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蓄热式加热炉PLC控制设计及应用

2020-12-11阅读(107)

蓄热式加热炉PLC控制设计及应用

论文摘要

江西萍钢实业股份有限公司轧钢厂的蓄热式连续加热炉采用西门子S7PLC控制系统实现各控制功能，本文以萍钢轧钢厂2#加热炉改造项目为背景，论述了在PLC平台下，如何对加热炉这个复杂的工业控制对象进行自动控制。文章从分析蓄热式加热炉工艺入手，提出了蓄热式加热炉的控制策略，包括全分散预估换向控制,变偏置双交叉限幅炉温控制，综合考虑炉膛压力和排烟温度的控制，炉温优化设定等。这些控制策略实施后，提高了调节系统的响应速度，有效地克服了外界扰动对燃烧控制的影响，保证了炉温控制的稳定性，减少了氧化烧损，降低了燃料消耗，达到了预期的效果。这些控制策略是由西门子的S7-400PLC为核心的控制系统来实现的，文章详细介绍了蓄热式加热炉控制系统的总体设计和系统硬件配置，以及主要设备的选择,为实现不同的控制功能提供了硬件支持。利用西门子STEP7编程软件完成了PLC控制程序的整体设计。根据加热炉的工艺特点，利用WinCC组态了加热炉的监控画面和人机界面。通过PLC控制程序与WinCC监控画面的配合,有效地实现了蓄热式加热炉的各项控制策略。文章的第六章还叙述了PLC控制系统的调试方法和过程。文章最后一章对全文进行了总结。实际的生产运行结果证明，该系统设计合理，运行稳定可靠，满足轧钢生产的要求。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 课题来源及选题意义
  • 1.2 国内外加热炉自动控制研究和应用现状
  • 1.2.1 国外加热炉自动控制研究和应用现状
  • 1.2.2 国内加热炉自动控制研究和应用现状
  • 1.3 课题研究内容及关键技术问题
  • 1.4 全文章节安排及创新点
  • 2 蓄热式加热炉的控制策略
  • 2.1 双蓄热式加热炉概况
  • 2.1.1 双蓄热式加热炉工艺流程
  • 2.1.2 蓄热燃烧技术简介
  • 2.1.3 双蓄热式加热炉的特点
  • 2.2 双蓄热式加热炉的换向控制
  • 2.2.1 蓄热式加热炉换向控制原理
  • 2.2.2 蓄热式加热炉换向周期的确定
  • 2.3 双蓄热式加热炉炉温控制
  • 2.3.1 双交叉限幅控制概述
  • 2.3.2 变偏置量双交叉限幅控制
  • 2.3.3 炉温设定策略
  • 2.4 双蓄热式加热炉炉压及烟温控制
  • 2.4.1 炉压及烟温控制概述
  • 2.4.2 各段烟温及炉压控制
  • 2.4.3 炉膛压力控制
  • 2.5 本章小结
  • 3 PLC 控制系统结构设计
  • 3.1 控制系统的总体结构
  • 3.2 主要现场检测控制设备的选择
  • 3.2.1 过程检测的重要性
  • 3.2.2 测温元件的选择
  • 3.2.3 差压、压力变送器的选择
  • 3.2.4 控制阀的选择
  • 3.3 PLC 的硬件结构设计
  • 3.3.1 S7-400 的特点
  • 3.3.2 S7-400 的基本结构
  • 3.3.3 加热炉 PLC 系统的硬件结构
  • 3.4 人机界面 HMI 的构成
  • 3.5 本章小结
  • 4 蓄热式加热炉的 PLC 控制编程
  • 4.1 编程工具 STEP733
  • 4.1.1 STEP7 简介
  • 4.1.2 STEP7 的硬件接口
  • 4.1.3 STEP7 的编程语言
  • 4.2 PLC 硬件组态
  • 4.3 加热炉 PLC 用户程序结构
  • 4.3.1 用户程序中的块
  • 4.3.2 STEP7 的编程方式
  • 4.3.3 加热炉 PLC 控制的用户程序结构
  • 4.4 主要控制功能的实现和编程
  • 4.4.1 换向控制
  • 4.4.2 炉温控制
  • 4.4.3 炉压（烟温）控制
  • 4.5 本章小结
  • 5 过程监控画面的组态
  • 5.1 组态软件 WinCC
  • 5.1.1 WinCC 简介
  • 5.1.2 WinCC 的特点
  • 5.1.3 WinCC 开放的接口
  • 5.2 WinCC 的工作过程
  • 5.3 创建变量
  • 5.4 画面的组态
  • 5.4.1 图形画面概览
  • 5.4.2 加热炉流程画面
  • 5.4.3 加热炉温度控制画面
  • 5.4.4 加热炉烟温控制画面
  • 5.4.5 加热炉炉压控制画面
  • 5.4.6 加热炉换向控制画面
  • 5.5 变量记录
  • 5.5.1 变量记录概述
  • 5.5.2 变量记录组态
  • 5.6 本章小结
  • 6 PLC 控制系统的调试
  • 6.1 调试前的准备
  • 6.2 PLC 控制系统的室内调试
  • 6.2.1 PLC 仿真工具 S7-PLCSIM
  • 6.2.2 S7-PLCSIM 的接口
  • 6.2.3 控制系统的初步调试
  • 6.2.4 控制系统的功能调试
  • 6.3 PLC 控制系统的现场调试及投运
  • 6.3.1 换向控制的调试及投运
  • 6.3.2 单回路控制系统的调试及投运
  • 6.3.3 炉温控制系统的调试及投运
  • 6.4 项目竣工
  • 6.4.1 竣工图整理
  • 6.4.2 控制程序及监控画面的存档
  • 6.4.3 培训和技术交底
  • 7 结束语
  • 7.1 应用效果
  • 7.2 存在的主要不足
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表文章
  • 致谢

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