基于IPC-PLC的球团链篦机-回转窑自动控制

发布时间：2020-07-15 16:56

【摘要】：本文针对基于IPC-PLC的球团链篦机-回转窑自动控制系统设计,对目前钢铁行业烧结技术现状进行了分析与研究,着重阐述了自动配料控制设计以及整个控制系统基于施耐德平台的软硬件设计等,同时对目前工业控制网络进行了介绍,以工业以太网为主流的多网络融合发展技术应用。本文以秦皇岛某大型钢企球团设备改造为项目背景,从精准配料设计、控制系统硬件组态设计、软件组态设计及网络通讯几个方面一一展开,对基于链篦机-回转窑球团控制控制系统进行了详细设计。控制系统主要是结合链篦机-回转窑生产线的工艺特点及技术要求,在原有就旧的控制系统基础上,通过施耐德昆腾系列PLC控制系统的三层结构,对系统进行集成。重点是较为系统地介绍了基于西门子Profibus-DP现场总线和工业以太网技术融合的球团烧结过程综合自动化的硬件组态、软件组态、网络配置及网络组态,实现了球团生产的集中管理与分散控制。该论文具体工作介绍如下:首先介绍我国目前球团烧结的工艺流程,着重分析链篦机-回转窑设备自动控制的发展现状和控制水平。重点对球团厂现有设备需要提升改造的控制需求进行了分析,明确了目标任务。其次是精准配料改造设计、PLC软硬件组态及详细的网络通讯设计。配料控制的重点是基于PI调节的双闭环控制,同时根据下料量调节电子皮带秤和圆盘给料机的转速,实现稳定配料,主要体现在对变频器的控制,包括参数调试和通讯组态。改造前后效果非常明显。其余系统改造同样是引入PLC控制,涉及到软硬件组态。下位机PLC采用施耐德Unity Pro进行编程,负责现场数据采集、滤波和反馈控制;上位机采用施耐德组态软件Citect SCADA7.10进行系统集成,用于提供直观友好的人机界面。关于网络架构提出了以工业以太网为主要架构多种网络并存的架构模式。总之该控制系统运行以来,从硬件到软件均有很好的稳定性,为整个球团工艺安全稳定运行奠定了很好的基础。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TF341;TP273
【图文】：

1.1 引言随着工业 4.0 和中国制造 2025 的提出与发展，装备制造水平更趋于智能化，发展与资源环境之间的矛盾日益突出，人力成本大幅上涨，市场更加透明，企竞争非常激烈，降本提效成为企业生存发展的必然选项。其中，设备自动化控级改造是提高生产效率的最直接有效的途径[1,2]。中国依然处于高速发展阶段，基础设施建设对钢材的需求量依然很大，尤其几年伴随着炼铁工艺的发展进步，对入炉原料的配比要求越来越高，从而使球成为高炉炉料的关键组成部分[3,4]。在秦皇岛青龙地区就有两个年产 200 万吨氧团厂，虽然球团生产技术和球团质量得到迅猛发展，但还是仅占高炉炉料入料 15%左右，与国外 50%以上的占比还相差甚远。不难看出球团生存发展的空间较大。其良好的冶金性能在炼钢和直接还原炼铁等工艺中也开始广泛使用[5]。论目球团厂整体效果图如图 1-1 所示。

图 1-2 链篦机回转窑竖炉是最早采用的球团矿焙烧设备[6]。竖炉最主要的优点是设备简单，对所使材料无特殊要求，操作维护方便，热效率高，投资相对较少，建设周期短。竖缺点包括单机生产能力较小，年产一般不超过 50 万吨；加热不均匀，造成球团不稳定，产品质量均匀性比链篦机一回转窑工艺和带式焙烧机差；对原料适应

燕山大学工程硕士学位论文原料系统（1#精矿库、2#精矿库及相关带式输送机通廊）；磨矿系统(磨矿相关带式输送机通廊)；配混系统（配料室、混合室及相关转运站、带式输送机通廊造球系统（造球室及相关带式输送机通廊）；焙烧冷却系统（生球布料区、链篦机室、回转窑区、环冷机区）；回热风（环冷机回热风、链篦机回热风）；主引风系统（主引风机、电除尘器、废气排放烟囱、烟气脱硫设施(预留)）成品系统（转运站、成品仓及相关带式输送机通廊）；煤粉制备系统（煤制粉间等），工艺流程如图 1-3 所示。

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本文编号：2756767