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三加热段步进梁式加热炉自动控制系统研究及应用

作　者: 查道正
导　师: 张晓江
学　校: 合肥工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 三加热段步进梁式加热炉运动控制燃烧控制模糊PID 节能降耗
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着钢铁行业的快速发展和技术创新，三加热段步进梁式加热炉已逐渐淘汰了原先产品质量不佳、效率低下的推钢式加热炉，其应用变得越来越广泛，并朝着大型化、多功能、优质、高产、低消耗、无公害和操作自动化的方向迈进。本文以山东临沂加热炉项目为背景，基于西门子S7-400PLC和WinCC上位机监控软件，从运动控制和燃烧控制两个方面对三加热段步进梁式加热炉的自动控制系统进行了研究和分析。运动控制系统：依次从进料控制，炉内运动控制和出料控制三个方面介绍了运动控制系统的控制原理和方法，画出了相关控制流程图。燃烧控制系统：分别针对炉温控制、炉压控制、排烟控制、换向控制、空气总管压力控制、快切阀控制、氮气吹扫及CO处理七个方面介绍了各自的控制原理，给出了控制框图及其报警系统图，并对应提出了常规PID或模糊PID的控制策略。最后做了总结和展望，希望能对我国未来步进梁式加热炉的安全生产和节能降耗有着一定的意义。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-8
目录  8-11
插图清单  11-13
表格清单  13-14
第一章绪论  14-21
  1.1 步进梁式加热炉概述  14-17
    1.1.1 步进梁式加热炉简介  14-15
    1.1.2 步进梁式加热炉的结构  15-16
    1.1.3 步进梁式加热炉工艺流程  16-17
  1.2 步进梁式加热炉自动控制系统研究现状  17-19
  1.3 本文的研究背景及目的  19-20
  1.4 本文的内容安排  20-21
第二章三加热段步进梁式加热炉运动控制系统  21-41
  2.1 三加热段步进梁式加热炉运动控制系统简介  21
  2.2 三加热段步进式加热炉运动控制系统硬件设计  21-27
    2.2.1 系统硬件组态  21-23
    2.2.2 主要硬件参数及工作原理  23-27
      2.2.2.1 CPU 模块  23-24
      2.2.2.2 通讯模块  24
      2.2.2.3 高速计数器模块  24-25
      2.2.2.4 位移检测模块  25-27
  2.3 步进式加热炉运动控制系统软件结构设计  27-41
    2.3.1 运动控制系统主流程图  27
    2.3.2 进料控制  27-32
      2.3.2.1 与上游铸钢区信号联络  28
      2.3.2.2 进料炉门控制  28
      2.3.2.3 钢坯定位控制  28-30
      2.3.2.4 FM350-2 计数控制  30
      2.3.2.5 推钢机动作控制  30-31
      2.3.2.6 悬臂辊变频控制  31
      2.3.2.7 进料控制流程  31-32
    2.3.3 炉内步进梁运动控制  32-38
      2.3.3.1 液压系统控制  32-34
      2.3.3.2 步进梁运动控制  34-38
    2.3.4 出料控制  38-41
      2.3.4.1 与下游轧钢区的信号联络  38-39
      2.3.4.2 出料炉门控制  39
      2.3.4.3 出料控制流程  39-41
第三章三加热段步进梁式加热炉燃烧控制系统  41-53
  3.1 步进梁式加热炉燃烧控制系统简介  41
  3.2 步进式加热炉燃烧控制系统硬件设计  41-43
  3.3 步进式加热炉燃烧控制系统软件结构设计  43-53
    3.3.1 燃烧控制系统主流程图  43-44
    3.3.2 炉温控制  44-47
      3.3.2.1 炉温控制原理  44-45
      3.3.2.2 炉温控制策略  45-46
      3.3.2.3 炉温异常报警  46-47
    3.3.3 炉压控制  47-48
      3.3.3.1 炉压控制原理  47-48
      3.3.3.2 炉压异常报警  48
    3.3.4 排烟控制  48-49
      3.3.4.1 排烟温度控制原理  48-49
      3.3.4.2 排烟控制报警  49
    3.3.5 换向控制  49-50
      3.3.5.1 换向控制原理  49-50
      3.3.5.2 换向系统报警  50
    3.3.6 空气总管压力控制  50-51
      3.3.6.1 空气总管压力控制原理  50
      3.3.6.2 空气总管压力报警  50-51
    3.3.7 快切阀控制  51-52
    3.3.8 氮气吹扫和 CO 检测处理  52-53
第四章 STEP7 PLC 编程与 WINCC 上位机  53-71
  4.1 STEP7 简介  53-54
  4.2 加热炉运动控制系统 PLC 编程  54-56
  4.3 加热炉燃烧控制系统 PLC 编程  56-57
  4.4 WINCC 简介  57-59
  4.5 加热炉 WINCC 画面概述  59
  4.6 三加热段步进梁式加热炉 WINCC 画面设计及应用说明  59-71
    4.6.1 一般性操作说明  59-61
      4.6.1.1 画面切换  59-60
      4.6.1.2 操作画面调出  60
      4.6.1.3 参数修改操作  60
      4.6.1.4 换向操作  60-61
      4.6.1.5 报警条与系统显示栏  61
      4.6.1.6 进钢称重出钢根数复位  61
    4.6.2 各画面操作说明  61-71
      4.6.2.1 登录和总目录  61-62
      4.6.2.2 加热炉运动系统总平面图  62-63
      4.6.2.3 加热炉燃烧系统总平面图  63-64
      4.6.2.4 检测参数汇总画面  64
      4.6.2.5 液压系统图  64-65
      4.6.2.6 水冷系统平面图  65-66
      4.6.2.7 参数设定画面  66
      4.6.2.8 汽化冷却画面  66-68
      4.6.2.9 PID 控制回路调整画面  68-69
      4.6.2.10 实时及历史趋势画面  69
      4.6.2.11 操作记录和报警显示画面  69-70
      4.6.2.12 退出  70-71
第五章总结与展望  71-73
  5.1 全文总结  71-72
  5.2 后续展望  72-73
参考文献  73-75
攻读硕士学位期间发表的论文  75-76
附录  76-83

三加热段步进梁式加热炉自动控制系统研究及应用

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