直立式焦炉的控制系统研究

论文摘要

焦炭是化工、机械和冶金的主要原料和材料。随着我国经济的快速发展，对焦炭的需求量以每年15％左右的增长率递增；同时，人们的环保意识越来越强烈。作为焦炭的主要生产设备焦炉，大部分还采用传统的炼焦工艺。由于传统炼焦工艺存在高耗能、高污染的缺点，已无法适应工业化发展的要求。中国混热式直立连续炉，有着传统炼焦工艺无法比拟的优势，其整个炼焦过程完全在密闭的环境下进行，减少了对环境的污染，而且它能够满足大规模的工业化生产的要求。对于中国混热式直立连续炉采用传统的手工调节已无法满足生产的需要，必须采用全自动监控的手段来解决焦炉的自动控制问题。本文在深入分析直立式焦炉的工艺流程及其加热过程的基础上，设计了焦炉的整个控制系统的框架。焦炉控制系统主要由三大部分组成，包括上位机的组态程序设计，下位机PLC主控系统的设计及其硬件组成和针对焦炉加热系统所设计的立火道温度控制系统。组态软件在主控室采用组态画面能直观的图形界面，模拟反映出现场焦炉的实时运行状态，能够起到对系统的远程监控的作用。现场采集的温度、压力、流量等信息能够通过与PLC的通信实现实时的传输与组态画面进行动态连接，显示动画效果，并能自动记录下历史数据形成报表。在现场的主控设备为PLC，实现的功能包括：能够自动对现场的控制设备进行控制，自动采集现场数字量和模拟量的信号，按照工艺要求实现焦炉的顺序控制。焦炉立火道温度是影响焦炭质量最重要的一个参数指标，在对焦炉的立火道温度控制方面，采用了模糊PID控制，在对其算法提出一种工业实现的方法。本文通过应用VC语言，编制成一个Active X的控件，通过它于组态软件联合应用，实现对PLC参数的自适应调节，实现了算法的工业实现。在本文中给出了系统应用此算法的仿真曲线图，充分验证了此算法能够满足工业要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的背景和意义
• 1.2 焦炉加热控制的发展及现状
• 1.2.1 焦炉加热控制系统的发展
• 1.2.2 焦炉加热控制现状
• 1.2.3 焦炉加热控制技术的发展趋势
• 1.3 本文主要工作及论文构成
• 第二章 焦炉概述
• 2.1 焦炉的发展概述
• 2.2 国内外焦炉现状
• 2.2.1 己淘汰的焦炉
• 2.2.2 过渡式焦炉
• 2.2.3 正在开发的焦炉
• 2.3 直立式连续焦炉介绍
• 2.4 直立式焦炉的优点及特点
• 第三章 焦炉控制系统的整体结构
• 3.1 直立式焦炉的控制设计要求
• 3.2 PLC概述
• 3.2.1 PLC简介
• 3.2.2 S7-226 PLC介绍
• 3.3 系统的总体控制结构
• 3.3.1 下位机焦炉燃烧室的火道温度控制系统
• 3.3.2 下位机焦炉炭化室顺序控制系统
• 3.4 过程参数检测
• 3.4.1 直行火道温度的检测方法
• 3.4.2 流量、压力与状态参数检测
• 第四章 直立式系统的软件设计
• 4.1 系统软件的整体结构
• 4.2 系统的组态软件设计
• 4.2.1 制作一个工程的一般过程
• 4.2.2 组态软件的基本内容
• 4.2.3 本系统的组态设计步骤
• 4.2.4 本系统所设计的组态画面
• 4.3 下位机的PLC程序设计
• 4.3.1 PLC程序执行的基本原理
• 4.3.2 焦炉PLC程序的特点及模块
• 4.3.3 焦炉控制系统PLC的程序实现
• 4.3.4 下位机PLC与上位机的通信程序设计
• 第五章 火道温度控制软件实现
• 5.1 模糊控制简介
• 5.2 模糊PID控制
• 5.2.1 模糊PID控制
• 5.2.2 模糊PID控制器基础
• 5.2.3 模糊PID控制器的参数整定
• 5.3 ActiveX控件技术简介
• 5.4 控件的制作
• 5.5 算法的计算机实现
• 5.6 火道温度控制的MATLAB仿真
• 5.6.1 控制对象的数学模型选择
• 5.6.2 模糊PID控制器的设计
• 5.6.3 仿真结果
• 5.6.4 仿真结果分析
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表论文情况