摘要：锅炉是十分重要的热能动力设备，而其实际运行效率相对较低，与国家所规定的热效率目标之间还存在明显差异。锅炉不仅是主要耗能设备，还是污染设备，其中燃煤锅炉的污染物排放是主要污染源，其烟尘、二氧化硫与氮氧化物等污染物排放在全国占据了很大比例。因为锅炉量大面广，而且比较分散，对于监督管理部门而言，想要获取自身区域内部的锅炉运行动态数据难度本身就很大，也就进一步影响了安全监察与能耗监测工作的顺利开展。
关键词：锅炉WINCC；PLC；远程监控
1 系统的总体设计
1.1 现场1/0控制站
（1）将锅炉控制中产生的模拟物理量，如流量，压力，液位，温度等数据进行数字化，然后存入存储器并实时更新，存储的数据应该与锅炉采集参数相对应，最终形成的数字量传输到网络中。
（2）各个站点将采集到的各个压力以及液位等的数据进行技术传送，做到实时监控，同时将采集到的数据通过网络方式传输到工程站点以及操作人员的操作站点处、其他的控制现场以及工程师站，从而实现整个系统的全范围内监控，此时当前现场I/O站也可以接收来自操作员站和工程师站的命令，完成对现场的手动控制及当前站点的不同数据参数的设定。
（3）在对锅炉自动运行状态的控制过程中，通过采用的新技术形成封闭式的环路控制以及计算机数据采集、实现顺序方式控制的过程。操作现场的控制站点在整个的控制系统中形成独立的个体，同事又和其他系统进行网络连接，在其他部分失效的情况下，他可以对现场情况进行基本的监控操作，提高系统的可靠性。
1.2 操作员站
人机界面上显示的内容主要有：
（1）利用模拟图形来表示现场生产装置和运行方向，实现生产过程的图形模拟，在图中标注生产过程的数据、控制参数和生产状态的实时状态。
（2）当传感器检测的数值超过设置的阈值范围，会出现报警窗口，里面出现生产过程异常的数据、状态，以便操作人员即使处理，避免事故的产生。
（3）实时趋势曲线显示：系统可以长时间工作，将数据进行存储，因此可在趋势曲线部分绘制生产过程中数据的历史曲线及当前的变化趋势，以便于操作人员了解锅炉的生产状态，帮助其分析生产状态是否正常。
1.3 工程师站
这一部分主要是技术人员对系统组态软件进行设计、更改和维护。专业人员将编制好的组态软件生成的数据包通过网络就可以远程下载到所需要修改的站点，完成用户的需求。工程师站可以提供各个站点所需要的数据，根据客户要求设计控制策略和逻辑，将数据进行存储后，形成历史曲线，可长期跟踪整个系统的运行状况，工程师站的主要功能还可以利用DCS实现在线的监视各个网络节点的运行状态，通过配置模块和软件，系统工程师可对现场的参数进行调节和设定，使得DCS系统在最佳的状态下进行工作。
2 系统实现过程
2.1 通信软件
以Internet为载体建立VPN专线，基于专线的详细用户名和密码进行登录，以此实现工业远程通信模块和远程诊断计算机之间的有效连接，以此实现进一步的调试和诊断。
2.2 远程硬件组态
锅炉PLC与远程诊断计算机硬件配置信息之间相互对接，利用硬件配置信息需要提前进行实际对比调试，在线进行对比分析，确定相互一致，才能够做进一步的在线诊断与调整，避免硬件与远程诊断计算机之间出现不协调，从而导致设备出现严重故障，导致正常运行备受影响，引发不必要的损失。
2.3 程序远程在线调试
在硬件发生故障之后，程序远程在线调试及时加以诊断，然后开始进行，其中PLC硬件模块的工作一直处于正常状态下，可以下载程序，从而在线调试程序。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这时需要外设信号输出正常，以程序作为载体实现在线诊断。通过诊断外围设施设备的具体状态，及时采取措施将故障排除。程序远程在线调试在工业路的后期维修与养护中发挥着重要作用，从而以零成本实现锅炉PLC程序的优化升级。
3 系统下位机的硬件设计
3.1 锅炉汽包水位的控制
影响到汽包水位的因素可以归类为四个方面：其一，供水过程的相关因素干扰。主要涉及供水压力的变化方式以及控制阀的开合状况等系列因素。其二，锅炉蒸汽供应的变化。这一影响因素主要涉及到蒸汽管道的阻力变化以及锅炉设备的负荷变化过程。其三，锅炉燃料供应的变化。这一影响因素主要涉及到燃料供应量的变化以及燃料本身的性质、燃料供应的压力变化以及燃料自身的含水量等。其四，锅炉内部压力的变化，这一影响因素主要根据汽包内部蒸汽以及蒸汽系统自身在高压下的“自冷凝”和在减压下的“自蒸发”影响水位。
由于蒸汽负荷的扰动具有可测量但却无法控制的特点，可以将蒸汽流量和汽包水位进行组合，前馈信号用作前馈信号以形成前馈-反馈控制系统。结合给水流量的扰动和受控对象的非线性，给水流量被纳入系统，从而形成三冲程的水流量控制系统。这一水流量控制系统主要包括给水流量、蒸汽流量以及滚筒水位的控制。起到主要控制作用的是滚筒水位的控制，也称主控制变量。辅助控制变量是给水流量，主要和次要控制变量形成连级控制结构系统，同时该级联控制系统形成进给流量的前反馈信号，进而构成前馈以及级联反馈控制系统。
3.2 温度及其燃烧控制系统
锅炉控制系统自身的控制目标以及控制任务是实现温度的稳定控制。该系统的控制过程中主要将锅炉内的温度控制以及燃烧过程经济运行控制、锅炉炉膛负压稳定作为主要控制对象，被控变量包括、水温、燃料和空气的比值、炉膛负压，操纵变量主要是燃料量、送风量和抽风量。
在对锅炉的燃烧系统进行控制的过程中主要将温度的控制以及安全稳定运行，同时还有运行的经济效益作为系统控制的主要任务，从而节约成本，节省劳动力。从控制系统的安全稳定运行角度进行分析，需要进一步添加负压回火以及背压过高的脱火防范措施。
3.3 安全保护及其报警
3.3.1锅炉燃烧室的安全联锁控制保护
为了确保锅炉内部的火焰不外喷以及炉内烟尘不外泄，需要采用一定的炉内负压控制系统进行控制，当锅炉内的压力呈现过低以及过高，同时还有喷嘴堵塞的状况时就会造成一定的安全事故，所以需要设置相关的安全联锁控制系统以及炉膛负压控制系统。
（1）联锁控制系统
这部分主要完成脱火以及回火的防止控制过程设计，同时使用低选器进行燃烧脱火的预防，使用高选器进行燃烧回火的预防，其中的Qmin代表防止回火的最小值。
（2）燃料供应过程的系统控制分析
采用了闭环的设计方法，传感器检测到炉内温度降低时，加大燃料泵的流量，调整燃烧的状态，使温度升高，但是增速过快时会损坏设备，所以也需要监控燃料的流量，速度过快时要报警提示，避免一系列安全事故的发生，同时避免设备工作过程的损坏。
3.3.2主要保护及其报警
锅炉内蒸汽压力过大以及温度过高都会导致锅炉爆炸产生一系列的安全事故，因此，系统设计中加入了炉内温度过高几蒸汽压力过大的报警系统，同时为了节约能源，当炉温出现温度过高以及炉内蒸汽压力过大的状况时就需要及时做出预警措施，通过阀门的闭合减少炉内燃料的供应，同时进行炉内水量的补充和炉内蒸汽的快速排放，避免一系列危险的发生。
4 结语
综上所述，互联网视角下锅炉远程控制与诊断系统具有其自身的独特优势，尤其是在远程控制与诊断上，不仅可以大大节约出差成本，还可以进一步满足用户的多元化需求，极具时效性与可靠性。同时，还能够确保设备的持续性正常运转，从而为企业带来良好的经济效益与社会效益。
参考文献：
[1]邵彬.基于PLC和触摸屏的电热锅炉控制系统改造[J].工业控制计算机，2010，23（5）：118-119.
论文作者:廖庚金,江旭亮
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30