30MVA钛渣电炉计算机控制系统

论文摘要

金属钛作为新兴的工业材料，在军工、航天航空、海洋产业、化工、石油精炼、汽车工业、医疗、体育和日用品、建筑材料、核工业等领域都有着广泛应用。由于科技和经济的快速发展，钛材需求量不断扩大，我国国内生产的钛材供不应求，只能从国外大量进口。目前我国钛渣生产电炉的生产设备、工艺、控制技术落后，且存在着高污染。由于大型钛渣电炉技术与其军事领域密切相关，发达国家钛渣生产的先进设备、工艺、控制技术保密且不向国外转让。因此，必须加快我国钛渣产业的发展，特别是钛渣电炉生产设备、工艺、控制技术的发展，生产出高品位的钛料以满足国民经济发展的需求。本论文以四川攀枝花金江钛业30MVA钛渣电炉计算机控制系统项目为背景，在查阅了大量国内外相关文献的基础上，综述了当今钛渣电炉的国内外生产概况及其自动化控制技术。根据钛渣电炉冶炼工艺以及现场的情况，结合当前的自动化控制技术，设计了钛渣电炉控制系统。采用SIMATIC PCS7集散控制系统作为系统的总体控制方案，并系统地研究了SIMATIC PCS7集散控制系统在钛渣电炉冶炼过程中的应用。集散控制系统的通讯选用基于现场总线通讯协议的PROFIBUS协议和西门子工业以太网协议。其中中央控制室监控系统经由光纤以太网和高层管理计算机、现场控制站进行通信，远程I/O站通过PROFIBUS总线和现场控制站进行通信，最终实现和中央控制室通信。中央控制室可以读取现场控制站中该工艺设备的运行状态和数据，同时可以对现场设备的运行状态进行调整并对数据进行存储打印和报警显示。自动控制系统选用西门子PLC作为系统的控制设备，根据钛渣电炉冶炼工艺及具体设备和现场各种传感器进行PLC硬件选型，并按照钛渣电炉冶炼工艺对控制系统的要求设计了实用的电极调节器控制算法以及它的实现方法，应用西门子编程软件Setp7编写了电极调节控制单元、加配料控制单元、包车控制单元、液压站控制单元、真空开关合、分闸控制单元、变压器调压换档控制单元和其它逻辑控制单元的PLC控制程序。监控系统选用研华工控机，以亚控科技组态王6.53组态软件作为软件开发平台，对整个生产过程的监视、数据采集、参数调整、实时控制、报警、数据记录、报表打印、趋势画面和安全操作等功能进行组态设计，设计了用户登入画面、钛渣炉主画面、环保除尘系统画面、电极系统画面、液压系统画面、水冷系统画面、报警画面、报表画面等等。并通过对组态王监控系统的网络配置、驱动连接设置和网络发布，从而达到中央监控和远程浏览监控的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景来源及研究意义
• 1.1.1 课题的背景和来源
• 1.1.2 课题的研究意义
• 1.2 钛渣生产在国内外的发展现状
• 1.3 钛渣电炉计算机控制系统技术发展现状
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 2 钛渣电炉冶炼的具体设备和工艺
• 2.1 钛渣电炉的具体设备
• 2.1.1 机械设备
• 2.1.2 电气设备
• 2.2 钛渣电炉设备的特点
• 2.3 钛渣电炉冶炼的基本工艺及条件
• 2.3.1 基本工艺
• 2.3.2 工艺布置及基本工艺路线
• 2.3.3 钛渣电炉可处理能力
• 2.4 本章小结
• 3 钛渣电炉系统控制方案的设计
• 3.1 控制系统方案的选择
• 3.2 集散控制系统的功能以及设计
• 3.2.1 集散控制系统的功能
• 3.2.2 集散控制系统的设计
• 3.3 本章小结
• 4 自动控制系统的设计
• 4.1 总体功能设计
• 4.2 控制系统的硬件选型
• 4.2.1 西门子 PLC 的组成部分
• 4.2.2 西门子 PLC 工作原理及特点
• 4.2.3 西门子 PLC 的硬件选型
• 4.3 电极调节 PLC 程序设计
• 4.3.1 电极调节器的特点
• 4.3.2 电极调节的控制原理
• 4.3.3 电极调节的控制过程
• 4.3.4 电极调节 PLC 的其它功能程序设计
• 4.4 炉体 PLC 程序设计
• 4.4.1 真空开关合、分闸控制程序设计
• 4.4.2 变压器调压换档控制程序设计
• 4.4.3 液压站控制程序设计
• 4.4.4 炉体控制 PLC 其它功能程序设计
• 4.5 本章小结
• 5 监控系统的设计
• 5.1 开发工具－组态王软件介绍
• 5.1.1 组态王软件的结构
• 5.1.2 组态王与外部设备的通讯
• 5.2 系统监控界面的设计
• 5.2.1 对硬件系统进行配置，建立硬件通讯连接
• 5.2.2 定义系统数据变量，构造实时数据库
• 5.2.3 监控界面开发与设计
• 5.2.4 钛渣电炉监控系统的 WEB 发布
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢