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摘 要 随着对电气制动化和计算机编程理论的深入研究，自动化锅炉控制系统的技术日益完善。目前的在锅炉自动化控制系统中主要有以下几种自动化编程语言S7-414PLC、Step 7编程软件、WinCC监控软件。本文介绍了Step7编程软件，阐述了锅炉自动控制系统的构成与原理，使用Step7的自动化锅炉系统的功能，在实际操作中应注意的事项。
关键词 Step7；锅炉控制系统；构成；原理；自动化
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)011-0118-01
20世纪以来，在我国石油提炼工艺发展迅速、柴油产量大幅提高的情况下，现代自动化大型柴油锅炉不断建成。锅炉房在企业的正常运作中有着不可替代的作用。如果能够保证可靠和安全的运行，则企业的安全生产和经济效益得到了保证。但由于众多企业均存在地处偏僻，工况恶劣、水碱大、供热时间长等特点，对供热系统的要求极高。传统的仪表控制系统由于抗干扰能力弱、可靠性差及人力工作量大，难以满足大型锅炉的控制要求。而Step7的自动化植入锅炉控制系统将使其的抗干扰能力得到增强、精度高与可靠性得到提高，在自动化锅炉控制系统中的应用具有诸多优点。
1 Step7编程语言
Step7是SIEMENS SIMATIC工业软件中的一种，它是用于对SIMATIC PLC进行组态和编程的软件包。Step7是目前小型PLC 中最具代表性的一种，它软硬件资源丰富、通讯功能强大，更重要的是价格较低，所以它是目前工控方面的主流控制器。CPU224为14点输入、10点继电器输出的主机单元，基本上能满足控制要求。Step7提供了几种不同版本以适应不同的应用和需求。分别有：Step7 Micro/DOS、Step7 Micro/WIN、Step7 Lite、Step7 Basis和Step7 Professional四種。
1.1 Step7的硬件组态
硬件组态是Step7软件的一项重要功能。Step7 软件中的“硬件组态”，就是模拟真实的PLC 硬件系统，将CPU、电源和信号模块等设备安装到相应的机架上，并对PLC 硬件模块的参数进行设置和修改的过程。
1.2 Step7的块
Step7中常用块主要有几种：OB 组织块、FC 功能块、FB 功能块、DB 数据块等。
1）组织块（OB）。在CPU中，用户程序由启动程序、主程序和各种中断响应程序等不同的程序模块构成，这些模块在Step7中的实现形式就是OB。
2）功能（FC）和功能块（FB）。FC和FB都是用户自己编写的程序模块，可以被其他程序块（OB、FC 和FB）调用。FC与FB的根本区别在于，FC不具备自己的存储区，而FB拥有自己的存储区（背景DB），在调用任何一个FB时，都必须指定一个背景DB。
3）数据块（DB）。DB分为背景DB和共享DB两种类型。背景DB是和FB相关联的，因此，在创建背景DB时，必须指定它所属的FB，而且该FB必须已经存在。在调用一个FB的时候，也必须指明一个与之对应的背景DB。
1.3 Step7的编程
在进行PLC 程序编写中，可采用以下形式：逻辑梯形图（LAD）、语句表（STL）、功能块图（FBD）。
2 Step7自动控制系统的组成
锅炉自动控制系统主要由控制机和监控机组成。控制机由下位机（西门子PLC）、电器元件、执行机构、检测仪表和基于Step7的软件系统等构成，主要任务是过程变量控制、现场数据采集、电气连锁控制。监控机由上位机工控机和基于Step7的软件系统等构成，主要任务是：数据显示及记录、生产画面显示、实时/历史趋势显示、报警信息显示、数据报表打印、参数设定和设备操作。
3 采用Step7自动锅炉控制系统的主要功能
1）在Step7自动锅炉控制系统运作时，由PLC控制并按控制程序进行，对锅炉正常切换和故障切换进行控制和操作指导。同时由PID进行自调节。
2）自动化系统实时监测锅炉压力、负压、烟压、主汽温度、排烟温度、炉膛温度、给水压力、汽包水位、给水流量、蒸汽流量以及中间水箱、软化水箱、除氧水箱水位等各项指标。
3）自动建立如：汽包水位、蒸汽流量和给水流量、炉膛负压和温度、排烟温度主汽温度和压力等重要参数的数据库。
4）由于采用了Step7自动化控制，因此，当锅炉发生故障时，即可利用记录的运行曲线对故障进行分析和判断。接着对整个自动化锅炉控制系统进行维修，使系统可在线运行、在线修改，大大增加了经济效益。
5）该系统可按预先编制的Step7控制程序对锅炉辅机以及其他辅助设备进行监控和操作管理。可大大节省人力资源，并且达到系统化、一体化的管理水平。
4 采用Step7自动锅炉控制系统的优点
1）引进自动计算风油比机制，可以自动计算出最优方案，可确定不同负荷情况下的最佳风油比，使柴油燃烧处于最高效状态。
2）利用Step7编写的预测控制算法，对复杂的锅炉热工系统进行控制，则可以获得高精度的数据。而常规仪表所取得的数据很难达到这种精度。
3）Step7自动锅炉控制系统可以通过通讯接口，使锅炉直接控制机可与上位管理机联网，向上位机传送数据和锅炉运行状况，并接受上位机的控制命令和传输数据。
4）该系统可以采用多种完善的自诊断功能，可在线诊断各辅助设备及系统运行情况，使产生故障的影响减小，提高经济效益。
5 Step7自动锅炉控制系统实际应用中应注意的事项
1）在检测管中部接三通，然后通入一定压力的冷风，这样可以防止运行中出现正压损坏检测器。另外还可降低检测管的温度，防止变形并起到一定的防雨保护作用。
2）为了保证通断畅通，电磁阀组在运行前要进行润滑。继电器要加强维护，定期更换，一般在连续运行10个月后进行更换，防止因继电器故障而造成系统误操作。
3）对于火焰在炉膛内逆时针旋转，并稍微向上倾斜的情况。可在燃烧器左右炉墙上开两个直径100 mm的圆孔，炉膛逆时针侧放点火枪，顺着火焰的方向安装检测器，这样增大了检测范围，减小了负荷波动对火焰检测的影响。
6 结束语
Step7自动锅炉控制系统可对锅炉的生产过程进行全方位的自动检测、信息处理和实时控制，并具有手动/自动切换功能，操作人员可随时对生产过程进行干预，实现在线操作。该系统具有可操作的图形界面，实用性强。已在实际锅炉上投入使用，通过对本系统的现场运行和调试，证明了本系统设计合理，运行性能良好，可靠性高，维护维修方便，适合在不同环境下安装运行，可大范围推广使用。
参考文献
[1]王永华.基于S7-200PLC的高性能电热锅炉控制系统[J].仪器技术及传感器,2002,7:45-48.
[2]杨光,朱震忠.深入浅出西门子S7-300PLC[M].西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团,2001.
[3]李奇平.用S7-200PLC改进常压热水锅炉控制系统[J].机械工程与自动化,2008,6:12-15.
关键词 Step7；锅炉控制系统；构成；原理；自动化
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)011-0118-01
20世纪以来，在我国石油提炼工艺发展迅速、柴油产量大幅提高的情况下，现代自动化大型柴油锅炉不断建成。锅炉房在企业的正常运作中有着不可替代的作用。如果能够保证可靠和安全的运行，则企业的安全生产和经济效益得到了保证。但由于众多企业均存在地处偏僻，工况恶劣、水碱大、供热时间长等特点，对供热系统的要求极高。传统的仪表控制系统由于抗干扰能力弱、可靠性差及人力工作量大，难以满足大型锅炉的控制要求。而Step7的自动化植入锅炉控制系统将使其的抗干扰能力得到增强、精度高与可靠性得到提高，在自动化锅炉控制系统中的应用具有诸多优点。
1 Step7编程语言
Step7是SIEMENS SIMATIC工业软件中的一种，它是用于对SIMATIC PLC进行组态和编程的软件包。Step7是目前小型PLC 中最具代表性的一种，它软硬件资源丰富、通讯功能强大，更重要的是价格较低，所以它是目前工控方面的主流控制器。CPU224为14点输入、10点继电器输出的主机单元，基本上能满足控制要求。Step7提供了几种不同版本以适应不同的应用和需求。分别有：Step7 Micro/DOS、Step7 Micro/WIN、Step7 Lite、Step7 Basis和Step7 Professional四種。
1.1 Step7的硬件组态
硬件组态是Step7软件的一项重要功能。Step7 软件中的“硬件组态”，就是模拟真实的PLC 硬件系统，将CPU、电源和信号模块等设备安装到相应的机架上，并对PLC 硬件模块的参数进行设置和修改的过程。
1.2 Step7的块
Step7中常用块主要有几种：OB 组织块、FC 功能块、FB 功能块、DB 数据块等。
1）组织块（OB）。在CPU中，用户程序由启动程序、主程序和各种中断响应程序等不同的程序模块构成，这些模块在Step7中的实现形式就是OB。
2）功能（FC）和功能块（FB）。FC和FB都是用户自己编写的程序模块，可以被其他程序块（OB、FC 和FB）调用。FC与FB的根本区别在于，FC不具备自己的存储区，而FB拥有自己的存储区（背景DB），在调用任何一个FB时，都必须指定一个背景DB。
3）数据块（DB）。DB分为背景DB和共享DB两种类型。背景DB是和FB相关联的，因此，在创建背景DB时，必须指定它所属的FB，而且该FB必须已经存在。在调用一个FB的时候，也必须指明一个与之对应的背景DB。
1.3 Step7的编程
在进行PLC 程序编写中，可采用以下形式：逻辑梯形图（LAD）、语句表（STL）、功能块图（FBD）。
2 Step7自动控制系统的组成
锅炉自动控制系统主要由控制机和监控机组成。控制机由下位机（西门子PLC）、电器元件、执行机构、检测仪表和基于Step7的软件系统等构成，主要任务是过程变量控制、现场数据采集、电气连锁控制。监控机由上位机工控机和基于Step7的软件系统等构成，主要任务是：数据显示及记录、生产画面显示、实时/历史趋势显示、报警信息显示、数据报表打印、参数设定和设备操作。
3 采用Step7自动锅炉控制系统的主要功能
1）在Step7自动锅炉控制系统运作时，由PLC控制并按控制程序进行，对锅炉正常切换和故障切换进行控制和操作指导。同时由PID进行自调节。
2）自动化系统实时监测锅炉压力、负压、烟压、主汽温度、排烟温度、炉膛温度、给水压力、汽包水位、给水流量、蒸汽流量以及中间水箱、软化水箱、除氧水箱水位等各项指标。
3）自动建立如：汽包水位、蒸汽流量和给水流量、炉膛负压和温度、排烟温度主汽温度和压力等重要参数的数据库。
4）由于采用了Step7自动化控制，因此，当锅炉发生故障时，即可利用记录的运行曲线对故障进行分析和判断。接着对整个自动化锅炉控制系统进行维修，使系统可在线运行、在线修改，大大增加了经济效益。
5）该系统可按预先编制的Step7控制程序对锅炉辅机以及其他辅助设备进行监控和操作管理。可大大节省人力资源，并且达到系统化、一体化的管理水平。
4 采用Step7自动锅炉控制系统的优点
1）引进自动计算风油比机制，可以自动计算出最优方案，可确定不同负荷情况下的最佳风油比，使柴油燃烧处于最高效状态。
2）利用Step7编写的预测控制算法，对复杂的锅炉热工系统进行控制，则可以获得高精度的数据。而常规仪表所取得的数据很难达到这种精度。
3）Step7自动锅炉控制系统可以通过通讯接口，使锅炉直接控制机可与上位管理机联网，向上位机传送数据和锅炉运行状况，并接受上位机的控制命令和传输数据。
4）该系统可以采用多种完善的自诊断功能，可在线诊断各辅助设备及系统运行情况，使产生故障的影响减小，提高经济效益。
5 Step7自动锅炉控制系统实际应用中应注意的事项
1）在检测管中部接三通，然后通入一定压力的冷风，这样可以防止运行中出现正压损坏检测器。另外还可降低检测管的温度，防止变形并起到一定的防雨保护作用。
2）为了保证通断畅通，电磁阀组在运行前要进行润滑。继电器要加强维护，定期更换，一般在连续运行10个月后进行更换，防止因继电器故障而造成系统误操作。
3）对于火焰在炉膛内逆时针旋转，并稍微向上倾斜的情况。可在燃烧器左右炉墙上开两个直径100 mm的圆孔，炉膛逆时针侧放点火枪，顺着火焰的方向安装检测器，这样增大了检测范围，减小了负荷波动对火焰检测的影响。
6 结束语
Step7自动锅炉控制系统可对锅炉的生产过程进行全方位的自动检测、信息处理和实时控制，并具有手动/自动切换功能，操作人员可随时对生产过程进行干预，实现在线操作。该系统具有可操作的图形界面，实用性强。已在实际锅炉上投入使用，通过对本系统的现场运行和调试，证明了本系统设计合理，运行性能良好，可靠性高，维护维修方便，适合在不同环境下安装运行，可大范围推广使用。
参考文献
[1]王永华.基于S7-200PLC的高性能电热锅炉控制系统[J].仪器技术及传感器,2002,7:45-48.
[2]杨光,朱震忠.深入浅出西门子S7-300PLC[M].西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团,2001.
[3]李奇平.用S7-200PLC改进常压热水锅炉控制系统[J].机械工程与自动化,2008,6:12-15.