炭素煅烧加料控制系统的设计与实现

论文摘要

炭素阳极制品是电解铝生产工艺的主要耗材之一。炭阳极制品生产技术日新月异,与炭阳极制品生产的其它工序相比,回转窑煅烧工艺却发展迟缓,炭素煅烧生产成为制约铝工业发展的关键环节。炭素煅烧过程是一个较为复杂的生产过程,由于长期依靠人工经验,现场操作缺乏科学的指导,导致回转窑工况不稳定和石油焦回收率低。为此开发回转窑自动控制系统,对稳定回转窑工况、提高煅后焦质量以及实现生产过程综合自动化具有非常重要的意义。本文详细分析回转窑炭素煅烧工艺,针对回转窑给料系统给料量波动大、给料不准确的实际运行情况,以稳定生产为前提,以提高生产过程的自动化水平和产品质量为目标,采用PID控制算法,以影响煅烧温度的主要因素给料量为控制量,进行了回转窑加料自动控制系统的研究和设计。论文设计了加料控制过程PID控制算法及其在PLC中的工程实现;为提高系统的可靠性和实现系统的冗余备份,设计了联锁与协调控制算法。控制系统应用软件采用Wince组态软件和Siemens PLCS7-300系列的STEP 7语言编制,实现了煅烧过程重要参数的实时监视、给料量的稳定控制、故障的在线诊断和报警等功能。开发的炭素煅烧加料自动控制系统已正式投入炭素厂运行,实际运行情况表明系统可靠性高、实用性好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容与论文结构
• 第二章 煅烧工艺机理分析
• 2.1 概述
• 2.2 煅烧工艺过程分析
• 2.3 影响煅烧过程因素分析
• 2.3.1 三次风流速的影响
• 2.3.2 加料速度的影响
• 2.3.3 回转窑旋转速度的影响
• 2.3.4 回转窑负压的影响
• 2.3.5 物料在窑内的停留时间
• 2.3.6 燃料热值及用量
• 2.3.7 石油焦挥发分
• 2.4 系统存在的问题
• 2.5 小结
• 第三章 自动加料控制算法及其实现
• 3.1 加料过程概述
• 3.2 加料自动控制系统设计
• 3.2.1 PID控制原理
• 3.2.2 改进PID控制
• 3.2.3 PID控制器设计
• 3.2.4 应用效果
• 3.3 多控制方式协调控制
• 3.4 系统联锁控制
• 3.5 在线故障诊断
• 3.6 小结
• 第四章 加料自动控制系统的实现
• 4.1 系统总体设计
• 4.1.1 系统需求分析
• 4.1.2 系统硬件总体结构
• 4.2 PLC控制系统功能设计
• 4.2.1 PLC系统控制流程
• 4.2.2 自动启动和自动停机
• 4.2.3 PLC数据预处理
• 4.3 系统硬件设计
• 4.3.1 系统硬件简介
• 4.3.2 控制系统硬件主要配置
• 4.4 系统软件设计
• 4.4.1 系统软件设计要求
• 4.4.2 系统软件总体结构
• 4.4.3 系统软件平台
• 4.4.4 软件主要模块
• 4.5 数据通信的实现
• 4.6 系统调试
• 4.7 系统试运行
• 4.8 系统性能特点
• 4.9 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 发表学术论文