一、引言
中小型工业和民用锅炉，强烈地受控于国家能源和环保政策。多极化的用热格局，尤其是分散式的中小锅炉，改用一次能源中的清洁原料，即油、天然气，近年来发展异常迅猛。环保法规的实施加速了清洁能源的使用，以油、气为燃料的中小型锅炉，在本体结构趋同的情况下，其自控水平已成为衡量锅炉运行好坏的重要法码。
中小型燃油、气热水锅炉传统的控制方式为：用锅炉循环水出口温度来改变燃烧器的转火、启停。实际外循环管网的水温变化并不能实时反映内循环（锅炉本体和热交换器之间的循环）水温度变化情况，而是有一个非常大的换热延迟。这种间接控制还未考虑环境温度和管网散热损失对锅炉负荷的影响。
采用单台PLC及触摸屏，用主管网回水温度作为负荷调节温度，通过在北京总参某部四台2.8MW燃气锅炉联控两个采暖期的实际运行，以及信息产业部西安某所贰台5.6MW燃气锅炉的试运行，这种控制方式非常有效。
二、联控基本原理及方案设计
1、联控思想的形成
随着能源系统的分散化和多样化，中小型锅炉及锅炉房配置日益增多。小区、企事业单位的集中供热、工业生产等，大都将锅炉集中在一个区域，便于司炉和管理。在燃油（气）中小型锅炉控制领域，热水型锅炉较多用传统的控制方式。目前，集中在一起的锅炉，其控制系统都是独立的，即“单炉单柜”。在“单炉单柜”控制系统中，锅炉的运行工况仅由该台锅炉出口参数的设定值控制。由于热水锅炉采用的是内外两个循环系统，用锅炉的出水温度作为参照来调节外管网负荷明显滞后，即当负载一定时，外管网的温度升高或降低某一温度值时，内循环需要较长的时间来响应这一变化，造成负荷的跟随性差和能源浪费。因此，可以用外循环的回水温度来控制内循环负荷；同时，还注意到，这类系统的内循环是并联于内循环母管上的，当某台或几台锅炉不用时，未投入使用的锅炉相当于散热器。为使各台锅炉投运的频度相近，减少设备运行损耗和燃烧器启停次数，对多台锅炉的联控很有必要。
如何将独立的锅炉运行模式协调起来，既方便操作运行，又能很好地调整单台锅炉的出力，节省投资和运行管理费用，这就是锅炉联控的初步设想。
2、联控功能描述
（1） 每次从冷态启动时要求每台锅炉同时以最大负荷开始运行，使管网快速升温；
（2） 当系统运行基本稳定后，检测回水温度，若回水温度达到设定回水温度值，进行逻辑判断，停止先运行的那一台锅炉；
（3） 经过一段时间的稳定后，若回水温度继续升高时，经逻辑运算再停一台，依此，直至使回水温度稳定在某一设定范围内；
（4） 当系统的回水温度下降到设定的转火温度时，必须马上增加运行锅炉台数或增大已运行锅炉的负荷。若此时多台锅炉已运行但还没有使每台锅炉达到最大负荷，则先启动的那台锅炉应先增大负荷，依此类推；
（5） 每次增加一台锅炉运行，都要经过一段时间的平衡，待增加的锅炉内的炉水参与循环后，才进行回水温度的测控，根据回水温度实时情况，决定是否还要增加锅炉的运行负荷或台数；
（6） 运行原则要求当只需要一台锅炉运行时，尽量只用一台，使单台锅炉的设备利用率达到或接近100%，减少锅炉设备的运行损耗；
（7） 每台锅炉的运行燃烧状态要根据该台锅炉的出水温度的高、低，自动调节该燃烧器的起停；
（8） 在系统的出水管道上装设有液体流量开关，只有检测到循环水在流动后，才允许该台锅炉系统中的燃烧器起动，确保系统安全、可靠运行；
（9） 每台锅炉均单独设置有炉水超压、炉内缺水、气体泄漏、燃气低气压、出水超温等保护功能；
（10） 每台燃烧器控制起动回路，均设置有短路、超载、缺相等保护功能，保障燃烧器安全运行；
（11） 系统还可对外循环回路的温度、环境温度、卫生热水系统温度及管网压力进行测控，在触摸屏上分屏设置显示相应状态，采用主、辅菜单调用方式进行屏幕信息切换；
（12） 运行原则是，冬夏季节性使用、主用及增补、分时段运行等功能，由屏上功能开关实现选择；
（13） 每台锅炉主要运行状态及参数动态显示在屏幕的功能状态画面上；
（14） 每台锅炉均设置能独立手动运行的功能；
（15） 任何一台锅炉出现故障时，不影响其它锅炉联控运行。
3、控制系统选型
PLC和触模屏是目前中小型工业及民用锅炉较多使用的控制设备。本系统选用OMRON公司CQM1H系列小型PLC控制器，它采用积木式拼装，易于扩展，预置通信模块可实现本机与上位机间的通信。选用富士公司的UG320-SC4C真彩触摸屏作为人机对话界面，通过PLC的RS232串口与触摸屏通讯。该触摸屏对比度强，有各种标准接口，其动画制作简单，采样形式多样。为了采集故障、漏气、低气压、缺水等数字量信号，并驱动现场执行机构动作，这类信号进出PLC进行了强弱电的转换。联控设备主要配置见表1。
三、控制系统实施
1、节能算法
在供暖系统中，锅炉、建筑物和供暖管道的热损失是导致锅炉系统热效率降低的主要因素，锅炉系统温度越高，热损失越大。为最大限度地降低锅炉系统的热损耗，采用室外温度来控制循环水温度的算法。随着室外温度变冷，管道散热量增加，用户的用热需求加大，系统应根据负荷要求自动调定供水温度。供暖曲线如图1。
不同的环境温度，对应着不同的采暖温度。通过触摸屏选定供暖曲线后，PLC将自动调整外循环的回水温度。例如：选用2.0曲线，室外温度每降低1度，供水温度要提高2.0度。如果设定温暖天气关闭点为22℃，而且室外温度为-1℃，则供水温度为68℃。
2、输入输出及外围执行机构控制原理设计
四台锅炉本体的测点，如：进出口水温、集汽罐温度、排烟温度、管道流动开关、炉水压力变送器、水位探头等一次仪表测控点，有的不能直接进出PLC或者不能直接驱动执行机构，必须经过中间继电器转换。
3、触摸屏程序设计
触摸屏是人机对话界面，本系统设计了八大功能模块，即手控运行方式、联控运行方式、动态测点显示、事件历史记录、常见故障处理、操作说明、口令修改、使用与帮助。采用FUJI高分辨率的彩色液晶触摸屏，屏上设置汉化的菜单、按钮、指示灯及功能开关；画面之间采用翻屏形式进行选择切换；运行界面以动画形式显示，图文并茂（如图2）；设有开机密钥和主要参数设置权限（如图3），以及紧急求助画面，方便了用户操作、使用与维护。
4、PLC软件设计
PLC实时监测各测点的温度、压力和输入量，经逻辑运算后，由输出模块控制每台锅炉及炉前泵的启停、负荷比例开大或关小以及报警等。程序设置思想是：先初始化PLC及触摸屏，检测每台锅炉的输入信号是否正常，再设置锅炉的运行参数，通过可修改时间的定时器TIM0和上升沿触发指令DIFU（13）、功能指令等等，依回水温度、采暖曲线来实现对四台锅炉的联控。OMRON公司的PLC可同时支持梯形图和助记符编程。采用助记符编程的部分程序如图4所示。
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