連續(xù)加熱爐計算機集散控制系統(tǒng)

1、一、選題背景（含題目來源、應(yīng)用性和先進(jìn)性及發(fā)展前景等）選擇這個課題是受到我國鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展的影響，技術(shù)的更新能為其添加新的動力。首先介紹一下什么是加熱爐。顧名思義，就是一個能使被加熱物體升高溫度的爐子。它主要被用在熱軋生產(chǎn)工藝過程中的加熱環(huán)節(jié)。熱軋生產(chǎn)工藝過程一般包括（鋼釘或鋼坯）清理、加熱、軋制、軋后冷卻及精整等工序。軋鋼所用的原料有鋼釘、軋制坯和連鑄坯。軋制加熱前必須對原料進(jìn)行檢查和清理，清理的內(nèi)容主要有表面缺陷的清理，表面氧化鐵皮的去除和坯料的預(yù)熱處理等。清理的方法有火焰清理、風(fēng)鏟清理、拋丸清理、砂輪研磨以及車削剝皮等方法。軋前需要進(jìn)行加熱（一般為11001300），使之成為塑性好的

2、奧氏體狀態(tài)，然后進(jìn)行軋制（熱軋）。可見鋼坯在軋前進(jìn)行加熱，是鋼在熱加工過程中一個必須的環(huán)節(jié)。對軋鋼加熱爐而言，加熱的主要目的就是提高鋼的塑性，降低變形抗力。鋼在常溫狀態(tài)下的可塑性很小，因此在冷狀態(tài)下軋制十分困難。通過加熱提高鋼的溫度，可以明顯提高鋼的塑性，使鋼變軟，改善鋼的軋制條件。一般說來，鋼的溫度愈高，其可塑性就愈大，所需軋制力就愈小。鋼在加熱過程中，往往由于加熱操作不好，加熱溫度控制不當(dāng)以及加熱爐內(nèi)氣氛控制不良等原因，使鋼產(chǎn)生各種加熱缺陷，嚴(yán)重地影響鋼的加熱質(zhì)量，甚至造成大量廢品和降低爐子的生產(chǎn)率。因此，必須對加熱缺陷及其產(chǎn)生的原因、影響因素以及預(yù)防或減少缺陷產(chǎn)生的辦法等進(jìn)行分析和研究，

3、以期改進(jìn)加熱操作，提高加熱質(zhì)量，從而獲得加熱質(zhì)量優(yōu)良的產(chǎn)品?？梢妼訜徇^程進(jìn)行監(jiān)控，使其操作自動化的重要性，所以我選擇了這個課題。二、設(shè)計方案（含設(shè)計主要內(nèi)容、方法手段及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)等）內(nèi)容：1、通過借閱資料了解加熱爐的工藝，掌握加熱爐結(jié)構(gòu)、工作原理。2、通過參加工廠實習(xí)來認(rèn)識加熱爐的實際工作流程。3、學(xué)習(xí)進(jìn)行實際工程設(shè)計的思想和方法。4、掌握加熱爐有關(guān)參數(shù)檢測、控制原理和方法。5、通過借閱資料學(xué)習(xí)并掌握應(yīng)用Wincc進(jìn)行監(jiān)控界面組態(tài)的方法。6、根據(jù)對加熱爐的加熱工藝?yán)L制工作流程圖。7、應(yīng)用組態(tài)軟件設(shè)計人機界面，以及參數(shù)的測量和設(shè)定。8、進(jìn)行模擬測試，檢查并完善設(shè)計思路。8、編寫設(shè)計說明書。

4、目標(biāo)：1、 WINCC組態(tài)的一系列監(jiān)控界面，包括操作界面組態(tài)，實時趨勢、歷史趨勢、報警、生產(chǎn)報表等功能的實現(xiàn)，可通過鍵盤和鼠標(biāo)及人機對話窗口進(jìn)行手動和自動控制。2、 掌握監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理。3、繪制控制流程圖。初步設(shè)計方案1、加熱爐工藝簡介從初軋廠或連鑄車間來的板坯，一般經(jīng)火焰清理后送入熱軋廠加熱爐，再加熱到所需的軋制溫度。鋼坯從爐尾裝入爐內(nèi)，不斷前進(jìn)，經(jīng)預(yù)熱段、加熱段和均熱段，最后被加熱到所需軋制溫度。加熱爐的特點是熱負(fù)荷不隨時間變化，爐內(nèi)各段溫度要求比較穩(wěn)定，且分布均勻。本設(shè)計中加熱爐為八段式加熱爐，分為預(yù)熱段，一二加熱段，均熱段，其中預(yù)熱段，一二加熱段采用重油燃燒控制。均熱段上端采用煤氣

5、燃燒控制，下端則采用煤氣和重油混合燃燒控制，為了防止因煤氣不足造成爐溫下降。在煙道設(shè)置換熱器加熱冷風(fēng)以節(jié)省能源。加熱后的熱風(fēng)送向各燒嘴，供燃燒時使用。加熱爐的工藝流程如圖8.16所示。2、鋼的加熱應(yīng)滿足下列要求：（1） 加熱溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在規(guī)定的溫度范圍，防止產(chǎn)生加熱缺陷。鋼的加熱應(yīng)當(dāng)保證在軋制全過程都具有足夠的可塑性，滿足生產(chǎn)要求，但并非說鋼的加熱溫度愈高愈好，而應(yīng)有一定的限度，過高的加熱溫度可能會產(chǎn)生廢品和浪費能源。（2） 加熱制度必須滿足不同鋼種、不同斷面、不同形狀的鋼坯在具體條件下合理加熱。（3） 鋼坯的加熱溫度應(yīng)在長度、寬度和斷面上均勻一致。3、 加熱爐控制系統(tǒng)設(shè)計方案加熱爐集散控制系統(tǒng)由一臺帶打印機的工控機(或配置較好的家用機)采用MPI電纜式通訊，與一臺SIEMENS S7 300 PLC實現(xiàn)通訊，PLC各模塊與熱電偶、壓力變送器、電動碟閥等相連接，工控機上采用組態(tài)軟件編制人機界面HMI，從而實現(xiàn)加熱爐的集散控制功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示?？刂茩C構(gòu)作為系統(tǒng)的核心部分，功能由S7300PLC來完成。PLC負(fù)責(zé)采集各種信號，進(jìn)行各種運算和轉(zhuǎn)換，給上位機提供數(shù)據(jù)并接受上位機的操作指令，將控制信號輸出給執(zhí)行機構(gòu)等等。PLC模板的配置見圖3。另外根據(jù)工藝和控制要求，需要對各項工藝參數(shù)進(jìn)行檢測采集，作為系統(tǒng)控制的依據(jù)。這些檢測包括：煤