罩式炉退火过程控制系统研究与应用

论文摘要

本文作者在多年实际应用的基础上对铜陵金威铜业罩式炉退火过程控制系统进行了研究。揭示了罩式炉退火过程中各种工艺控制制度和控制原理,针对主要工艺参数——退火温度的控制要求较高的特点,分析了其控制方式和控制算法。由于罩式炉加热过程是个多容、滞后、非线性的过程,温度变化的机理非常复杂,不易用数学推理方法建立被控过程的数学模型。因此,本文通过实际对象实验得到炉温的阶跃响应由线,获取被控过程的时间常数、纯滞后时间和比例系数,建立近似的数学模型。并根据此对象特性选取PID调节器的调节规律和基础参数值。由于燃气烧嘴对燃烧介质流量的依赖性,使得PID控制信号较小时会出现烧嘴“点不着火”现象,不能对温度进行有效的高精度的控制,因此,本文设计采用了智能的模糊控制器对烧嘴进行控制。根据实际控制效果可以看出,使用模糊控制后温度控制精度由原来的±5℃提高到±1℃。除了温度控制外,罩式炉退火过程还包含气氛控制、压力控制等其它控制对象,因此设计了仪表、PLC和计算机组成的多级控制系统对罩式炉退火过程进行控制,并从硬件选型和软件设计两方面描述了该罩式炉退火过程控制系统。多年的运行实践证明本文设计的罩式炉退火过程控制系统是安全可靠的,控制系统性能也达到了预期要求,因此具有很大的研究意义和推广价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 罩式炉发展与应用现状
• 1.3 罩式炉退火过程控制系统的研究意义
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 罩式炉退火工艺与设备
• 2.1 退火材料和工艺
• 2.2 设备组成与原理
• 2.3 退火生产工艺流程
• 2.4 本章小结
• 第三章 罩式炉退火过程控制方法简介
• 3.1 罩式炉退火过程控制的内容
• 3.2 炉内温度控制
• 3.3 炉内气氛控制
• 3.4 内罩冷密检控制
• 3.5 炉内压力控制
• 3.6 冷却控制
• 3.7 本章小结
• 第四章 罩式炉温度控制系统
• 4.1 罩式炉温度控制流程
• 4.2 加热工艺流程及控制要求
• 4.3 控制要素分析
• 4.3.1 被控参数的选择
• 4.3.2 控制参数的选择
• 4.4 检测控制仪表
• 4.4.1 热电偶
• 4.4.2 空气调节阀
• 4.4.3 空气/燃气比例调节阀
• 4.4.4 助燃风机、烧嘴及点火装置
• 4.5 温度控制系统组成
• 4.6 温度控制器设计
• 4.6.1 PID控制
• 4.6.2 PLC在PID控制中的应用
• 4.6.3 控制器参数整定
• 4.7 控制效果
• 4.8 本章小结
• 第五章 罩式炉退火过程控制系统
• 5.1 过程控制工程概述
• 5.2 罩式炉退火过程控制系统设计
• 5.2.1 控制要求
• 5.2.2 系统设计
• 5.3 控制系统设备选型
• 5.3.1 操作员站
• 5.3.2 可编程序控制器（PLC）
• 5.3.3 外部设备与过程仪表
• 5.4 控制系统软件
• 5.4.1 过程控制程序
• 5.4.2 操作监控系统
• 5.5 本章小结
• 第六章 系统调试、运行与维护
• 6.1 系统调试
• 6.2 实际运行效果
• 6.3 维护实例
• 第七章 总结与展望
• 7.1 课题总结
• 7.2 进一步研究方向
• 附录
• 附录1 升温段温度设定值程序
• 附录2.温度PID调节程序
• 附录3 模糊控制程序
• 附机组照片
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要成果