首钢高炉喷煤自动控制系统的设计与实现

论文摘要

随着自动化水平的提高,我国的钢铁企业为了节约生产成本,探索了多种节能降耗的手段,而高炉喷煤是钢铁企业降焦比增效益的有效途径。我国对高炉喷煤技术的开发和应用尽管较早,但从近几年的发展情况来看,已不再处于领先地位,国外不少高炉的喷煤量越来越高,而且多数高炉是喷吹烟煤。目前,我国与日本和西欧一些喷煤先进国家相比,有多方面的差距,而自动控制水平低,是高炉喷煤系统不能正常工作主要瓶颈。而自动控制水平的高低,关键在于控制软件的设计与开发过程控制——也就是说,要依据系统原理,应用软件工程的思想进行控制软件系统的开发与管理,才能获得更好的控制效果。进一步完善和推广高炉喷煤自动控制软件系统工程,是喷煤系统能否正常运行,能否完成节能降耗重任的关键。论文结合首钢炼铁厂三高炉喷煤自动控制系统的开发项目,对高炉喷煤串罐工艺自动控制系统的设计和开发进行了研究。本文在详细分析了传统喷煤自动控制软件系统特点的基础上,结合首钢炼铁厂三高炉喷煤自动控制系统应用环境,进行了深入的需求分析,针对传统喷煤控制软件系统没有按照系统工程的思想进行开发,以及煤量输送不稳定的问题,提出运用结构化分析工具,应用数学原理创建煤量计算模型,并利用该模型及PLC软件编程工具,应用面向对象方法和控件技术,在VB开发平台上开发完成了整个高炉喷煤自动控制软件系统。基于软件工程思想设计的喷煤自动控制软件在投运后被证明具有良好的社会效益和经济效益：其中利用多元线性回归原理思想设计的煤量均匀稳定控制起到了关键作用。整个系统具有应用新型煤量计算模型、新型工艺控制方式、新型开发方法及遵循瀑布模型实现下位软件及上位监控界面的开发设计的特点。系统调试及投运后,采集大量的现场实验数据,并利用分析工具Matlab进行理论分析研究,验证了基于软件工程思想设计的三高炉喷煤自动控制软件设计是成功的,效果良好,为将软件工程的思想融入到工业控制软件开发设计提供了一个交流的平台。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究的意义
• 1.3 高炉喷煤技术的现状及发展趋势
• 1.4 本文主要工作
• 第二章 高炉喷煤工艺与控制
• 2.1 喷煤工艺介绍
• 2.1.1 喷煤系统的组成
• 2.1.2 喷煤工艺流程的分类及特点
• 2.2 首钢三高炉喷煤系统介绍
• 2.3 首钢三高炉喷煤系统目前存在的问题
• 第三章 高炉自动喷煤控制系统设计
• 3.1 引言
• 3.2 控制系统的总体设计
• 3.2.1 系统的需求分析
• 3.2.2 系统总体设计
• 3.3 控制系统的详细设计
• 3.3.1 系统硬件设计
• 3.3.2 系统软件设计
• 3.4 煤量计算和控制模型建立
• 3.4.1 模型控制的提出
• 3.4.2 模型的IPO分析
• 3.4.3 几种算法思想的对比研究
• 3.4.4 多元线性回归算法的应用
• 3.4.5 煤量计算和控制模型建立
• 3.5 数据库的设计
• 第四章 高炉喷煤自动控制系统的实现
• 4.1 硬件系统的实现
• 4.2 软件系统的实现
• 4.3 控制算法的实现
• 4.4 系统运行效果
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢