热风炉燃烧控制系统的优化设计与研究

发布时间：2017-10-11 22:38

  本文关键词：热风炉燃烧控制系统的优化设计与研究

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【摘要】：在高炉炼铁生产中,热风炉是重要的加热鼓风设备,为高炉连续地提供高温热风。提高热风温度有利于高炉生产过程的正常、高效地进行,同时可节省能源消耗,降低炼铁成本等。传统的热风炉燃烧控制过程存在一些问题,控制的难点在于工艺复杂,调节滞后等。总之,如何对燃烧过程中拱顶温度进行精确、合理地控制,显得及其重要。本文首先从龙钢实际项目中,分析了高炉热风炉控制过程的相关工艺要求;提出热风炉控制系统的总体结构、软硬件相关配置;完成了下位机系统(包括S7-400H PLC主站、4个ET-200M远程站)的设计;实现了上位机监控系统(包括热风炉工艺总貌画面、工艺操作画面)的功能。其次,燃烧过程具有非线性、滞后性、时变性等特点,且难以建立准确的数学模型。系统要求对拱顶温度进行准确有效地控制,因此常规的PID控制效果并不好。分析燃烧期拱顶温度的变化特点,结合模糊PID控制的良好动态性能和鲁棒性等优点。因此,设计了基于模糊PID的拱顶温度控制系统,并且对拱顶温度的三种控制算法(PID控制、模糊控制、模糊PID)进行仿真对比,根据仿真结果分析得,模糊PID算法在系统中的控制效果较为良好。最后,将模糊PID算法应用在PLC控制系统中。在Matlab中生成模糊控制规则表,并离线存入STEP7的数据块中。在STEP7软件中编写模块化程序,实现模糊PID控制算法在工程中的应用。
【关键词】：热风炉 燃烧控制 拱顶温度 模糊PID控制 STEP7软件
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF325.4;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1.绪论9-19
• 1.1 课题的背景及意义9-10
• 1.2 课题的研究现状与趋势10-12
• 1.2.1 国外研究及发展现状10-11
• 1.2.2 国内研究及发展现状11-12
• 1.3 PLC及网络技术的应用12-15
• 1.3.1 PLC的发展及特点12-13
• 1.3.2 PLC的优点13-14
• 1.3.3 网络技术在工业控制中的应用14-15
• 1.4 龙钢热风炉系统结构概述15-16
• 1.5 主要工作内容和论文安排16-19
• 2.热风炉的工艺流程及自动控制19-27
• 2.1 结构概述19-20
• 2.2 工作原理20-21
• 2.3 工艺设备21-22
• 2.4 热风炉的自动控制22-25
• 2.4.1 燃烧控制22-23
• 2.4.2 换炉控制23-24
• 2.4.3 送风工作制度24
• 2.4.4 换炉操作方式24-25
• 2.5 龙钢热风炉的控制方式25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 3.龙钢高炉热风炉控制系统的设计27-35
• 3.1 控制系统的总体结构27-28
• 3.2 控制系统的配置28
• 3.3 下位机设计28-32
• 3.3.1 控制器模块及选型28-29
• 3.3.2 系统I/O地址分配29
• 3.3.3 系统的程序设计29-32
• 3.4 监控画面设计32-34
• 3.4.1 组态要求及选择设计32
• 3.4.2 监控画面的设计32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 4.模糊PID算法的设计及仿真35-47
• 4.1 热风炉燃烧过程分析35-36
• 4.2 拱顶温度自动控制系统36-37
• 4.3 模糊PID控制结构37-38
• 4.4 模糊PID控制器设计38-41
• 4.4.1 模糊子集和隶属函数38-40
• 4.4.2 模糊控制规则表40-41
• 4.4.3 输出量的去模糊化41
• 4.5 系统的仿真研究41-46
• 4.5.1 PID控制的仿真研究42-43
• 4.5.2 模糊控制的仿真研究43-44
• 4.5.3 模糊PID控制的仿真研究44-46
• 4.6 本章小结46-47
• 5.模糊PID算法在PLC控制系统中的实现47-61
• 5.1 引言47
• 5.2 算法的程序结构图47-48
• 5.3 算法的程序流程图48-49
• 5.4 算法的模块化设计49-59
• 5.4.1 输入量模糊化程序FC149-52
• 5.4.2 模糊控制表查询程序FC252-54
• 5.4.3 去模糊化程序FC354-55
• 5.4.4 PID运算程序FB155-56
• 5.4.5 循环中断程序OB3556-58
• 5.4.6 组织块程序OB158-59
• 5.5 本章小结59-61
• 6.总结与展望61-63
• 参考文献63-67
• 硕士阶段发表的论文67-69
• 致谢69

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本文编号：1015196