基于PLC的光亮退火炉控制系统设计

发布时间：2017-08-07 19:29

  本文关键词：基于PLC的光亮退火炉控制系统设计

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【摘要】：当今世界不锈钢产业迅速发展,用户对不锈钢带质量的要求不断提高,而且要求表面达到一定的光亮度,因此对不锈钢需进行特殊处理。不锈钢在大气中退火,表面会产生氧化皮,退火后还必须加以酸洗,要求光亮的产品还要进行抛光、研磨等后处理。由于酸洗会对环境造成污染,为了节能减排而省略这些后处理工序,得到光亮的不锈钢,需要对不锈钢表面进行光亮退火处理。光亮退火炉作为不锈钢热处理的重要设备,其主要功能是把不锈钢带钢加热到设定的退火温度、保温并在适当的冷却速度下冷却到设定温度,实现不锈钢带钢热处理工艺的要求。在整个退火过程中,不锈钢带钢在加热炉内温度的控制精度以及炉内气氛控制直接影响着带钢的组织性能和力学性能,是保证带钢质量、板形良好和表面光亮的重要因素。因此对光亮退火炉的控制系统设计,具有非常重要的现实意义。本文是以某钢厂光亮退火炉项目控制系统的设计与调试为背景,结合相关领域已有的经验和本项目的实际情况,对具体的实践工作进行了提炼与总结,做了如下工作：首先,对该项目的光亮退火炉的生产工艺、炉体结构、炉子的主要参数等进行了详细分析。在此基础上,通过对主要设备的配置和功能分析结合工业设计的基本原则规划可靠的控制方案。同时对温度控制、双交叉限幅和流量补偿策略等进行了分析研究,在理论上为后续控制功能的实现提供了依据。其次,对控制系统的硬件选型、自动化系统主要设备的配置和网络架构进行了分析研究。通过对PLC的各个子控制系统功能的控制方式进行分析从而完成PLC编程并使用WinCC组态软件设计并完成上位机画面的制作。再次,通过对实时过程数据的采集分析得出调试结果,来验证本系统各项性能指标。最后,对本项目中的控制系统进行总结及论述了控制方式和研究成果的意义。同时,结合现有控制方式的不足之处,提出了研究先进控制技术在工程应用方面新的思路和方向。
【关键词】：光亮退火炉 温度控制 双交叉限幅控制 WINCC组态
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG155.1;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 光亮退火炉概述9-10
• 1.2 国内外退火炉控制系统的发展现状10-11
• 1.2.1 国外研究现状10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 PLC控制系统11-12
• 1.4 现场总线12-14
• 1.5 本文的主要研究内容14-16
• 第2章 光亮退火炉工艺概况及其控制系统要求16-21
• 2.1 光亮退火炉概况及工艺流程16
• 2.2 光亮退火炉的结构及工艺系数16-20
• 2.2.1 光亮退火炉的结构16-19
• 2.2.2 光亮退火炉的主要工艺参数19-20
• 2.3 光亮退火炉的总体设计要求20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 退火炉燃烧过程的控制策略21-25
• 3.1 烧嘴流量控制21-23
• 3.2 空气、天然气流量补偿23
• 3.3 其他工艺段的控制方式23-24
• 3.3.1 砖加热(电加热)段控制23-24
• 3.3.2 缓慢冷却段控制24
• 3.3.3 最终冷却段控制24
• 3.4 本章小结24-25
• 第4章 光亮退火炉PLC控制系统设计25-31
• 4.1 光亮退火炉控制系统硬件配置及网络架构25-29
• 4.1.1 光亮退火炉温度控制系统结构25-26
• 4.1.2 控制系统硬件配置26
• 4.1.3 控制系统网络配置26-28
• 4.1.4 工程师站(ES)28
• 4.1.5 上位机监控(OS)28
• 4.1.6 柴油发电机应急电源28
• 4.1.7 UPS电源28-29
• 4.2 光亮退火炉PLC控制系统操作模式29-30
• 4.2.1 光亮炉仪表操作模式29
• 4.2.2 炉子控制系统操作模式29-30
• 4.3 本章小结30-31
• 第5章 光亮退火炉主要控制功能实现31-53
• 5.1 助燃空气控制31-32
• 5.2 废气控制32-33
• 5.3 能源介质控制33-35
• 5.4 气体分析系统35-36
• 5.5 炉内气氛控制36-38
• 5.6 稀释风机和排气风机38
• 5.7 净化系统控制38-40
• 5.8 马弗管加热段控制40-42
• 5.9 砖加热段控制42-44
• 5.10 缓慢冷却段控制44-49
• 5.11 最终冷却段控制49-52
• 5.12 电能统计52
• 5.13 本章小结52-53
• 第6章 光亮退火炉WinCC组态软件设计53-65
• 6.1 组态软件简介53
• 6.2 WinCC监控画面组态设计53-64
• 6.2.1 监控画面布局53-56
• 6.2.2 组态结果画面56-63
• 6.2.3 组态消息归档63
• 6.2.4 组态过程值归档63-64
• 6.3 本章小结64-65
• 第7章 调试结果与分析65-69
• 7.1 升温过程温度曲线分析65-66
• 7.2 生产过程中温度和炉压曲线分析66
• 7.3 生产过程中温度和冷却段喷嘴压力曲线分析66-67
• 7.4 升温过程中炉内氧气和氢气含量曲线分析67
• 7.5 本章小结67-69
• 第8章 总结与展望69-70
• 8.1 全文总结69
• 8.2 后续展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73

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本文编号：636337