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高线控轧控冷穿水冷却控制系统的研究

作　者: 王娟娟
导　师: 李界家
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 控制工程
关键词: 控轧控冷神经网络有限元分析三维建模
分类号: TG334.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 38次
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内容摘要

控轧控冷是控制轧制和控制冷却的总称,是一种比较适合于低碳微合金钢的轧制工艺。控轧控冷技术是一种节约稀有合金,简化冶炼工序,降低能耗的先进技术。它通过对钢材轧制工艺过程的控制来充分挖掘钢材性能潜力,有效提高钢材的机械性能,从而为钢材生产企业带来巨大的经济效益。在国外,通过控轧控冷的方法在钢材生产企业有着广泛的应用,其理论及控制模型也日益完善,钢材成材质量也趋向稳定。在国内也对钢材的控轧控冷过程进行了大量的研究并且在某些钢材生产企业进行了应用,但是应用的结果并不十分理想,虽然也对钢材机械性能的提高产生有益的影响,但是机械性能提高的幅度非常有限。此外,影响该方法广泛应用的另一个主要原因是钢材轧制过程非常复杂导致控轧控冷的实际效果不稳定。随着技术的进步,新出现的模糊控制和神经网络控制为实现控轧控冷的稳定控制提供了新的理论基础,也为解决这类难以控制的问题带来了新思路。本文首先对钢材轧制过程的金相变化进行了分析,明确控轧控冷在钢材轧制过程中所起的作用及其对钢材性能所带来的影响。在此基础上通过采用三维建模的方法及采用流体分析仿真软件对钢材轧制穿水冷却过程进行深入分析。通过设定与实际冷却过程相符的初始条件和边界条件,获得轧件在冷却过程中的瞬态温度场分布,分析冷却时间、水压、水流量、水温对温度场的影响。通过对钢材轧制穿水冷却过程进行的定性和定量的分析,从而得出与控制系统相关的主要技术参数要求。本文完成了轧制过程穿水冷却总体方案的设计,设计了轧制过程穿水冷却监控系统,采用了神经网络控制技术,完成对轧制过程穿水冷却的控制,并完成了管理系统的主程序设计、监控界面的设计,上位机软件采用C#语言编程,程序设计采用了模块化、结构化的编制方法,使系统具有操作简单、功能齐全、便于管理等功能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-20
  1.1 选题背景与意义  10
  1.2 高速线材控轧控冷国内外研究现状  10-12
  1.3 高速线材控轧控冷工艺流程  12-14
    1.3.1 线材控轧控冷工艺流程  12-13
    1.3.2 线材控制冷却工艺的类型  13
    1.3.3 线材精轧后控冷系统分析  13-14
  1.4 自动控制发展  14-17
    1.4.1 传统控制  14-15
    1.4.2 模型预测控制  15-17
  1.5 论文内容及结构  17-19
  1.6 本章小结  19-20
第二章钢材轧制过程金相分析  20-24
  2.1 钢材的各种组织结构  20-21
  2.2 钢材(线材)轧制工艺流程  21-22
  2.3 本章小结  22-24
第三章穿水冷却过程温度场及流场分析  24-38
  3.1 线材穿水冷却过程的传热分析  24-30
    3.1.1 水冷时的沸腾换热现象  24-29
    3.1.2 高线穿水过程的换热分析  29-30
  3.2 高线穿水冷却过程换热系数的确定  30-32
  3.3 穿水冷却的流场分析  32-33
  3.4 对线材进行热分析  33-35
    3.4.1 有限元模型  33-34
    3.4.2 加载、求解、后处理  34-35
  3.5 FLOWORKS仿真计算  35-36
    3.5.1 COSMOS FLOWORKS的基本设置  35
    3.5.2 FLOWORKS的仿真计算结果  35-36
  3.6 流场仿真结果分析  36-37
  3.7 本章小结  37-38
第四章控制算法研究  38-48
  4.1 传统PID控制率  38-39
  4.2 人工神经网络控制  39-42
  4.3 基于高级语言与PLC的双层控制系统设计  42-47
    4.3.1 系统简介  42
    4.3.2 高级语言程序设计  42-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章控制系统硬件及软件设计  48-64
  5.1 穿水冷却控制系统  48-49
  5.2 控制系统硬件设计  49-52
    5.2.1 控制系统结构  49
    5.2.2 控制系统的硬件配置  49-51
    5.2.3 控制系统的控制器(西门子S7-300)  51-52
  5.3 控制系统的软件设计  52-58
    5.3.1 S7-300编程软件  52
    5.3.2 组态软件-WINCC系统  52-54
    5.3.3 PLC控制程序设计  54-58
  5.4 管理软件设计  58-63
    5.4.1 管理软件的功能  58-60
    5.4.2 上位机管理界面设计  60-63
  5.5 本章小结  63-64
第六章结论  64-65
参考文献  65-67
作者简介  67
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  67-68
致谢  68

高线控轧控冷穿水冷却控制系统的研究

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