的PLC控制系統具有實時性高、運行可靠和結構配置合理的特點。
    (2)采用Siemens公司的流程圖組態軟件制作系統流程圖的模擬屏( MIMIC diagram)與實際系統的構成及狀態相似，形象地表示出整個鍋爐的當前運行狀態，形成一個友好的人機界面，使運行人員的操作方便可靠。
    (3) PLC主站及從站采用雙CPU、雙電源冗余結構，互為熱備用，保證了系統的可靠運行。
    (4)在鍋爐燃燒調節回路中采用了先進的燃燒控制方法——雙交叉限制燃燒控制方法，保證了鍋爐在動態過程中燃料／空氣配比合理，燃燒效率高。