高爐自動(dòng)上料（配料）控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)論文

1、目錄摘要31第一章 序言321.1課題意義331.2 課題來(lái)源341.3國(guó)內(nèi)外高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)341.3.1高爐計(jì)算機(jī)控制發(fā)展341.3.2煉鐵自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀351.3.3高爐自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)351.4畢業(yè)設(shè)計(jì)主要任務(wù)361.5 本章小結(jié)36第2章高爐上料生產(chǎn)工藝372. 1高爐上料系統(tǒng)的組成與工作原理372.1.1高爐上料系統(tǒng)自動(dòng)控制概述382.1.2高爐上料控制系統(tǒng)流程382.2高爐煉鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介40第三章 可編程控制器及PID控制413.1可編程控制器413.2 PID控制43第四章 高爐上料系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)444.1PLC程序設(shè)計(jì)444.2槽下設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)控制474.

2、3主卷上料小車(chē)的連鎖控制47結(jié)束語(yǔ)49謝辭49參考文獻(xiàn)50摘要在冶金企業(yè)中，高爐給料系統(tǒng)是一個(gè)非常重要的復(fù)雜的設(shè)備系統(tǒng)。為了保證高爐進(jìn)料的穩(wěn)定、安全、高效工作，高爐進(jìn)料計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)顯得尤為重要。在提高控制系統(tǒng)控制精度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了高爐進(jìn)給操作的可靠性、安全性和穩(wěn)定性，為高爐的生產(chǎn)提供了可靠的保證。本文結(jié)合實(shí)際科研項(xiàng)目高爐進(jìn)料系統(tǒng)自動(dòng)改造，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一套高爐進(jìn)料生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)。本項(xiàng)目跟蹤國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，采用目前先進(jìn)的無(wú)鐘爐具設(shè)備，提高設(shè)備可靠性，降低備件消耗，節(jié)約成本。在國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)過(guò)程控制技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了可編程控制器控制系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中，PLC作為核心部件，

3、對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)起到監(jiān)控作用，各種電磁閥等機(jī)械部件發(fā)出控制指令，并結(jié)合組態(tài)軟件完成論文的要求。根據(jù)PLC的輸入和輸出點(diǎn)進(jìn)行硬件配置;根據(jù)PLC編程的特點(diǎn)，采用與工廠(chǎng)電路圖最接近的方法梯形圖編制軟件，并將軟件劃分為幾個(gè)模塊。通過(guò)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)操作界面、數(shù)據(jù)顯示、設(shè)備狀態(tài)、布匹設(shè)置、歷史趨勢(shì)、打印管理。用戶(hù)可以修改各種數(shù)據(jù)。在原有常規(guī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化。采用PID控制對(duì)進(jìn)給流量閥進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。采用精確的結(jié)構(gòu)模型對(duì)高爐進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，有效地解決了進(jìn)料流量閥相對(duì)誤差較大的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了快速調(diào)整，為高爐穩(wěn)定高產(chǎn)創(chuàng)造了條件。關(guān)鍵詞：高爐自動(dòng)上料系統(tǒng)；PLC；PID控制第1章 序言高爐煉鐵在鋼鐵

4、冶金行業(yè)中，是最重要的組成部分。高爐煉鐵 是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，其通過(guò)氧化還原反應(yīng)，將鐵礦石還原生成生 鐵。各種原料包括鐵礦石、焦炭和助熔劑按成分比例，由爐頂加料 裝置批次被送至高爐內(nèi)，爐喉面要維持在一定的高度。鐵礦石和焦 炭在爐中變化成為交替的層狀結(jié)構(gòu)，在下降的過(guò)程中，礦石逐漸變 成鐵水和熔渣，聚集在爐中，并定期從釋放口放出。高爐供料系統(tǒng) 是煉鐵生產(chǎn)的重要組成部分，供料系統(tǒng)通過(guò)料車(chē)分開(kāi)，分為配料系 統(tǒng)和上料系統(tǒng)前后兩部分，本文主要闡述上料系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)。 1.1課題意義鋼鐵是現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)最重要的原材料之一，鋼鐵工業(yè)是國(guó)家基干產(chǎn)業(yè)之一，鋼鐵生產(chǎn)量和質(zhì)量是一個(gè)國(guó)家先進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要指

5、標(biāo)，全球鋼鐵需求和鋼鐵生產(chǎn)量隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而持續(xù)增長(zhǎng)。高爐是以鐵礦石為原料，生產(chǎn)鐵水的主要設(shè)備，鐵水是轉(zhuǎn)爐后制造鋼鐵的主要原料。由于高爐位于煉鐵廠(chǎng)的喉部，必須及時(shí)穩(wěn)定地供給合格的鐵水，所以這項(xiàng)穩(wěn)定的工作非常重要。根據(jù)以下的理由：(l)高爐煉鐵非常的消耗能源，是整個(gè)鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈上最大的能耗大戶(hù)，占到總耗能的60%。因此有效節(jié)能經(jīng)濟(jì)意義很大,而自動(dòng)化技術(shù)對(duì)節(jié)能有關(guān)鍵作用。(2)設(shè)備大型化現(xiàn)代高爐容積都較大,稍不正常就損失很大,而以計(jì)算機(jī)為中心的異常爐況預(yù)報(bào)系統(tǒng)可使工長(zhǎng)預(yù)先采取措施,避免事故。(3)工藝連續(xù)化與前后工序關(guān)聯(lián)化。高爐煉鐵要為后續(xù)工序煉鋼提供及時(shí)的、優(yōu)質(zhì)的鐵水,后續(xù)工序的產(chǎn)品質(zhì)量、操作都受

6、前列工序來(lái)料的影響,沒(méi)有自動(dòng)化和信息化系統(tǒng),難以為后續(xù)工序提供及時(shí)的質(zhì)量均一的原料。(4)工藝操作復(fù)雜。高爐為了維持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，需要有正確的配料并且能夠?qū)⑴淞霞皶r(shí)的裝進(jìn)高爐中、保持爐內(nèi)煤氣的流動(dòng)和爐里燃料的充分接觸，讓爐料可以勻速下降，保持高爐內(nèi)的溫度狀態(tài)，這些要求如果用人工的話(huà)是很難來(lái)達(dá)到要求的，而且高爐里面是被密封住的，只能借助專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)設(shè)備才能判斷高爐內(nèi)部的情況，所以自動(dòng)化的非常必要的。(5)原料用量大,運(yùn)輸量大,且要按嚴(yán)格的配比和順序裝入,沒(méi)有自動(dòng)配料裝料和批重以及水分補(bǔ)正系統(tǒng)不僅耗費(fèi)人力,且無(wú)法獲得良好技術(shù)指標(biāo)。(6)設(shè)備要有高的運(yùn)轉(zhuǎn)率同時(shí)要長(zhǎng)壽。例如要減少高爐的休風(fēng)率,就得自動(dòng)監(jiān)視

7、設(shè)備狀態(tài),出現(xiàn)故障先兆時(shí)就設(shè)法排除。因此，制鐵生產(chǎn)應(yīng)用自動(dòng)化已成為必然的趨勢(shì)，它不僅是制鐵工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志，而且投入生產(chǎn)的比例顯著。高爐加工材料裝置是制鐵制造的重要組成部分，提高了自動(dòng)化水平，大幅降低了勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，依靠原料的精確配合，可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)。通過(guò)采用以往的用繼電器來(lái)控制方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)該裝置的控制，不過(guò)，體積大、故障率高、對(duì)干擾的抵抗能力低、控制不正確，使用壽命短，這些都是存在的缺陷。通過(guò)使用現(xiàn)代PLC技術(shù)來(lái)控制高爐上料裝置，能夠克服以往的繼電器控制系統(tǒng)的不足點(diǎn)，更加正確地提高工作效率、提高可靠性、降低故障率。1.2 課題來(lái)源在頂崗實(shí)習(xí)階段本人帶著

8、畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)到一校企合作科技公司實(shí)習(xí)，接觸到自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)從理論到實(shí)踐的過(guò)程，并對(duì)自動(dòng)化這門(mén)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)生了濃厚的興趣和進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。在頂崗實(shí)習(xí)期間，參加了公司熱熔機(jī)、插針機(jī)和某型汽車(chē)軸件加工機(jī)等種類(lèi)的機(jī)臺(tái)安裝與調(diào)試，學(xué)到了許多專(zhuān)業(yè)性技術(shù)，對(duì)自動(dòng)化這門(mén)技術(shù)有了一些工作經(jīng)驗(yàn)。尤其是該公司正在使用的高爐上料自動(dòng)控制系統(tǒng)采用了PLC來(lái)控制生產(chǎn)自動(dòng)化，操作更簡(jiǎn)單，也方便了機(jī)器的維護(hù)，受到了公司的重用，用戶(hù)的喜愛(ài)，能夠?yàn)楣編?lái)顯著的經(jīng)濟(jì)利益。憑借 4 個(gè)月的工作經(jīng)驗(yàn)和公司的技術(shù)支持，以及指導(dǎo)老師的幫助下，本人用了 兩個(gè)月的時(shí)間完成了機(jī)器的組裝，控制設(shè)計(jì)，調(diào)試及操作維護(hù)過(guò)程，并在指導(dǎo)老師的安排下，組織開(kāi)展畢業(yè)論

9、文寫(xiě)作。1.3國(guó)內(nèi)外高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)1.3.1高爐計(jì)算機(jī)控制發(fā)展在高爐生產(chǎn)中使用自動(dòng)控制是非常早的，最初使用的是簡(jiǎn)單的儀器和電子控制裝置。二戰(zhàn)后，自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備的真正使用開(kāi)始了。當(dāng)時(shí)，自動(dòng)化基本上由兩部分組成:儀表和氣動(dòng)傳動(dòng)，它們幾乎是相互獨(dú)立的。儀器主要是熱參數(shù)測(cè)量和簡(jiǎn)單的回路控制，以保證正常生產(chǎn)和節(jié)能。電氣設(shè)備主要采用遙控和繼電器聯(lián)鎖，后來(lái)發(fā)展到進(jìn)料和配料的控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，該儀器已發(fā)展成為集電氣、氣動(dòng)、液壓等多種技術(shù)于一體的一體化裝置。在控制電路方面，已發(fā)展成為以電子管和晶體管邏輯電路為基礎(chǔ)的大、中、小型集成電路和大型集成電路計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。電傳動(dòng)，由簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)、繼

10、電器鏈發(fā)展為使用交流磁放大器、磁放大器和水晶報(bào)警管。高爐自動(dòng)化控制在國(guó)內(nèi)外都經(jīng)歷了這樣一個(gè)技術(shù)發(fā)展過(guò)程。因此，為了適應(yīng)信息化的發(fā)展，信息技術(shù)的三大核心技術(shù)信息采集技術(shù)(傳感技術(shù))、信息傳輸技術(shù)(通信技術(shù))和信息處理技術(shù)(計(jì)算機(jī)技術(shù))必須跟上人類(lèi)信息化發(fā)展的需要。計(jì)算機(jī)控制是當(dāng)今最活躍的技術(shù)之一，在高爐生產(chǎn)的許多領(lǐng)域都顯示出良好的發(fā)展勢(shì)頭。計(jì)算機(jī)控制是高爐自動(dòng)化的重要標(biāo)志，對(duì)提高高爐生產(chǎn)率和生鐵質(zhì)量，降低燃料消耗，延長(zhǎng)高爐壽命具有重要作用。1.3.2煉鐵自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀煉鐵生產(chǎn)自動(dòng)化包括三個(gè)層次:基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化?；咀詣?dòng)化是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化最基本的組成部分。它由各種電子、液壓和

11、氣動(dòng)控制裝置組成，負(fù)責(zé)各種生產(chǎn)工藝參數(shù)和設(shè)備控制的測(cè)量和測(cè)試。過(guò)程自動(dòng)化是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)煉鐵過(guò)程進(jìn)行跟蹤，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。管理自動(dòng)化是指企業(yè)對(duì)各種資源的有效管理。國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)裝備的基礎(chǔ)自動(dòng)化己經(jīng)達(dá)到了較高的水平,根據(jù)中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),我國(guó)100%的高爐都實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動(dòng)化。PLC、IPC、DCS等信息化裝備已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于單一裝備的控制當(dāng)中。高爐自動(dòng)化系統(tǒng)主要由電氣控制、儀表控制、計(jì)算機(jī)三部分組成(稱(chēng)為三電系統(tǒng)EIC),其功能分配如下:(l)計(jì)算機(jī)是整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的人機(jī)界面,通過(guò)通訊裝置采集生產(chǎn)數(shù)據(jù),對(duì)生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、加工處理!輸出控制命令等。(2)儀表控制系統(tǒng)是對(duì)高爐在生產(chǎn)過(guò)

12、程中的多個(gè)參考值如壓力、溫度和成分等進(jìn)行檢驗(yàn)和控制，還是進(jìn)行主料和輔料、鈦合金等數(shù)值的估量。(3)電氣系統(tǒng)用于對(duì)各執(zhí)行元件(各種閥站、輸送皮帶等)進(jìn)行動(dòng)作控制,并實(shí)現(xiàn)原料裝入順序控制及各類(lèi)安全連鎖保護(hù)等。1.3.3高爐自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)目前高爐自動(dòng)化系統(tǒng)有下列趨勢(shì)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都是EIC一體化系統(tǒng),計(jì)算機(jī)控制,有些還設(shè)有管控一體化,并作為全廠(chǎng)CIMS的一部分。在設(shè)備選用上,基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)過(guò)去是儀表采用DCS,電控采用PLC,現(xiàn)在趨向于采用正一體化設(shè)備,即全DCS或全PLC以使聯(lián)網(wǎng)容易,備品減少,近年來(lái)無(wú)論DCS或PLC的網(wǎng)絡(luò)都加強(qiáng)了其性能以及和異種機(jī)的連接。專(zhuān)用儀表增加,包括爐頂熱成像和微波料面計(jì)

13、等。顯示畫(huà)面的革新,如三維,多媒體報(bào)警以及可視化,可視化即利用傳感器和數(shù)學(xué)模型以及動(dòng)態(tài)顯,使不可見(jiàn)的高爐內(nèi)部變?yōu)榭梢暋?.4畢業(yè)設(shè)計(jì)主要任務(wù)本畢業(yè)論文基于頂崗實(shí)習(xí)工作任務(wù)，詳細(xì)的給出了安裝、控制設(shè)計(jì)和調(diào)試應(yīng)用。畢業(yè)論文分為四大部分，下面是本論文的主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)：第一章 序言主要介紹了課題的意義、課題的來(lái)源和高爐自動(dòng)化上料系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究和發(fā)展趨勢(shì)。第二章 對(duì)前面査閱了大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的越礎(chǔ)上,對(duì)國(guó)內(nèi)外高爐計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展概況、現(xiàn)狀作了較為詳細(xì)的介紹基礎(chǔ)上,分析了高爐過(guò)程自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)。根據(jù)高爐過(guò)程控制要求和煉鐵生產(chǎn)工藝流程,設(shè)計(jì)了高爐上料控制系統(tǒng)。第三章再次結(jié)合煉鐵作業(yè)部的實(shí)際

14、生產(chǎn)要求,完成了甜高爐上料控制系統(tǒng)的硬件選型、軟件設(shè)計(jì)。在PLD編程環(huán)境下完成大量軟件工作,實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐上料系統(tǒng)整個(gè)工藝流程的控制。第四章 在該控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中,本人參與了部分硬件系統(tǒng)的選型安裝和大量軟件的調(diào)試工作。1.5 本章小結(jié) 本章介紹了畢業(yè)論文課題高爐自動(dòng)上料系統(tǒng)的安裝與 PLC 控制設(shè)計(jì)的意義與課題來(lái)源，簡(jiǎn)述了畢業(yè)論文主要工作任務(wù)。第2章高爐上料生產(chǎn)工藝不同的高爐給料(配料)系統(tǒng)有相似之處，也有不同之處，但典型系統(tǒng)的組成基本相同。給出了高爐配料的基本組成，并對(duì)典型的高爐配料進(jìn)行了詳細(xì)的分析。配料系統(tǒng),一般來(lái)說(shuō),共有7種材料/參與成分,其中任何一種材料由控制的進(jìn)料機(jī)構(gòu)的控制下來(lái)控

15、制原料量,所下的物料在種斗中由安裝在秤斗上的傳感器進(jìn)行稱(chēng)量并與標(biāo)準(zhǔn)值比較,當(dāng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),由出料機(jī)構(gòu)控制開(kāi)關(guān)種門(mén),秤斗中的物料落入混合倉(cāng)(或后加工工序)內(nèi)?；九淞舷到y(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程如圖2.1所示2. 1高爐上料系統(tǒng)的組成與工作原理在中國(guó)工業(yè)化的過(guò)程中,鋼鐵行業(yè)是一直在增長(zhǎng)的行業(yè),是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),它的發(fā)展和國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)發(fā)展速度的相關(guān)性很強(qiáng),和我們的國(guó)家在工業(yè)化的階段,城市化進(jìn)程的加速,消費(fèi)者對(duì)鋼鐵的需求表明,我國(guó)鋼鐵行業(yè)的增長(zhǎng)是長(zhǎng)期的。中國(guó)的人均鋼鐵消費(fèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家,我國(guó)在工業(yè)化階段的初始峰值,通過(guò)工業(yè)化和城市化帶來(lái)了鋼鐵行業(yè)的增長(zhǎng)將會(huì)繼續(xù),所以,中國(guó)中小高爐煉鐵工業(yè)高度發(fā)達(dá),發(fā)

16、展迅速,市場(chǎng)對(duì)鋼鐵工業(yè)的強(qiáng)勁需求為發(fā)展一個(gè)難得的機(jī)會(huì),人們可以期待鋼鐵行業(yè)“在結(jié)構(gòu)調(diào)整中體積擴(kuò)大，全面發(fā)展”，在結(jié)構(gòu)調(diào)整中，在高爐建設(shè)中，現(xiàn)實(shí)與要求有一定的距離。預(yù)計(jì)2003年至2005年兩年內(nèi)，全國(guó)高爐煉鐵能力將增長(zhǎng)43%，大型成員企業(yè)將增長(zhǎng)35%，非成員企業(yè)將增長(zhǎng)78%，比成員企業(yè)高出43個(gè)百分點(diǎn)。這樣，兩年后，高爐煉鐵能力將更加分散，成員企業(yè)占總產(chǎn)能的比例將從2003年的82%下降到77%，下降5個(gè)百分點(diǎn)。2.1.1高爐上料系統(tǒng)自動(dòng)控制的簡(jiǎn)要概述 高爐上料系統(tǒng)由槽下配料部分和爐頂布料部分兩部分組成。槽下配料是實(shí)現(xiàn)原料稱(chēng)量工作和稱(chēng)量誤差補(bǔ)償工作的系統(tǒng)設(shè)備，當(dāng)爐 頂料灌具備裝料，同時(shí)礦槽具備

17、排料時(shí)，原料由料車(chē)輸送至爐頂，經(jīng)過(guò)受料斗閘門(mén)、上密封閥送至對(duì)應(yīng)料灌內(nèi)。料管內(nèi)發(fā)出料滿(mǎn)信號(hào) 同時(shí)具備布料條件時(shí)，原料通過(guò)料流調(diào)節(jié)閥、下密封閥，依照設(shè)置好的布料溜槽傾動(dòng)角旋和轉(zhuǎn)角度進(jìn)入爐中。2.1.2高爐上料控制系統(tǒng)流程1.槽下配料流程(1)礦石和塊礦的稱(chēng)量主要步驟操作人員設(shè)定好稱(chēng)量斗設(shè)定重量；啟動(dòng)礦石振動(dòng)給料篩；在設(shè)定鐵礦石量的斗量測(cè)定出重量后，在實(shí)際重量等于修正后的設(shè)定值時(shí)，停止礦石振蕩進(jìn)行篩；利用礦石振動(dòng)在移動(dòng)的同時(shí)打開(kāi)里頭皮帶機(jī)和槽下皮帶機(jī)；對(duì)停止礦石振動(dòng)進(jìn)行篩選5秒后，返回的傳動(dòng)帶機(jī)；定時(shí)通知運(yùn)輸返礦倉(cāng)中碎礦。(2)焦炭的稱(chēng)量主要步驟操作人員設(shè)定好稱(chēng)量斗設(shè)定重量;啟動(dòng)焦炭振動(dòng)給料篩;根據(jù)

18、重量補(bǔ)償算法對(duì)焦炭稱(chēng)量斗的設(shè)定重量進(jìn)行修正后，當(dāng)實(shí)際重量等于修正后的設(shè)定值時(shí)，停止振動(dòng)焦炭進(jìn)料畫(huà)面;同時(shí)打開(kāi)焦炭振動(dòng)進(jìn)給篩，打開(kāi)返焦帶式輸送機(jī)。停止焦炭振動(dòng)進(jìn)給畫(huà)面延遲5秒后停止焦炭皮帶機(jī);定時(shí)通知運(yùn)輸焦碳倉(cāng)中碎焦。(3)雜礦及熔劑的稱(chēng)量主要步驟操作人員設(shè)定好稱(chēng)量斗設(shè)定重量;啟動(dòng)雜礦及熔劑振動(dòng)給料機(jī);根據(jù)重量補(bǔ)償算法對(duì)礦石(雜礦和助焊劑)稱(chēng)重料斗的設(shè)定重量進(jìn)行修正后，當(dāng)實(shí)際重量等于修正后的設(shè)定值時(shí)，停止礦石(雜礦和助焊劑)振動(dòng)進(jìn)給篩。2. 傳送帶的上料流程根據(jù)料制的設(shè)定完成稱(chēng)量斗的稱(chēng)重;自動(dòng)開(kāi)啟槽下主皮帶機(jī)和上料主皮帶;開(kāi)啟符合材料規(guī)定的礦石的閘門(mén)；放空倉(cāng)中料后關(guān)閉倉(cāng)門(mén);上料主皮帶把礦石或焦炭

19、運(yùn)到爐頂?shù)谷胧芰隙?受料斗內(nèi)礦料夠規(guī)定的數(shù)量后,發(fā)出信號(hào),通知上料系統(tǒng)停止上料,選料程序步進(jìn);統(tǒng)計(jì)和顯示受料斗現(xiàn)存的料種和重量等信息;3.無(wú)料鐘爐頂裝料流程料罐空了之后，調(diào)節(jié)材料流的閥門(mén)，滾筒停止工作，密封的閥門(mén)開(kāi)啟；打開(kāi)放散閥，將料罐壓力降至大氣壓力并發(fā)出準(zhǔn)備接料信號(hào)；打開(kāi)上密封閥，打開(kāi)擋料閥，由受料斗向料罐放料；延時(shí)放空后，顯示受料斗空，關(guān)閉擋料閥、上密封閥,并發(fā)出信號(hào)；接上密封閥關(guān)閉信號(hào)后，關(guān)閉放散閥，打開(kāi)均壓閥，用半凈煤氣充壓,至料罐壓力與高爐壓力相等或略高；當(dāng)料線(xiàn)下降到達(dá)設(shè)定值，需向高爐放料時(shí)，提料尺到上限位；關(guān)均壓閥，開(kāi)下密封閥；按程序設(shè)定的布料方式驅(qū)動(dòng)布料裝置，向高爐布料；料罐空

20、,，延時(shí)5秒)停滾筒，關(guān)閉料流調(diào)節(jié)閥、下密封閥；在關(guān)閉料流調(diào)節(jié)的閥門(mén)和密封的閥門(mén)之后，開(kāi)始放入探尺；顯示放入高爐的爐料種類(lèi),重量，并累計(jì)小時(shí)，班次，全天的批次，罐數(shù)，重量等，循環(huán)執(zhí)行以上步驟。4.操作方式自動(dòng)方式:按自動(dòng)程序完成備料!上料及布料；手動(dòng)方式:操作站集中手動(dòng)操作(包括設(shè)備聯(lián)鎖);機(jī)器側(cè)手動(dòng):可拆下設(shè)備之間的聯(lián)鎖關(guān)系，僅用于調(diào)試或維護(hù);2.2高爐煉鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介現(xiàn)代大型高爐車(chē)間主體系統(tǒng)如圖所示包括高爐本體、儲(chǔ)礦罐、鐵田、除塵器和熱風(fēng)爐五個(gè)部分。還原反應(yīng)在煉鐵高爐生產(chǎn)的原則,通過(guò)喂養(yǎng)帶爐料(礦石),燃料(焦炭)和通量最高收費(fèi),從熱風(fēng)爐風(fēng)機(jī)空氣冷卻后,形成的吹熱空氣從高爐風(fēng)口焦炭燃燒,產(chǎn)

21、生高溫氣體流自底向上運(yùn)動(dòng),負(fù)擔(dān)是自頂向下運(yùn)動(dòng),彼此接觸,進(jìn)行熱交換,逐漸減少,最后高爐下部的,生鐵還原時(shí)，爐渣同時(shí)形成。第三章 可編程控制器及PID控制3 c (computer communication control計(jì)算機(jī)通信控制)隨著技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)建時(shí),一般來(lái)說(shuō),可能有產(chǎn)業(yè)控制,電腦程序控制器,及測(cè)量控制模塊,并利用轉(zhuǎn)向裝置封裝的軟件和組合。3.1可編程控制器計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的一種系統(tǒng)。利用計(jì)算機(jī)建立控制系統(tǒng)可以完成常規(guī)控制技術(shù)無(wú)法完成的任務(wù)，達(dá)到常規(guī)控制技術(shù)無(wú)法達(dá)到的性能指標(biāo)。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)已成為自動(dòng)控制技術(shù)的重要組成部分，為自動(dòng)控制技

22、術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的新世界。典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一般由測(cè)控系統(tǒng)和過(guò)程對(duì)象組成。根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的特點(diǎn)和要求，設(shè)計(jì)了測(cè)控系統(tǒng)中的工控計(jì)算機(jī)。它包括兩部分:硬件和軟件。硬件由主機(jī)、外部設(shè)備、人機(jī)接觸設(shè)備和通信設(shè)備組成。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。測(cè)控系統(tǒng)除工業(yè)控制機(jī)外，還包括工藝輸入輸出設(shè)備、工藝參數(shù)測(cè)量變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)備。過(guò)程對(duì)象通常是指被測(cè)量和控制的對(duì)象。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的形式與它所控制的過(guò)程對(duì)象的復(fù)雜性密切相關(guān)。計(jì)算機(jī)控制器載體包括可編程邏輯控制器(PLC)、工控機(jī)(ipc)和專(zhuān)用控制器。PLC是以單片機(jī)為核心，集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它

23、具有體積小、功能強(qiáng)、通用靈活、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是可靠性高、適應(yīng)惡劣環(huán)境能力強(qiáng)。廣泛應(yīng)用于冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域，是現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。可編程控制器可以看作是工業(yè)計(jì)算機(jī)，它具有豐富的輸入和輸出接口，具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。 自出現(xiàn)以來(lái),PLC根據(jù)成熟和有效的繼電器控制的概念和設(shè)計(jì)思想,不斷使用新技術(shù)和新設(shè)備,加上接觸和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,逐漸發(fā)展成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的具有特色的新興技術(shù)和產(chǎn)品,而且逐漸成為自動(dòng)化的有效和方便的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。雖然是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論,但它不同于石鱉計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),但隨著計(jì)算機(jī)控制裝置的一種特殊形式,它在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)

24、構(gòu)、硬件組成和1/0的通道,節(jié)省K用戶(hù)界面等方面的特殊性。雖然可編程序控制器(PLC)的工作原理與計(jì)算機(jī)相同，而且可編程序控制器(PLC)是從山區(qū)繼電器發(fā)展而來(lái)的，但CPU掃描用戶(hù)程序所需的時(shí)間要比繼電器的工作時(shí)間短得多。因此，為了適應(yīng)工業(yè)控制，可編程控制器采用“順序掃描，連續(xù)循環(huán)”的工作原理，只要采用循環(huán)掃描的方法就可以解決這一矛盾。由此可見(jiàn)，循環(huán)掃描的工作方式是可編程控制器不同于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)統(tǒng)一的一個(gè)重要方面。 雖然各種PLC的組成不一樣，但傾銷(xiāo)是它的主要的基本組件是相同的。小型集中可編程控制器的基本部件有電源部件、微處理器和存儲(chǔ)器部件、輸入和輸出部件。模塊化PLC的組成部分分為不

25、同的標(biāo)定模塊，包括電源模塊、主機(jī)模塊(包括微處理器和內(nèi)存模塊)、輸入/輸出接口模塊、功能模塊和通信模塊。在PLC控制系統(tǒng)中,CPU模塊相當(dāng)于人類(lèi)的大腦和心臟,它不斷地采用標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào),用戶(hù)程序的執(zhí)行,刷新系統(tǒng)的輸出。接口模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是連接外場(chǎng)設(shè)備與CPU模塊的橋梁。隨著體積技術(shù)的發(fā)展和PLC應(yīng)用的擴(kuò)大，PLC的功能不斷增加和增強(qiáng)，因此，PLC的組成將不斷增加和增強(qiáng)。由于PLC完美的功能,模塊化結(jié)構(gòu),以及發(fā)展很容易,操作方便,性能穩(wěn)定,可靠性高的特點(diǎn)和高成本的性能,使它在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用前景越來(lái)越樂(lè)觀(guān),此外隨著戰(zhàn)略轉(zhuǎn)化為電路的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái),在公司肯定會(huì)有更大的使用價(jià)值。3.2

26、 PID控制簡(jiǎn)單的PID控制系統(tǒng)包括所控制的對(duì)象和調(diào)整器，控制質(zhì)量的決定性部分是所控制的對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。系統(tǒng)是否在最佳狀態(tài)下操作，主要取決于調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)的設(shè)置是否適當(dāng)。系統(tǒng)整定的本質(zhì)是通過(guò)調(diào)整調(diào)整器的參數(shù)，使得各個(gè)參數(shù)的特性與控制對(duì)象的特性相互一致，從而使得調(diào)整器最終能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的控制效果。系統(tǒng)整頓的方法可以大致分為兩種。一種理論上是計(jì)算修正軌道修正法、頻率特性法等的修正法。這種整數(shù)化的方法可以根據(jù)控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型(例如傳遞函數(shù)、頻率特性)來(lái)通過(guò)計(jì)算直接參數(shù)修改。這種整定方法的局限性在于實(shí)際調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)特性與理想的調(diào)節(jié)器動(dòng)作規(guī)律有差別,理論計(jì)算求得的整定參數(shù)并不是很可靠,另外,利用理論計(jì)

27、算的方法進(jìn)行參數(shù)整定,其計(jì)算過(guò)程往往比較復(fù)雜、繁瑣,使用不便。在實(shí)際工程中應(yīng)用最多的是另一類(lèi)整定方法,稱(chēng)為工程整定法,這種方法大多根據(jù)被控對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)進(jìn)行整定,有些則是直接在閉環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行,方法簡(jiǎn)單,實(shí)用性強(qiáng)。無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù),都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。 第四章 高爐上料系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 在高爐上料自動(dòng)控制系統(tǒng)中，通過(guò)PLC編程，可以完成對(duì)高爐上 料系統(tǒng)的槽下配料和爐頂布料的控制。設(shè)定所需鐵礦石、焦炭、溶 劑的重量，振動(dòng)給料篩啟動(dòng)進(jìn)行篩料，實(shí)際重量與設(shè)定值相等時(shí)，振 動(dòng)給料停止。高爐上料控制系統(tǒng)的軟件部分采取結(jié)構(gòu)化編程方法， 將不同功能的程序分別寄存于不同的

28、塊中，主程序塊OB1在使用時(shí) 可以調(diào)用不同功能的程序。 4.1PLC程序設(shè)計(jì)根據(jù)控制系統(tǒng)的要求,這個(gè)目的plc編程,結(jié)構(gòu)化的編程方法生成的一個(gè)組織塊obi(主程序循環(huán)用),OBI循環(huán)掃描作為塊, step7程序的根基,在系統(tǒng)啟動(dòng)加速執(zhí)行完后,開(kāi)始實(shí)行,每次重復(fù)。然后，在實(shí)現(xiàn)各功能程序塊中，主程序模塊OBI需要時(shí)啟動(dòng)供餐;另外，為了存儲(chǔ)執(zhí)行程序所需的共享數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)(重定向記錄、通信信號(hào)等)，還提供了14個(gè)數(shù)據(jù)塊DB。OBI的調(diào)用程序如圖：4.2槽下設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)控制 (1) 燒結(jié)用稱(chēng)量料斗、焦炭、球團(tuán)礦、焦炭塊稱(chēng)量控制:當(dāng)卸料信號(hào)發(fā)出后，礦石稱(chēng)量料斗門(mén)開(kāi)啟卸料。當(dāng)稱(chēng)重值為控制值的5%時(shí)，關(guān)閉稱(chēng)重料

29、斗門(mén)，發(fā)出空信號(hào)。稱(chēng)重斗門(mén)關(guān)閉并清空，振動(dòng)篩開(kāi)始工作。當(dāng)稱(chēng)重值達(dá)到修正后的控制值時(shí)，振動(dòng)篩停止工作，進(jìn)行全稱(chēng)重。當(dāng)校正后的控制值達(dá)到110%時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。振動(dòng)篩啟動(dòng)T秒后，如果桶內(nèi)未滿(mǎn)，則認(rèn)為物料將發(fā)生裝載，物料裝載報(bào)警。打開(kāi)門(mén)并打開(kāi)T秒后，沒(méi)有空信號(hào)，則認(rèn)為在物料卡住的情況下，物料卡住報(bào)警。(2)罐底稱(chēng)重料斗的卸料順序:按物料清單中所選料斗號(hào)卸料。如果上稱(chēng)重斗打開(kāi)閘門(mén)，發(fā)出空信號(hào)，則發(fā)出下一個(gè)斗卸指令。4.3主卷上料小車(chē)的連鎖控制 主卷上料小車(chē)依據(jù)與槽下、爐頂程序的銜接完成對(duì)料車(chē)的上、 下運(yùn)行的自動(dòng)控制，同時(shí)可以進(jìn)行手動(dòng)操作，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的松繩、過(guò) 卷等故障緊急響應(yīng)，確保料車(chē)能夠安全可靠的

30、運(yùn)行。主卷?yè)P(yáng)機(jī)的自 動(dòng)操作和主卷?yè)P(yáng)機(jī)和其它設(shè)備的聯(lián)鎖關(guān)系： （1）主卷?yè)P(yáng)機(jī)采取變頻調(diào)速控制，自動(dòng)操作控制時(shí)，PLC發(fā)出 啟動(dòng)命令信號(hào)，當(dāng)料車(chē)裝燒結(jié)礦或者燒結(jié)礦同其它雜礦混裝時(shí)，由 對(duì)應(yīng)的料坑礦石漏斗閘門(mén)關(guān)上后，由此關(guān)閉信號(hào)發(fā)出。當(dāng)料車(chē)裝焦 炭時(shí)，由對(duì)應(yīng)的焦炭稱(chēng)量漏斗閘門(mén)關(guān)閉信號(hào)發(fā)出。（2）當(dāng)向上運(yùn)行的料車(chē)抵達(dá)檢查點(diǎn)時(shí)，檢查受料漏斗是否料 空，以及料罐上密封閥和上料閥是否關(guān)閉。若受料斗未出現(xiàn)了空信 號(hào)，即受料斗有料，或上密封閥和上料閥沒(méi)有關(guān)閉，則主卷?yè)P(yáng)機(jī)自動(dòng) 停止于檢查點(diǎn)附近，到受料斗發(fā)出料空信號(hào)后，同時(shí)需要上密封閥 和上料閥曾開(kāi)啟過(guò)，并且目前處于關(guān)閉狀態(tài)，則重新慢速開(kāi)啟主卷 揚(yáng)機(jī)。 （3）料車(chē)

31、進(jìn)行程序空走行或非程序空走行時(shí)，料車(chē)到達(dá)爐頂極 限位置，主卷?yè)P(yáng)機(jī)停止后并延時(shí)5秒，主卷?yè)P(yáng)機(jī)自動(dòng)開(kāi)啟運(yùn)行，料車(chē) 向下運(yùn)行。（4）主卷?yè)P(yáng)機(jī)有以下聯(lián)鎖，裝料程序一直處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，主 卷?yè)P(yáng)機(jī)不可以開(kāi)啟（除手動(dòng)操作）。若相應(yīng)焦炭稱(chēng)量漏斗或料坑礦 石漏斗閘門(mén)開(kāi)啟以后沒(méi)有關(guān)閉好，主卷?yè)P(yáng)機(jī)不可以開(kāi)啟。在工作程 序圖上，當(dāng)料車(chē)向上運(yùn)行到達(dá)檢查點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)的上密封閥、上料閥應(yīng) 該開(kāi)啟而沒(méi)有開(kāi)啟，或者開(kāi)啟后沒(méi)有完全關(guān)閉，即相應(yīng)受料漏斗料 未空，料車(chē)應(yīng)停止于檢查點(diǎn)附近。（5）主卷?yè)P(yáng)機(jī)和其它系統(tǒng)的關(guān)系。主卷?yè)P(yáng)機(jī)停止運(yùn)行后，空料 車(chē)處在料坑下的裝料位置時(shí)，啟動(dòng)裝料程序控制系統(tǒng)；料車(chē)處在料 坑下部裝料位置，主卷?yè)P(yáng)機(jī)停止后，

32、相應(yīng)焦炭稱(chēng)量漏斗或料坑礦石 漏斗的閘門(mén)方可開(kāi)啟。主卷?yè)P(yáng)機(jī)加速啟動(dòng)運(yùn)行，依照程序相應(yīng)的焦 炭篩或礦石稱(chēng)量漏斗閘門(mén)等方可開(kāi)啟。進(jìn)行料罐料空檢查的同時(shí)或稍后進(jìn)行低速檢查。 結(jié)束語(yǔ)提高冶金行業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化水平是我國(guó)當(dāng)前技術(shù)革新的一項(xiàng)重要任務(wù)。針對(duì)這種現(xiàn)狀,本課題對(duì)高爐上料生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行了自動(dòng)化改造的研究,主要任務(wù)是針對(duì)高爐上料生產(chǎn)線(xiàn)的特點(diǎn),開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。高爐工序過(guò)程要 求較高，上料配料需 要精準(zhǔn)。根據(jù)高爐上 料工藝流程，各設(shè)備 之間需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?聯(lián)鎖控制，若上料緩 慢，非常影響生產(chǎn)節(jié) 奏，若上料錯(cuò)誤，將 影響后續(xù)的高爐生 產(chǎn)，甚至?xí)?dǎo)致休風(fēng) 和停產(chǎn)等生產(chǎn)事故， 因此使用人工操作運(yùn) 行費(fèi)時(shí)

33、費(fèi)力。采用高 爐上料自動(dòng)控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工操作的繼電器控制，提高了上料控 制的安全性和可靠性。目前，高爐上料自動(dòng)控制已普遍運(yùn)用于鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)之中。由于時(shí)間關(guān)系和本人能力及專(zhuān)業(yè)知識(shí)有限,課題中還有許多工作需要進(jìn)一步的研究,比如可以在布料這一塊根據(jù)工藝曲線(xiàn)建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行模型優(yōu)化?；蛘呖梢栽诨A(chǔ)自動(dòng)化上加上專(zhuān)家系統(tǒng),使其具有智能化。進(jìn)一步節(jié)約能耗提高產(chǎn)品質(zhì)量。謝辭短暫的但是非常豐富多彩的三年大學(xué)生活即將結(jié)束了，我的校園生活也即將結(jié)束，我的心里感到無(wú)盡的艱辛和眷戀。從這里開(kāi)始，為了我的生活，我將開(kāi)始一個(gè)新的旅程，把我所學(xué)到的應(yīng)用到實(shí)際工作中。回顧過(guò)去三年，我取得了一些成績(jī)。我的生活充滿(mǎn)了歡

34、樂(lè)和奮斗。我非常感謝我所有的老師，在過(guò)去的三年里，他們堅(jiān)持不懈的教導(dǎo)和對(duì)我成長(zhǎng)的關(guān)心和愛(ài)。在此，我要向所有在百忙之中審閱論文并參與答辯的專(zhuān)家教授們表示衷心的感謝!經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的努力論文終于完成，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)很多的難題，但都在老師和同學(xué)的幫助下順利解決了。我還要感謝我的家人，他們是我完成論文的動(dòng)力和精神支持。感謝他們默默奉獻(xiàn)給我。在不斷的學(xué)習(xí)過(guò)程中我體會(huì)到：撰寫(xiě)論文也是我學(xué)習(xí)的一個(gè)過(guò)程和檢驗(yàn)。從撰寫(xiě)論文的最初模糊性來(lái)看，我意識(shí)到我可以對(duì)問(wèn)題有深刻的理解。我意識(shí)到自己的練習(xí)對(duì)學(xué)習(xí)的重要性。我曾經(jīng)理解這個(gè)理論。沒(méi)有實(shí)踐和考察，缺乏對(duì)知識(shí)的理解，通過(guò)這次，真正聯(lián)系著理論和時(shí)間。也就是說(shuō)，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻認(rèn)識(shí)到有必要做完美的事情。你需要系統(tǒng)的想法和方法，處理解決的問(wèn)題，耐心，可以利用現(xiàn)有的資源來(lái)充實(shí)自