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【摘 要】PLC控制器结合变频器、压力变送器和温度变送器等元件组成蓄热电锅炉自动控制系统，主要介绍了蓄热电锅炉系统构成、自动控制系统和系统控制流程。PID调节与温度、压力的控制在一家工业园进行了调试，用户比较满意。系统自动化程度高，可实现远程监控，安全可靠、便于检修与维护。
【关键词】蓄热电锅炉；PLC；自动控制
1 引言
随着环保要求的不断提高，国家对大气质量标准的要求越来越高。环保工作已经引起各级政府的重视，纷纷制定政策和法规减少污染 。电热锅炉已成为工业及民用供热、热水和洗浴等使用场所的首选设备，为降低使用电热锅炉的成本，应用蓄热电锅炉，充分利用夜间低谷廉价电预先加热储能，供白天高峰用电期间使用，大大降低运行费用。通过PLC控制器与变频器、温度变送器、压力变送器等元件的配合，蓄热电锅炉实现自动控制。
2 蓄热电锅炉系统构成
整个系统由蓄热电锅炉、水箱、补水泵、循环泵、换热器等主要设备构成。
系统图如图1所示：
图1 系统图
该系统为双循环加热系统，内循环系统和外循环系统之间设置一台换热器，将发热过程和吸热过程分隔成两个独立循环的回路。蓄热电锅炉产生的热量通过热交换器间接传递给二次水，二次水被加热后通过分水器供到各个管路。因为在电热锅炉放热侧形成闭式循环，热媒（水）除少量泄露需补充外，基本上没有消耗，只须在初始启动前在该循环回路中加满软化水，电热锅炉就可以在较长的时间内安全运行。
3 自动控制系统
自动控制系统由PLC、变频器、压力变送器、温度变送器、液位变送器等主要电气元件构成。二次侧补水泵通过采暖、空调回水压力控制启停；二次侧循环泵变频运行，频率通过采暖、空调供回水压差来调节；一次侧补水泵通过锅炉回水压力控制启停；一次侧循环泵变频运行，频率通过采暖、空调供水温度来调节。
外循环系统压力调节：采暖、空调回水压力变送器将电流信号传送到PLC，通过PLC运算，反馈值与设定值作比较，当压力到设定下限值时，PLC给出信号自动启动二次侧补水泵；当压力到设定上限值时，PLC给出信号自动停止二次侧补水泵。
外循环系统压差调节：采暖、空调回水压力变送器和供水压力变送器分别将电流信号传送到PLC，通过PLC运算，反馈的供回水压差值与设定的压差值作比较，当低于设定值时，PLC内部通过模拟量A/D转换，输出电压信号给变频器，二次侧循环泵频率线性递增，转速加快；当高于设定值时，PLC内部通过模拟量A/D转换，输出电压信号给变频器，二次侧循环泵频率线性递减，转速降低；当接近设定值时，二次侧循环泵恒速运行。
内循环系统压力调节：锅炉回水压力变送器将电流信号传送到PLC，通过PLC运算，反馈值与设定值作比较，当压力到设定下限值时，PLC给出信号自动启动一次侧补水泵；当压力到设定上限值时，PLC给出信号自动停止一次侧补水泵。
内循环系统温度调节：采暖、空调供水变送器将电流信号传送到PLC，通过PLC运算，反馈的供水温度值与设定的温度值作比较，当低于设定值时，PLC内部通过模拟量A/D转换，输出电压信号给变频器，一次侧循环泵频率线性递增，转速加快；当高于设定值时，PLC内部通过模拟量A/D转换，输出电压信号给变频器，二次侧循环泵频率线性递减，转速降低，温度超高时，频率为0HZ，停止给二次侧换热；当接近设定值时，一次侧循环泵恒速运行。
锅炉出水温度调节：锅炉出水温度变送器将电流信号传送到PLC，通过PLC运算，反馈值与设定值作比较，当温度到设定下限值时，PLC给出信号自动启动电热管加热；当温度到设定上限值时，PLC给出信号自动停止电热管加热。
锅炉分时段控制：为了实现全自动控制，PLC程序设计时间段控制程序，可以设定锅炉电加热启停时间，例如：晚上谷电时间11：00—7：00启动锅炉蓄热；白天峰电时间停止锅炉给系统放热。
4 系统控制流程
PLC上电运行后，首先对程序进行初始化，设定二次侧供回水压力、一次侧回水压力、二次侧供水温度、锅炉出水温度和超温温度等控制参数。打到自动位置后，启动控制。程序进行周期扫描和PID控制，分别进行压力、温度等数值的采样，经过程序内部运算，分别与设定值比较，分别进行PID调节，计算出的数值给出开关量和模拟量信号，控制水泵启停和变频器频率调节。
PLC程序根据设定的压力超低值和温度超高值，判断回水压力是否低于下限，如果低于下限，程序发出报警信号并停止水泵；判断锅炉出水温度是否高于上限，如果高于上限，程序发出报警信号并停止电加热。
系统调试在山西长治一家航天工业园内进行，改蓄热电锅炉总功率为0.81MW，锅炉内容积为 60 mm3，二次侧回水压力下限设定为0.18Mpa，压差设定为0.2Mpa，一次侧回水压力下限，0.6Mpa，二次侧供水温度45℃（地暖），锅炉出水温度120℃（保证锅炉内压力不低于0.5Mpa就不会气化），锅炉超高温度130℃。经过调试，一个月的时间观察运行状况，晚上谷电加热，白天放热，系统满足控制要求。
5 结束语
蓄热电锅炉自动控制系统采用了PLC控制技术、变频调试技术和电子信号技术，实现了对蓄热电锅炉的压力和温度的自动控制，系统自动化程度高，操作简单，故障自动保护，易于日常维护。并且通过RS485通讯，中控室接收各种信号，还可以设定参数，一键启停，实现远程监控功能。
该蓄热电锅炉比常规电锅炉容积大、保温效果好、加热温度高、自动控制系统安全可靠。
参考文献：
[1]宋乐鹏，柳果.基于PLC的加热炉温度控制系统[J].自动化技术与应用，2007（10）.
[2]胡瑜想.电锅炉及其蓄热系统.中南建筑设计院.
[3]张文胜，龚希波.电热锅炉的市场前景和发展方向.能源工程，2001（5）.
[4]刘美俊.西门子S7系列PLC的应用与维护[M].北京：机械工业出版社，2008（3）.
【关键词】蓄热电锅炉；PLC；自动控制
1 引言
随着环保要求的不断提高，国家对大气质量标准的要求越来越高。环保工作已经引起各级政府的重视，纷纷制定政策和法规减少污染 。电热锅炉已成为工业及民用供热、热水和洗浴等使用场所的首选设备，为降低使用电热锅炉的成本，应用蓄热电锅炉，充分利用夜间低谷廉价电预先加热储能，供白天高峰用电期间使用，大大降低运行费用。通过PLC控制器与变频器、温度变送器、压力变送器等元件的配合，蓄热电锅炉实现自动控制。
2 蓄热电锅炉系统构成
整个系统由蓄热电锅炉、水箱、补水泵、循环泵、换热器等主要设备构成。
系统图如图1所示：
图1 系统图
该系统为双循环加热系统，内循环系统和外循环系统之间设置一台换热器，将发热过程和吸热过程分隔成两个独立循环的回路。蓄热电锅炉产生的热量通过热交换器间接传递给二次水，二次水被加热后通过分水器供到各个管路。因为在电热锅炉放热侧形成闭式循环，热媒（水）除少量泄露需补充外，基本上没有消耗，只须在初始启动前在该循环回路中加满软化水，电热锅炉就可以在较长的时间内安全运行。
3 自动控制系统
自动控制系统由PLC、变频器、压力变送器、温度变送器、液位变送器等主要电气元件构成。二次侧补水泵通过采暖、空调回水压力控制启停；二次侧循环泵变频运行，频率通过采暖、空调供回水压差来调节；一次侧补水泵通过锅炉回水压力控制启停；一次侧循环泵变频运行，频率通过采暖、空调供水温度来调节。
外循环系统压力调节：采暖、空调回水压力变送器将电流信号传送到PLC，通过PLC运算，反馈值与设定值作比较，当压力到设定下限值时，PLC给出信号自动启动二次侧补水泵；当压力到设定上限值时，PLC给出信号自动停止二次侧补水泵。
外循环系统压差调节：采暖、空调回水压力变送器和供水压力变送器分别将电流信号传送到PLC，通过PLC运算，反馈的供回水压差值与设定的压差值作比较，当低于设定值时，PLC内部通过模拟量A/D转换，输出电压信号给变频器，二次侧循环泵频率线性递增，转速加快；当高于设定值时，PLC内部通过模拟量A/D转换，输出电压信号给变频器，二次侧循环泵频率线性递减，转速降低；当接近设定值时，二次侧循环泵恒速运行。
内循环系统压力调节：锅炉回水压力变送器将电流信号传送到PLC，通过PLC运算，反馈值与设定值作比较，当压力到设定下限值时，PLC给出信号自动启动一次侧补水泵；当压力到设定上限值时，PLC给出信号自动停止一次侧补水泵。
内循环系统温度调节：采暖、空调供水变送器将电流信号传送到PLC，通过PLC运算，反馈的供水温度值与设定的温度值作比较，当低于设定值时，PLC内部通过模拟量A/D转换，输出电压信号给变频器，一次侧循环泵频率线性递增，转速加快；当高于设定值时，PLC内部通过模拟量A/D转换，输出电压信号给变频器，二次侧循环泵频率线性递减，转速降低，温度超高时，频率为0HZ，停止给二次侧换热；当接近设定值时，一次侧循环泵恒速运行。
锅炉出水温度调节：锅炉出水温度变送器将电流信号传送到PLC，通过PLC运算，反馈值与设定值作比较，当温度到设定下限值时，PLC给出信号自动启动电热管加热；当温度到设定上限值时，PLC给出信号自动停止电热管加热。
锅炉分时段控制：为了实现全自动控制，PLC程序设计时间段控制程序，可以设定锅炉电加热启停时间，例如：晚上谷电时间11：00—7：00启动锅炉蓄热；白天峰电时间停止锅炉给系统放热。
4 系统控制流程
PLC上电运行后，首先对程序进行初始化，设定二次侧供回水压力、一次侧回水压力、二次侧供水温度、锅炉出水温度和超温温度等控制参数。打到自动位置后，启动控制。程序进行周期扫描和PID控制，分别进行压力、温度等数值的采样，经过程序内部运算，分别与设定值比较，分别进行PID调节，计算出的数值给出开关量和模拟量信号，控制水泵启停和变频器频率调节。
PLC程序根据设定的压力超低值和温度超高值，判断回水压力是否低于下限，如果低于下限，程序发出报警信号并停止水泵；判断锅炉出水温度是否高于上限，如果高于上限，程序发出报警信号并停止电加热。
系统调试在山西长治一家航天工业园内进行，改蓄热电锅炉总功率为0.81MW，锅炉内容积为 60 mm3，二次侧回水压力下限设定为0.18Mpa，压差设定为0.2Mpa，一次侧回水压力下限，0.6Mpa，二次侧供水温度45℃（地暖），锅炉出水温度120℃（保证锅炉内压力不低于0.5Mpa就不会气化），锅炉超高温度130℃。经过调试，一个月的时间观察运行状况，晚上谷电加热，白天放热，系统满足控制要求。
5 结束语
蓄热电锅炉自动控制系统采用了PLC控制技术、变频调试技术和电子信号技术，实现了对蓄热电锅炉的压力和温度的自动控制，系统自动化程度高，操作简单，故障自动保护，易于日常维护。并且通过RS485通讯，中控室接收各种信号，还可以设定参数，一键启停，实现远程监控功能。
该蓄热电锅炉比常规电锅炉容积大、保温效果好、加热温度高、自动控制系统安全可靠。
参考文献：
[1]宋乐鹏，柳果.基于PLC的加热炉温度控制系统[J].自动化技术与应用，2007（10）.
[2]胡瑜想.电锅炉及其蓄热系统.中南建筑设计院.
[3]张文胜，龚希波.电热锅炉的市场前景和发展方向.能源工程，2001（5）.
[4]刘美俊.西门子S7系列PLC的应用与维护[M].北京：机械工业出版社，2008（3）.