连续加热炉计算机集散控制系统

1、一、选题背景（含题目来源、应用性和先进性及发展前景等）选择这个课题是受到我国钢铁工业的不断发展的影响，技术的更新能为其添加新的动力。首先介绍一下什么是加热炉。顾名思义，就是一个能使被加热物体升高温度的炉子。它主要被用在热轧生产工艺过程中的加热环节。热轧生产工艺过程一般包括（钢钉或钢坯）清理、加热、轧制、轧后冷却及精整等工序。轧钢所用的原料有钢钉、轧制坯和连铸坯。轧制加热前必须对原料进行检查和清理，清理的内容主要有表面缺陷的清理，表面氧化铁皮的去除和坯料的预热处理等。清理的方法有火焰清理、风铲清理、抛丸清理、砂轮研磨以及车削剥皮等方法。轧前需要进行加热（一般为11001300），使之成为塑性好的

2、奥氏体状态，然后进行轧制（热轧）。可见钢坯在轧前进行加热，是钢在热加工过程中一个必须的环节。对轧钢加热炉而言，加热的主要目的就是提高钢的塑性，降低变形抗力。钢在常温状态下的可塑性很小，因此在冷状态下轧制十分困难。通过加热提高钢的温度，可以明显提高钢的塑性，使钢变软，改善钢的轧制条件。一般说来，钢的温度愈高，其可塑性就愈大，所需轧制力就愈小。钢在加热过程中，往往由于加热操作不好，加热温度控制不当以及加热炉内气氛控制不良等原因，使钢产生各种加热缺陷，严重地影响钢的加热质量，甚至造成大量废品和降低炉子的生产率。因此，必须对加热缺陷及其产生的原因、影响因素以及预防或减少缺陷产生的办法等进行分析和研究，

3、以期改进加热操作，提高加热质量，从而获得加热质量优良的产品。可见对加热过程进行监控，使其操作自动化的重要性，所以我选择了这个课题。二、设计方案（含设计主要内容、方法手段及预期达到的目标等）内容：1、通过借阅资料了解加热炉的工艺，掌握加热炉结构、工作原理。2、通过参加工厂实习来认识加热炉的实际工作流程。3、学习进行实际工程设计的思想和方法。4、掌握加热炉有关参数检测、控制原理和方法。5、通过借阅资料学习并掌握应用Wincc进行监控界面组态的方法。6、根据对加热炉的加热工艺绘制工作流程图。7、应用组态软件设计人机界面，以及参数的测量和设定。8、进行模拟测试，检查并完善设计思路。8、编写设计说明书。

4、目标：1、 WINCC组态的一系列监控界面，包括操作界面组态，实时趋势、历史趋势、报警、生产报表等功能的实现，可通过键盘和鼠标及人机对话窗口进行手动和自动控制。2、 掌握监控系统的工作原理。3、绘制控制流程图。初步设计方案1、加热炉工艺简介从初轧厂或连铸车间来的板坯，一般经火焰清理后送入热轧厂加热炉，再加热到所需的轧制温度。钢坯从炉尾装入炉内，不断前进，经预热段、加热段和均热段，最后被加热到所需轧制温度。加热炉的特点是热负荷不随时间变化，炉内各段温度要求比较稳定，且分布均匀。本设计中加热炉为八段式加热炉，分为预热段，一二加热段，均热段，其中预热段，一二加热段采用重油燃烧控制。均热段上端采用煤气

5、燃烧控制，下端则采用煤气和重油混合燃烧控制，为了防止因煤气不足造成炉温下降。在烟道设置换热器加热冷风以节省能源。加热后的热风送向各烧嘴，供燃烧时使用。加热炉的工艺流程如图8.16所示。2、钢的加热应满足下列要求：（1） 加热温度应严格控制在规定的温度范围，防止产生加热缺陷。钢的加热应当保证在轧制全过程都具有足够的可塑性，满足生产要求，但并非说钢的加热温度愈高愈好，而应有一定的限度，过高的加热温度可能会产生废品和浪费能源。（2） 加热制度必须满足不同钢种、不同断面、不同形状的钢坯在具体条件下合理加热。（3） 钢坯的加热温度应在长度、宽度和断面上均匀一致。3、 加热炉控制系统设计方案加热炉集散控制系统由一台带打印机的工控机(或配置较好的家用机)采用MPI电缆式通讯，与一台SIEMENS S7 300 PLC实现通讯，PLC各模块与热电偶、压力变送器、电动碟阀等相连接，工控机上采用组态软件编制人机界面HMI，从而实现加热炉的集散控制功能。系统结构如图1所示。控制机构作为系统的核心部分，功能由S7300PLC来完成。PLC负责采集各种信号，进行各种运算和转换，给上位机提供数据并接受上位机的操作指令，将控制信号输出给执行机构等等。PLC模板的配置见图3。另外根据工艺和控制要求，需要对各项工艺参数进行检测采集，作为系统控制的依据。这些检测包括：煤