基于S7-300结晶器液位自动控制系统的研究
发布时间：2021-06-30 15:47
在现代钢铁企业的连铸生产中,随着工业自动化水平的不断提高和市场竞争的日益激烈,对稳定性、可靠性和铸坯产品质量的要求越来越严格,对连铸机结晶器液位控制精度的要求也越来越高。结晶器液位控制系统是连铸生产过程中极其重要的环节之一,在钢水的浇铸过程中,结晶器内的钢水液位不稳定或者大幅度的波动会使保护渣和钢渣一起随钢水在结晶器内形成坯壳,这样会影响铸坯的质量,甚至会造成坯壳在结晶器内纵裂发生结晶器漏钢和溢钢的重大事故,所以必须将结晶器钢水液位控制在一个精确合适的范围内。但是由于结晶器液位系统具有时变性和非线性等特性,而且存在许多不确定扰动因素,控制系统无法建立准确的模型,常规的控制方法已经满足不了越来越高的自动化生产和高质量的要求。近年来出现了很多智能化液位控制方法,不同程度上改进了结晶器液位的控制效果。本论文研究的是基于S7-300结晶器液位自动控制系统在鞍钢连铸机上的设计和应用。鞍钢的板坯连铸机采用由西门子S7-3O0PLC、VUHZ液位检测系统和液压执行机构组成的液位控制系统来实现自动控制结晶器钢水液位。在钢水浇注过程中,只要通过上位机人为设定所要保持的钢水液位,自动控制系统就可以根据钢水...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景、目的和意义
1.2 连铸机主要设备和工艺流程介绍
1.3 连铸技术的产生和发展现状
1.4 结晶器液位检测与控制方法的应用现状
1.4.1 结晶器液位检测方法
1.4.2 结晶器液位控制现状
1.5 可编程序控制器PLC介绍
1.5.1 PLC的分类和特点
1.5.2 S7-300的通信网络
1.6 本论文主要的研究内容
2 结晶器液位控制系统和控制方法
2.1 结晶器液位控制的难题
2.2 结晶器液位控制方式的选择
2.2.1 结晶器液位控制方式
2.2.2 本课题液位控制方式的选择
2.3 建立被控对象的模型
2.3.1 伺服阀的数学模型
2.3.2 结晶器钢水流出量的数学模型
2.3.3 中间包钢水重量与滑动水口流速关系的数学模型
2.3.4 结晶器钢水液位模型
2.4 PID控制原理
2.5 PID控制算法
2.5.1 位置型PID控制算法
2.5.2 增量型PID控制算法
2.6 本课题的液位控制系统分析
本章小结
3 结晶器液位自动控制系统的硬件构成
3.1 液位控制系统S7-300的硬件组成
3.2 液位控制系统与上位机之间通讯的配置
3.3 液位检测方式的选择
3.3.1 液位检测方式的比较
3.3.2 SH7-S10型液位传感器的工作原理
3.3.3 SH7-S10型液位传感器结构及特点
3.3.4 液位传感器冷却水的技术指标
3.3.5 计值单元的功能
3.4 执行机构的设计
3.4.1 塞棒执行机构的方式与特点
3.4.2 本课题液压执行机构的原理
本章小结
4 控制程序的编程与实现
4.1 SIMATIC STEP7简介
4.2 本课题应用到STEP7程序块
4.3 控制程序中液位实际值的计算
4.3.1 液位实际值的计算原理
4.3.2 液位实际值计算的程序编写
4.4 塞棒实际位置在程序中的计算
4.5 上位机监控画面的设计
4.5.1 WinCC组态软件概述
4.5.2 监控画面的设计
本章小结
5 系统模拟测试
5.1 液位检测系统的精确性
5.2 塞棒位置检测的精确性
5.3 塞棒执行机构的响应速度
5.4 实际上线运行状态
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]液位传感器检测系统的设计[J]. 谢红,冀少威. 应用科技. 2009(11)
[2]西门子WinCC与S7-300/400 PLC数据通讯[J]. 杜波. 可编程控制器与工厂自动化. 2009(05)
[3]连铸浸入式水口结瘤现象的研究现状及发展[J]. 吴苏州,张炯明. 钢铁研究学报. 2007(12)
[4]唐钢薄板坯连铸结晶器液位波动原因[J]. 姚海明. 钢铁研究学报. 2007(06)
[5]基于模糊自适应PID的铸轧机结晶器液位控制系统[J]. 曹光明,吴迪,张殿华. 控制与决策. 2007(04)
[6]可编程控制器（PLC）的应用及维护[J]. 黄海. 特钢技术. 2006(04)
[7]S7-300系列PLC与组态软件WinCC实现通信的方法[J]. 毛联杰. 电气时代. 2006(09)
[8]S7-300及工控组态软件WinCC的应用[J]. 李鸣. 兵工自动化. 2006(07)
[9]PID-DMC算法及其在液位控制系统中的应用[J]. 张文安,徐建明,俞立. 控制工程. 2005(01)
[10]薄板坯连铸连轧技术综述[J]. 毛新平. 冶金丛刊. 2004(02)
硕士论文
[1]连铸机液位监控软件的开发[D]. 刘利云.南昌大学 2006
[2]连铸机结晶器液位控制系统的设计[D]. 柳林林.南昌大学 2006
[3]连铸结晶器液位模糊PID控制方法研究[D]. 张逸君.天津大学 2006
[4]一种PID参数模糊自整定控制器在结晶器液位控制中的应用研究[D]. 赵万峰.武汉科技大学 2003
本文编号：3258032
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景、目的和意义
1.2 连铸机主要设备和工艺流程介绍
1.3 连铸技术的产生和发展现状
1.4 结晶器液位检测与控制方法的应用现状
1.4.1 结晶器液位检测方法
1.4.2 结晶器液位控制现状
1.5 可编程序控制器PLC介绍
1.5.1 PLC的分类和特点
1.5.2 S7-300的通信网络
1.6 本论文主要的研究内容
2 结晶器液位控制系统和控制方法
2.1 结晶器液位控制的难题
2.2 结晶器液位控制方式的选择
2.2.1 结晶器液位控制方式
2.2.2 本课题液位控制方式的选择
2.3 建立被控对象的模型
2.3.1 伺服阀的数学模型
2.3.2 结晶器钢水流出量的数学模型
2.3.3 中间包钢水重量与滑动水口流速关系的数学模型
2.3.4 结晶器钢水液位模型
2.4 PID控制原理
2.5 PID控制算法
2.5.1 位置型PID控制算法
2.5.2 增量型PID控制算法
2.6 本课题的液位控制系统分析
本章小结
3 结晶器液位自动控制系统的硬件构成
3.1 液位控制系统S7-300的硬件组成
3.2 液位控制系统与上位机之间通讯的配置
3.3 液位检测方式的选择
3.3.1 液位检测方式的比较
3.3.2 SH7-S10型液位传感器的工作原理
3.3.3 SH7-S10型液位传感器结构及特点
3.3.4 液位传感器冷却水的技术指标
3.3.5 计值单元的功能
3.4 执行机构的设计
3.4.1 塞棒执行机构的方式与特点
3.4.2 本课题液压执行机构的原理
本章小结
4 控制程序的编程与实现
4.1 SIMATIC STEP7简介
4.2 本课题应用到STEP7程序块
4.3 控制程序中液位实际值的计算
4.3.1 液位实际值的计算原理
4.3.2 液位实际值计算的程序编写
4.4 塞棒实际位置在程序中的计算
4.5 上位机监控画面的设计
4.5.1 WinCC组态软件概述
4.5.2 监控画面的设计
本章小结
5 系统模拟测试
5.1 液位检测系统的精确性
5.2 塞棒位置检测的精确性
5.3 塞棒执行机构的响应速度
5.4 实际上线运行状态
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]液位传感器检测系统的设计[J]. 谢红,冀少威. 应用科技. 2009(11)
[2]西门子WinCC与S7-300/400 PLC数据通讯[J]. 杜波. 可编程控制器与工厂自动化. 2009(05)
[3]连铸浸入式水口结瘤现象的研究现状及发展[J]. 吴苏州,张炯明. 钢铁研究学报. 2007(12)
[4]唐钢薄板坯连铸结晶器液位波动原因[J]. 姚海明. 钢铁研究学报. 2007(06)
[5]基于模糊自适应PID的铸轧机结晶器液位控制系统[J]. 曹光明,吴迪,张殿华. 控制与决策. 2007(04)
[6]可编程控制器（PLC）的应用及维护[J]. 黄海. 特钢技术. 2006(04)
[7]S7-300系列PLC与组态软件WinCC实现通信的方法[J]. 毛联杰. 电气时代. 2006(09)
[8]S7-300及工控组态软件WinCC的应用[J]. 李鸣. 兵工自动化. 2006(07)
[9]PID-DMC算法及其在液位控制系统中的应用[J]. 张文安,徐建明,俞立. 控制工程. 2005(01)
[10]薄板坯连铸连轧技术综述[J]. 毛新平. 冶金丛刊. 2004(02)
硕士论文
[1]连铸机液位监控软件的开发[D]. 刘利云.南昌大学 2006
[2]连铸机结晶器液位控制系统的设计[D]. 柳林林.南昌大学 2006
[3]连铸结晶器液位模糊PID控制方法研究[D]. 张逸君.天津大学 2006
[4]一种PID参数模糊自整定控制器在结晶器液位控制中的应用研究[D]. 赵万峰.武汉科技大学 2003
本文编号：3258032
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3258032.html
