烟草行业蒸汽系统能耗监测与智能调控系统（PLC 编程）的开发与应用

键词：烟草行业；蒸汽系统；能耗监测；智能调控；PLC 编程；节能降耗

引言

在传统制造业向智能化、绿色化发展的背景下，烟草行业的能源管理面临着前所未有的挑战。蒸汽作为卷烟、制丝等多个工序的核心热源，其供应稳定性和调控精准性对产品质量及能耗控制具有直接影响。长期以来，烟草企业在蒸汽系统运行中普遍存在调控方式粗放、能耗监测滞后、设备能效利用率低等问题，制约了生产效率和节能水平的进一步提升。随着自动化控制技术的发展，尤其是 PLC（可编程逻辑控制器）在工业控制领域的广泛应用，为实现蒸汽系统的精细化管理提供了技术支持。PLC 系统具备响应速度快、逻辑控制精确、可扩展性强的特点，能够实现对蒸汽管网、阀门、温度、压力等运行参数的实时采集与智能调节，有效构建集“ 监、测、控、调” 为一体的能耗管理平台。本文以烟草企业为研究对象，设计并开发了一套基于PLC 的蒸汽系统能耗监测与智能调控系统，从系统架构、控制逻辑、能效提升机制等方面展开系统论述，旨在为传统行业节能改造提供可推广的解决方案。

一、烟草行业蒸汽系统能耗现状与优化需求

当前烟草企业的蒸汽系统大多沿用传统集中供汽模式，主要依赖锅炉产生高压蒸汽，通过管网输送至各个生产工段。然而，由于设备老化、运行负荷波动大及缺乏有效监控，导致蒸汽资源在输送与使用过程中的热损失显著，能效利用水平偏低。此外，部分企业仍依赖人工调节阀门与启停逻辑，响应速度慢且不具备动态调节能力，使得在多工段并发运行时容易出现过压、过温等运行波动，增加了系统不稳定性与能源浪费。因此，在提升生产连续性与产品质量的同时，如何有效降低单位能耗、优化蒸汽资源配置，成为烟草行业智能化改造的核心诉求之一。

针对上述问题，迫切需要引入智能调控系统对蒸汽运行状态进行全过程管理。传统调度系统往往缺乏实时数据支持，仅能实现粗略的区间控制，难以适应当前精益化生产对能效管理的需求。与此同时，国家“ 双碳” 战略的推进进一步加剧了能源监管压力，企业需通过构建自动化监测平台，实现能耗指标的可视化、运行参数的动态采集与实时反馈调节，从而推动蒸汽系统由“ 粗放运行” 向“ 智能高效” 转变。PLC 控制系统因其稳定性、灵活性与逻辑处理能力成为能耗调控的理想平台，其在工业场景中的广泛适配性也为系统开发奠定了坚实基础。

二、基于PLC 的蒸汽能耗监测系统设计与实现路径

在系统设计中，首先明确监测对象包括锅炉产汽系统、主干管道网络、关键用汽节点与冷凝水回收装置，确保覆盖整个蒸汽系统的核心运行环节。PLC 控制器通过布设压力变送器、温度传感器、流量计与电动阀门，实现对实时运行数据的精准采集与反馈。所有前端采集数据通过工业以太网传输至中央控制系统，再通过PLC 内部设定逻辑进行判断、分析与处理。控制系统结合历史数据建模与实时状态分析，能够识别系统中存在的能耗异常，如蒸汽泄漏、压力不稳、冷凝不畅等问题，并及时给出报警或调节指令。

为了实现系统的高效运行，PLC 内部程序需构建完整的分层控制逻辑。在硬件层面，系统划分为数据采集层、控制执行层与人机交互层；在软件层面，通过设定阈值区间、自动启停逻辑与反馈控制算法，确保蒸汽系统能够根据用汽需求自适应调节。结合锅炉运行负荷与用汽端压力反馈，PLC可根据实时变化动态调节燃气阀门开度、调整补水泵运行状态，从而实现负荷匹配与能效优化。在系统平台中嵌入能耗分析模块，可将采集数据进行归类、统计与可视化展现，方便管理者进行能效对比与运行评估。

三、智能调控系统在生产过程中的功能价值

基于PLC 编程实现的智能调控系统，不仅具备传统自动控制的基本功能，更通过逻辑运算与数据分析提升了系统响应效率与智能化程度。在实际运行中，该系统可实现多工段协同调度，动态响应各类生产节拍的变化，极大提升了蒸汽供应的精准性与稳定性。对于生产中可能出现的能耗高峰期，系统可自动根据预测模型提前进行预热准备或余热调配，有效缓解负荷冲击对设备的损伤与能源浪费。同时，系统支持远程控制与数据导出，方便企业管理层进行跨部门能耗监管与决策分析。

在能效提升方面，智能调控系统可实时分析能耗构成，将各工段的蒸汽用量精确量化，明确高耗能单元并进行针对性优化。例如，通过对比制丝车间与打包线的蒸汽流量变化，发现其用汽规律存在明显的波峰波谷特征，系统可在非高峰时段进行预热与蓄热操作，在保证生产节拍不变的前提下降低总能耗。此外，系统支持与企业能源管理平台对接，结合电、水、气等多能源数据，实现多能源协同控制与节能潜力挖掘，从而推动全厂能源利用效率的系统提升。

四、系统运行成效与推广应用建议

通过在典型烟草企业的试点运行，PLC 智能调控系统在稳定性、响应速度、节能效果等方面展现出良好性能。数据显示，系统上线后蒸汽平均单位能耗下降 12% 左右，锅炉运行频率降低 15% ，冷凝水回收率提高 10% 以上，有效延长了管道与设备使用寿命，提升了生产组织效率。同时，设备运行数据的实时记录与分析为设备预测性维护提供依据，减少了非计划停机时间，提升了整体设备可用率与维护管理效率。

在推广方面，建议行业内加强对自动化技术在能源管理中的价值认知，结合自身蒸汽系统的规模与工艺特点，定制开发具有针对性的调控系统。在系统实施中应注重数据标准化、逻辑模块通用性与远程运维能力的构建，便于后续系统迭代升级与跨厂区复制应用。同时，鼓励与信息化平台融合，如 MES、SCADA 系统对接，推动企业能源管理由单点控制向整体协同演化，真正实现“ 感知—分析—决策—执行” 一体化闭环控制，助力烟草行业迈向数字化与绿色发展新阶段。

五、结论

烟草行业蒸汽系统作为能源消耗的重要环节，其高效运行与智能调控对于企业能源成本控制与可持续发展具有关键意义。本文基于PLC 控制技术，构建了一套集数据采集、能耗监测、智能调节与结果反馈为一体的蒸汽系统调控平台，有效提升了系统运行效率与能源利用率。试点应用表明，该系统在实际运行中具有显著的节能效果与运行稳定性，具备良好的推广前景。未来在“ 双碳” 目标驱动下，自动化与智能化能源管理系统将成为行业升级的重要方向，需持续推进系统集成能力与数据智能算法的研发，为传统能源系统注入更多科技动能。

参考文献

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