文档介绍：过程控制课程设计报告
(步进式加热炉)
姓名:王敏
班级:仪1042
学号:101844081
专业:测控技术与仪器
日期:2014-1-6
目录
一、设计目标
二、主要工作内容及要求
三、步进式加热炉工艺流程及控制简介
四、PLC系统硬件选型与系统连接
五、煤气/空气流量控制、加热炉的炉温控制、炉压控制技术方案
六、步进式加热炉控制系统的软件设计
软件系统介绍
步进式加热炉控制系统的监控显示画面
系统流程图
七、附录
附录A
附录B
八、设计总结
一、设计目标
以钢铁企业常见的“步进梁式加热炉”为对象,采用PLC为控制系统硬件,围绕工艺要求,完成控制系统方案设计。
二、主要工作内容及要求
(1)通过查阅文献,了解步进式加热炉工艺流程。
(2)了解对步进式加热炉的炉温控制、煤气/空气流量控制、炉压控制等功能,完成控制方案设计。
(3)了解常见的PLC系统的功能、系统软件及应用,完成加热炉自动控制系统架构设计、硬件选择设计及组态画面设计。
加热炉工艺流程及控制简介
(1)步进梁式炉为两面供热步进式炉,活动梁和固定梁上都安设有能将钢坏架空的炉底水管。在钢坏的上部炉膛和下部炉膛都设置烧嘴,因此炉底强度较高,适用于产量很高的板坏或带钢轧前加热。
在钢铁企业中,轧钢系统的各种加热炉是能源消耗大户,如何在满足轧机对钢坯温度性能要求的情况下,最大限度地提高加热炉的热效率,降低能源消耗,这是当前加热炉专业及加热炉控制专业的一个共同课题。
国内某钢铁公司的步进式加热炉主要用来给碳素结构钢加热,炉子全长56740mm,有效炉长为50000mm,炉宽12600mm,最大产量400t/h(最长板坯、冷装料),步进梁的步距为200/500mm,步进周期为45s。燃料为混合煤气,板坯加热温度可达1250℃。
一般情况下,加热炉沿炉膛长度方向分为预热段、加热段和均热段。进料端为预热段,炉气温度较低,其作用在于充分利用炉气热量,给进炉板坯预热到一定温度,以提高炉子的热效率。加热段为主要供热段,炉气温度较高,以利于实现板坯的快速加热,保证板坯加热到要求的目标温度。均热段位于出料端,炉气温度与金属料温度差别很小,保证出炉料坯的断面温度均匀。一般用于加热小断面料坯的炉子只有预热段和加热段。
关于加热工艺,炉子被划分成“区”。这些区如下:
1个换热区; 7个顶部区:顶部区(区 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13);7个底部区:底部区(区
2, 4, 6, 8, 10, 12, 14) 概观如图1。
图一
图1
回热式热交换器和空气温度如图2
图2
底部区如图3
图3
钢坯加热是热轧生产工艺过程中的重要工序。其生产过程如下:对于步进式加热炉,钢坯的移动是通过固定梁和移动梁的周期运动来实现的。钢坯位于固定梁上,移动梁反复地进行上升、前进、下降、后退的矩形运动,移动梁的每一个循环运动带动钢坯在炉前进一步,而且保证钢坯没有任何滑动。传动机构的上下运动和前后运动分别是由独立的机构完成的。步进梁的进后运动多采用油压传动方式,上下运动可以采用油压传动也可以采用电动方式。钢坯被送到加热炉外的上料辊道上,经过测长后,从装料炉门进入炉内,然后在炉内悬臂辊道上进行对中定位,通过移动梁步进机械的周期运动,一步步地前进。当钢坯被输送到出炉位置,且已达到所要求的出炉温度,当接到允许出钢信号时,钢坯加热结束,由出料悬臂辊道从出料炉门送出,送往轧机进行轧制。
(2)加热炉控制系统结构
加热炉自动化控制系统分为现场设备(L0)、基础自动化系统(L1)、过程控制计算机系统(L2)三部分,如图4
图4
(3)加热炉燃烧控制系统由许多模块组成,实现了钢坯加热过程中有关参数测控和管理的集中化。整个燃烧控制系统分为以下模块:炉温选择控制、煤气/空气燃烧控制、炉压控制等。
四、 PLC系统硬件选型与系统连接
控制器的选择
控制器是常规仪表控制系统中的核心环节。担负着整个控制系统的“指挥”工作,正确地选用控制器,可以大大改善和提高整个过程控制系统的控制品质。该控制系统包含流量、温度和压力三种控制器,所以必须根据实际的工艺要求选择合适的控制器。
控制规律的选择
控制器主要有三种控制规律:比例控制规律、比例积分控制规律、比例积分微分控制规律,分别简写为P、PI和PID。
比例控制规律(P)的特点是:控制器的输出信号与输入信号(偏差)成比例,即阀门的开度变化与偏差变化有对应关系。它能较快地克服扰动的影响,过渡过程时间短。但是,纯比例控制器在过渡