PLC的加热炉仪表控制系统优化措施分析

丁超

摘 要：针对加热炉仪表控制系统应用问题，基于PLC提出优化措施。为了能够更好提升加热炉仪表控制系统运行的稳定性以及监控的实时性，基于加热炉仪表控制系统运行常见的故障问题，包括鼓风机入风口开度减小问题，改进PLC控制程序实时监控方法，通过设置调节器的方法，来提高加热炉运行的稳定性，做好炉底水位监测工作，以全面提升系统运行效率。

关键词：加热炉仪表；控制系统；PLC技术；调节器

随着电子技术的发展，使得PLC被广泛的应用，即可编程逻辑控制器，也就是可编程存储器，利用内部存储程序，执行面向用户的指令，包括逻辑运算与顺序控制等，利用数字或者模拟式输入（或者输出），来控制机械设备或者生产过程。PLC应用于加热炉仪表控制系统，进而实现系统运行控制与监测。

1 加热炉仪表控制系统设计

加热炉仪表控制系统构成，主要包括DCS上位机系统以及DCS下位机系统。上位机系统主要利用WINCC组态软件，来实现数据显示与监控等功能。下位机系统主要是利用PLC，构成主站与从站，利用编程软件。上下位系统主从站利用Profibus2DP现场总线连接。控制系统主要包括炉压单回路系统与自动换向系统等构成。

2 基于PLC的加热炉仪表控制系统功能

2.1 基于PLC的鼓风机控制系统

加热炉仪表控制系统结构较为复杂，以鼓风机为例，基于PLC的鼓风机控制系统，其硬件主要包括被控对象、PLC、执行器、测量变送单元。在实际运行的过程中，利用基础检测变送元件，利用数据信号，将数据信息传送给PLC，利用PID回路，为PLC赋予程序，进而构成计算机控制系统，实现智能控制目标。基于PLC的加热炉鼓风机，具有动态防喘控制功能。鼓风机性能為非线性曲线，利用温度传感器，进行性能检测，借助压力变送器与流量变送器等，机组运行存在着安全区与喘振区，因此为了确保系统安全运行，需要做好防喘振控制。

2.2 基于PLC的加热炉仪表控制系统功能

基于PLC的加热炉仪表控制系统，具有以下功能：①机组状态监控。利用PLC实时采集机组现场信号，将其转化为工程范围，进而显示到负责监视的上位机，来实现对机组的全面监控。②故障警报。加热炉仪表控制系统能够实现对机组运行故障监测，及时发出警报，并且做出控制动作，以确保控制的安全性与智能化。同时还具有联锁保护功能，可以在故障临界处或者人为误操作时，做出紧急处理，提升加热炉仪表控制系统的可靠性以及安全性。③故障分析。加热炉仪表控制系统可以对现场采集点，以ms级记录，进而清楚的记录故障联锁原因，锁定故障监测数据，为系统故障监测，提供数据支持[1]。

3 加热炉仪表控制系统优化设计

3.1 基于PLC的加熱炉仪表控制系统概述

基于PLC的某加热炉仪表控制系统，使用SIMATIC STEP7编程软件，借助PLC技术，实现对加热炉控制，包括炉膛温度自动化调节、流量控制、压力设定控制、安全连锁控制等。基于PLC的加热炉仪表控制系统，在试运行的过程中，高压鼓风机存在问题，而且万能加热炉炉底抽水系统也存在问题，对此需要进行改进。

3.2 加热炉备用鼓风机系统问题与优化

基于PLC的加热炉仪表控制系统试运行的过程中，利用PLC控制程序，对1台电动执行器，实施PI调节，备用鼓风机入口电动执行器，利用HMI中的操作静止风机按钮，进行操作模式调节，在正常生产的过程中，能够实现正常控制。若需要启动备用鼓风机时，则需要混合操作，极易引发电动执行器开度减小，造成加热炉停炉问题。基于此，采取以下改进措施：在原有的系统基础上，加设1套PI调节器，利用相同功能；在PLC控制器内，加设新的控制程序，为备用电动执行器，提供调节控制，实现调节系统独立控制，进而改善基于PLC的加热炉仪表控制系统的稳定性以及安全性[2]。

3.3 炉底地坑抽水系统问题与优化

基于PLC的加热炉仪表控制系统，其加热炉地坑抽水泵原来是利用就地操作箱控制，启停模式主要分为两种：①自动抽水模式。基于液位电极检测点，来确定高位抽水与低位停泵。②手动控制模式。由操作人员，基于现场的实际情况，来启动水泵或者停止水泵。由于设备与操作箱主要是安装在加热炉炉底，而且液位检测的可靠性较差，极易发生水位增高问题，使得液压管沟与部分机械设备等，发生淹没事故，给设备运行，造成极大的影响。基于此，采取以下措施：拆除原有的液位电极检测设备，使用投入式液位传感器，进行液位测量作业，将测量信号，传递给PLC，实现控制；在HMI画面上，设置加热炉地坑水泵系统操作画面，以实时显示炉底水位。

3.4 优化效果

通过对加热炉仪表控制系统进行优化，为加热炉的高压鼓风机，设置2台PI调节器，使其能够具有独立控制功能，不仅启用方便，而且能够解决混合操作功能，而且在实际工作中，并未发生启用备用鼓风机造成停炉问题，极大程度上提高了系统生产效率。同时使用高精度液位传感器，极大程度上提高了炉底液位检测精度，实时的监测水位情况，及时调节水位，避免炉底部件发生水淹没事故，以此确保设备能够安全稳定的运行。

4 结束语

加热炉仪表控制系统，借助PLC技术，具有实时控制与故障监测等功能，但是在实际工作中，可能会发生停炉问题与淹没事故，对此需要做好系统优化措施，以确保加热炉仪表控制系统运行的安全性以及稳定性。

参考文献：

[1]杨莉华.基于PLC的加热炉仪表控制系统优化研究[J].机电工程，2016（08）：1033-1038.