基于PLC的锅炉供热控制系统及节能管理平台的设计需求
一、需求目的：
一个锅炉监控系统应主要包含以下几个部分：
（1）各种设备状态和系统状态的采集；
（2）锅炉和各种执行机构的控制。
设备状态的采集主要是锅炉输出的状态点，循环泵和补水泵给出的状态点，以及水箱等设备的状态点。锅炉的状态点主要包括锅炉的运行状态点、水箱的液位状态点、锅炉故障状态点、锅炉出水温度、锅炉回水温度、锅炉排烟温度；循环泵、补水泵以及电动调节阀等辅助其工作的变频设备的状态点。
系统状态的采集主要分为一次侧和二次侧。一次侧是锅炉到换热器之间的水循环系统，二次侧是到末端的水循环系统主要是指换热器循环系统。一次侧采集的状态包括一次侧供水温度、一次侧回水温度、一次侧供水压力、一次侧回水压力、烟温及燃烧机的工作状态及水箱水位、；二次侧采集的状态包括二次侧供水温度、二次侧回水温度、二次侧供水压力、二次侧回水压力；还有室外温度的采集，即可根据室外温度实现锅炉监控系统的自动控制。
锅炉和各种执行机构的控制主要是对锅炉本体的启停控制和各种电动阀门的控制。将锅炉房内各个设备、仪器仪表、传感器、执行机构及通讯模块组成在线监控系统，通过完成对锅炉房和其它现场设备的数据采集和控制功能从而实现锅炉房的全自动控制，能够安全启停机组，达到无人值守。
供热管网通过控制系统的在线监测应实现以下目的：
（1）监控各管网节点的实时数据，为系统管理和科学管理进行调度提供参数数据；（2）系统平衡功能计算，供热管网内的热水流动需要一定的水泵做功来完成，不合理的管网设计和建造将带来极大的能源浪费，通过对管网的相关部位的压力检测、增设压力调节阀，对管网的各部分压力进行合理的平衡分配（水平衡、热平衡等），可以大大地降低管网水泵的能源消耗；
（3）异常报警，做到对管网异常及时准确响应；
（4）可以监测各个主、支线管网，重要客户的实时用气量、对水、电、气实时采集，以便监管和控制。
二、燃气锅炉供热控制系统硬件部分：
1、PLC是整个控制系统的核心部件,采用西门子系列可编程逻辑控制器；
2、现场数据采集系统由温度传感器、压力传感器、燃气报警器、火焰监视器、水位传感器等组成；
3、智能化触摸屏人机界面可采用西门子相关设备（含软键盘、显示器）。它的主要用途有:显示信息;设定和修改参数;提供自定义功能键;提供密码保护；
4、管道传感器采用PT100；
5、环境传感器采用无线传输；
6、安装声光报警装置；
7、一次泵采用接触器控制；
三、控制柜人机界面要求：
1、中文显示：本系统通过专为热水锅炉设计的面板，可方便地通过中文信息实现直观的人机对话。
2、供热系统中需实时显示的各项监测数据如下：
（1）燃烧机开、停机及遇故障紧急停机显示；
（2）炉膛火焰的形式显示：小火、大火(根据回水温度自动切换)；
（3）热力循环系统温度、压力显示：一次侧供、回水系统；二次侧供、回水系统；
（4）锅炉排烟温度显示，温度过高则自动停炉；
（5）环境温度参数显示：三个室外天气环境监测点；三个室内末端用户监测点；（6）对锅炉系统各类当前故障用中文实时显示；
（7）室外供热管网系统各个监测点压力、温度实时显示；
（8）燃烧机实时用气量显示；
（9）采暖供水温度、采暖回水温度、采暖供水压力、采暖回水压力、生活供水温度、生活回水温度、生活供水压力、生活回水压力、水流量、供热量等各种数据实时上传；
（10）各个运转设备（给水泵，循环水泵，风机，阀门等）的运行状态；
3、设置功能键显示；
4、指纹采集功能并可导出；
5、有历史故障的发生时间、内容及故障原因记录（黑匣子）功能并中文显示。
四、锅炉及供热管网运行系统的监测控制程序
热水锅炉运行前的准备通常热水锅炉是与热水网路连在一体的，因此必须着重做好全网路运行前的准备。
(一) 该控制系统需对于新投入或长期停运后的锅炉及网路系统设置运行前的管网冲洗、充水检测。
（二）在锅炉投运前，应对锅炉及采暖系统进行必要的检测，检查的内容是：锅炉的启动前需要自动检测各反馈信号是否达到安全运行要求，若未达到启动条
件则显示报警，启动保护主要如下：低水位报警、蒸汽超压报警、熄火故障报警、燃气压力故障报警、限位故障报警、天然气检漏失败报警、燃气阀开、燃烧机无故障、循环水泵无故障并且运行等必要的前提条件。只能在所有条件都满足的条件下才能从PLC给燃烧机输出允许锅炉启动的信号。这个条件无论是自动控制还是手动控制都需要给到锅炉燃烧机才能启动锅炉。
（三）锅炉启动的程序。判断是否有启动信号，是何种启动信号（自动启动/手动启动），通过判断锅炉循环给水泵是否能够形成水循环。这样做的目的是处于安全的考虑，如果锅炉本体水流不能循环会发生危险。燃气电磁阀阀没有打开，那么锅炉启动前提条件必不满足，锅炉允许启动信号不满足导致锅炉不能启动。待锅炉满足启动条件后，启动程序方可输出启动信号。需要注意的一点是自动启动和手动启动信号的互锁，即选择自动控制时，复位手动启动信号，选择手动控制时，复位自动启动信号。
按下启动开关，引风机便开始动作，待引风机电流正常后，送风机随之动作，进行前吹扫。若无其他异常变化，点火系统的阀门打开将点火所需燃料供给喷嘴；喷嘴燃烧控制阀打开，此时应处于低流量燃烧状态，火焰检测器依据燃烧情况，发出检测信号来加大燃料流量调节阀及风机风门开度；燃烧状态正常后，点火系统阀门即关闭。
启动程序完成后，进入燃烧控制程序。根据采集的实时数据，控制燃烧机的送风量，来调节火焰的大小。锅炉的大、小火调节转换需要按照锅炉运行的温度或压力来进行调整。当实际压力或温度接近设置温度或压力时实现火位转换即可。例如，既温度在某个设定点如75度以下时烧大火，超过75度烧小火，到85度停机。如果烧小火温度不够，可以将设定温度调高，如调到80度再转小火。
本控制系统应具有燃气泄漏保护、燃气压力高保护、燃气压力低保护和对燃烧机的燃烧故障及燃烧风机的故障有完整的报警保护及记录。
（四）锅炉停止的程序。锅炉停止是相对于锅炉启动的一个逆向过程。锅炉在运行过程通过对各个状态点的监测，一旦发现有异常情况发生，控制系统应及时报警并紧急停炉。例如，锅炉水位低于水位计可见水位或高于允许的最高水位时，即锅炉发生严重缺水或严重满水时；主给水管道、主蒸汽管道、再热蒸汽管道爆破时；炉膛内或烟道内发生爆燃，使设备遭到严重损坏时，以及炉膛灭火时；
