步进式加热炉控制系统的研究

论文摘要

加热炉作为钢铁工业轧钢生产线的关键设备和能耗设备,其自动化控制水平直接影响到能耗、烧损率、废钢率、产量、质量等指标。随着自动化技术的迅猛发展,如何采用先进的自动化控制技术与设备,提高基础自动化控制效果与水平,确保钢坯的加热质量、实现高效节能、减少污染是本文研究的意义所在。本文以新疆八一钢厂2号步进式加热炉建设项目为背景,首先,根据新疆八一钢厂2号步进式加热炉控制系统的工艺流程特点和控制要求,设计了该控制系统的总体结构和功能,并完成了控制系统的硬件参数、数量等配置。其次,研究了步进式加热炉过程控制系统(炉温、流量和炉压)和电气逻辑控制系统(装钢机运行、步进梁运行和出钢机运行)的控制方法。本文所研究的控制策略不涉及基于具体控制装置的编程语言,可移植到任何PLC系统进行推广应用,具有很好的通用性和较高的借鉴价值。最后,在实现步进式加热炉生产自动控制的基础上,进一步优化了炉温控制模型,利用RBF神经网络对加热炉系统建模与控制的关键问题――钢坯温度预报数学模型进行了研究并仿真。仿真结果表明,用RBF神经网络对加热炉内钢坯加热过程进行建模,较好地反应了实际炉况,模型误差小于30℃,满足工程要求。新疆八一钢厂1750热轧2号加热炉建设项目于2006年9月建成并投入生产,其自动化控制系统运行稳定,各种控制功能顺利投运,能够实现加热炉的自动化生产,满足轧线生产的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 步进式加热炉概述
• 1.2 国内外加热炉控制系统的研究和应用现状
• 1.2.1 国外加热炉控制系统的研究和应用现状
• 1.2.2 国内加热炉控制系统的研究和应用现状
• 1.3 本课题的选题背景、研究意义及主要内容
• 1.3.1 选题背景
• 1.3.2 研究意义
• 1.3.3 主要内容
• 1.3.4 创新点
• 2 步进式加热炉自动化系统设计
• 2.1 引言
• 2.2 步进式加热炉自动化控制系统总体结构
• 2.2.1 步进式加热炉自动化控制系统总体配置图
• 2.2.2 2 号加热炉控制系统配置
• 2.2.3 西门子S7-400 系列PLC 简介
• 2.2.4 下位机编程软件Step7 简介
• 2.2.5 上位机监控软件Wincc 简介
• 2.3 本章小结
• 3 步进式加热炉控制系统研究
• 3.1 步进式加热炉工艺流程
• 3.2 步进式加热炉控制系统控制方案概述
• 3.2.1 过程控制
• 3.2.2 电气逻辑控制
• 3.3 步进式加热炉控制系统研究
• 3.3.1 炉温控制
• 3.3.2 流量控制
• 3.3.3 炉压控制
• 3.3.4 装钢运行控制
• 3.3.5 步进梁运行控制
• 3.3.6 出钢运行控制
• 3.4 本章小结
• 4 步进式加热炉钢温预报模型的研究
• 4.1 加热炉钢温预报模型的研究意义及必要性
• 4.2 基于RBF 神经网络的钢温预报模型
• 4.2.1 模型网的选取
• 4.2.2 动态RBF 辨识器的构成
• 4.2.3 加热炉的RBF 模型
• 4.2.4 仿真研究
• 4.3 本章小结
• 5 现场调试
• 5.1 调试步骤
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 校线
• 5.1.3 校点
• 5.1.4 单机调试
• 5.1.5 程序调试
• 5.2 调试结果
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录A. 步进式加热炉图
• 附录B. 部分程序示例
• 附录C. HMI 监控画面
• 附录D. 作者在攻读学位期间发表的论文目录