采用VOD法不锈钢冶炼过程实用化自动控制方法的研究

论文摘要

不锈钢冶炼是一个复杂的过程,真空吹氧精炼法,简称VOD法(Vacuum Oxygen Decarburization)是冶炼高品质不锈钢的重要方法。其具有冶炼工艺复杂,控制参数易变,影响因素多等特点。针对该特点,设计人员提出过很多控制方法,如PID控制,专家系统,学习系统等。本文深入研究了VOD冶炼的工艺发展历史,和冶炼工艺的具体要求,系统分析了控制平台的软硬件设计要求。针对系统具有的时变性强,影响因素多,对快速性要求高的特点,提出了各功能单独编译统一调用的方案,在现场运行具有运行稳定,冶炼效果良好的特点。吹氧控制系统是冶炼系统中’的关键部分,具有时变性,同时对快速性也有很高的要求。为了解决这一问题,采用模糊控制作为系统中吹氧部分的控制算法。在认真研究工艺要求的基础上,在现场调试中采集了大量可靠的数据资料,在离线状态下通过总结专家的经验并结合数据进行反复推算,最终总结出有效的模糊控制规则。通过Mamdani极大极小法对模糊规则进行推断后,最终形成模糊决策,满足了吹氧系统对实时性,快速性的要求。在系统实际运行中,真空度的误差符合要求,氧气流量控制达到设计标准,不仅在连续生产中取得了良好的效果,而且为同类型的冶炼控制提供了良好的借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 不锈钢冶炼工艺发展历史
• 1.2.1 传统的不锈钢冶炼方法—AOD法
• 1.2.2 现代的不锈钢冶炼法—VOD法
• 1.2.3 其他不锈钢冶炼方法
• 1.3 VOD炉控制特点及其控制现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 VOD冶炼工艺
• 2.1 VOD法的用途和特点
• 2.2 VOD法冶炼工艺原理
• 2.3 VOD精炼炉结构
• 2.4 冶炼操作过程
• 2.4.1 准备
• 2.4.2 抽真空
• 2.4.3 吹氩
• 2.4.4 吹氧
• 2.4.5 加料
• 2.4.6 破空
• 2.4.7 喂丝,冶炼结束
• 2.5 VOD冶炼过程中主要控制参数及其工艺要求
• 第三章 自动控制系统的总体设计
• 3.1 总体设计参数
• 3.2 系统开发平台
• 3.2.1 计算机控制系统
• 3.2.2 控制系统的硬件平台
• 3.2.3 系统的软件平台
• 3.3 硬件组态
• 第四章 模糊控制器的研究与设计
• 4.1 吹氧系统
• 4.2 模糊控制原理
• 4.2.1 模糊控制原理
• 4.2.2 模糊控制理论的特点
• 4.3 模糊控制原理
• 4.3.1 模糊控制器设计
• 4.3.2 模糊控制的具体步骤
• 4.4 吹氧模糊控制器的实现
• 4.4.1 模糊控制器的选择
• 4.4.2 输入量模糊化
• 4.4.3 模糊规则库及模糊推理
• 4.4.4 输出逆模糊化
• 第五章 系统程序设计与实现
• 5.1 总体程序设计思想
• 5.2 PLC控制系统的设计
• 5.2.1 吹氧控制系统
• 5.2.2 真空控制系统
• 5.2.3 罐盖车控制系统
• 5.2.4 加料控制系统
• 5.2.5 氧枪控制系统
• 5.3 人机界面的设计
• 5.3.1 监控系统所要监控的主要变量
• 5.3.2 工艺参数的历史曲线
• 5.3.3 工艺参数的历史曲线
• 5.3.4 读写工艺参数功能用户权限分配
• 第六章 VOD真空系统的调试与运行
• 6.1 系统的调试运行
• 6.2 系统实际运行效果分析
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢