昆钢三号高炉本体控制系统的设计与实现

论文摘要

在现代钢铁生产过程控制中,基础自动化已在钢铁企业全面普及,可编程控制器由于自身的诸多优点而成为实现工业自动化的理想工具。高炉炼铁在冶金过程中属于前道工序,生产工艺控制较为复杂,若采用先进的计算机技术和控制理论进行设计,能在改善操作、稳定炉况、提高质量、增加产量、降低能耗、延长炉体寿命等方面起到积极的作用,体现出良好的经济效益。昆钢三号高炉于2005年9月停炉进行扩容大修改造,整个自动控制系统要重新设计,我承担了其中的高炉本体控制系统的设计与开发工作。 高炉本体系统需检测的过程参数大部分与高炉的操作密切相关,控制的设备广而杂,要根据工艺要求做到自动控制和完善的报警提示,便于操作人员监控。设计阶段首先在实验室利用相关软件编写PLC程序和上位机监控画面,然后用仿真软件对程序和画面进行模拟生产调试,最后完成设备安装、现场调试等工作,直至系统正式投运。 本次工程的PLC选用西门子公司的S7-400,上位机采用DELL计算机,控制系统网络为符合国际标准的现场总线型PROFIBUS网络,分为PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-DP两级子网,通信速率均为187.5Kb/s。在操作站上可完成系统组态、硬件配置、PLC编程、监控画面绘制、数据采集和存储等工作。利用STEP 7软件采用模块化结构方式设计系统控制程序,以提高程序的编程效率和可读性;利用Wincc软件完成监控画面的设计,来实现本体系统的工艺示意、静态动态过程监控和过程控制操作。 当现场条件成熟时,就要进行控制系统的现场安装与调试工作。PLC控制系统的安装调试,是一个步调有序的系统工程,涉及方方面面的工作,稍有不慎都将导致调试失败,不但延误工期,甚至会损坏设备。合理安排系统安装与调试程序,是确保高效优质地完成安装与调试任务的关键。设备的安装质量将直接影响到调试工作的进度,调试必须分步骤按计划进行,最后完成系统带负荷联动试车。 昆钢三号高炉已于2006年2月8日顺利投产,本体控制系统也随高炉自动控制系统正式投入运行。经生产实践证明,该系统运行稳定,控制程序可靠实用,监控效果良好,为三高炉的顺产达产提供了强有力的保证。因存在某些困难因素,高炉控制系统的网络没有采用工业以太网和现场总线PROFIBUS-DP网这种流行架构,使得现有网络开放性和互连性稍显不足。本体控制系统的某些重要数据不能通过网络实现异地存储,各操作站之间不能实现资源共享。如在操作站之间组建一个局域网并添置一台工程师站,将会对系统有较好的改进。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究内容及设计方案
• 1.3 开发环境
• 第二章 昆钢三号高炉本体控制系统的结构与设计
• 2.1 高炉自动控制系统介绍
• 2.1.1 控制系统构成
• 2.1.2 各系统控制功能
• 2.2 本体控制系统的结构
• 2.2.1 硬件配置
• 2.2.2 网络结构
• 2.3 本体控制系统的设计
• 2.3.1 控制设备工艺说明
• 2.3.2 PLC程序设计
• 2.3.3 监控画面设计
• 第三章 昆钢三号高炉本体控制系统的实现
• 3.1 设备安装
• 3.2 现场调试
• 3.3 系统投运及保驾护航
• 第四章 总结
• 4.1 存在的不足和困难
• 4.2 继续改进设想
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 昆钢三号高炉本体系统PLC点名表
• 附录B 昆钢三号高炉本体系统PLC程序
• 附录C 昆钢三号高炉本体系统上位机监控画面