加热炉压力控制讲诉.docx

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加热炉压力控制讲诉

摘要

在我国蓬勃发展的今天，工业自动化越来越受到人们的关注，为实现攀钢集团更有效的利用资源，现如今工业发展朝向自动化，多种控制方法的方向发展。

锅炉控制的主要目的是调节锅炉出口的蒸汽压力、流量和温度，使其达到所希望的数值。

同国外相比，我国处于快速发展阶段，小型PLC已批量生产;中型PLC已有产品;大型PLC已开始研制，而国外发展正步入新一代，产品更新速度快，且由于可编程序控制器具有可靠性高和应用的简便性的特点，广泛应用于食品、化工、金属、矿产、造纸，汽车等行业，以较快速度增长，且新行业也将广泛应用它。

可编程控制器从技术动向上看，计算机技术的新研究成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现。

就整个发展趋势来看，大型的可编程控制器朝向高速度、多功能、网络化、适应DCS的递接式控制系统方向发展；小型可编程序控制器向小型化、增强功能、降低价格、模块化的“黑盒子”方向发展。

就发展趋势方面的特点来看有以下几个方面：

。

关键词：

加热炉炉膛，PLC，压力控制，组态

ABSTRACT

Today,inChina'sboomingindustrialautomationmoreandmoregettheattentionofpeople,fortherealizationofthepanganggroup,moreeffectiveuseofresources,nowadaysindustrytodeveloptowardsautomation,avarietyofcontrolmethodsinthedirectionofdevelopment.Themainpurposeofboilercontrolistoregulateboiler,steampressure,flowrateandtemperatureattheoutlettothenumericalvalueofhope.

Comparedwithabroad,ourcountryisinrapiddevelopmentstage,smallPLChasbatchproduction;Medium-sizedPLCexistingproducts;LargePLChasstartedtodevelop,anddevelopmentabroadisenteringanewgeneration,productupdatesfaster,andbecausetheprogrammablecontrollerhasthecharacteristicsofhighreliabilityandeaseofapplication,widelyusedinfood,chemical,metals,mining,papermaking,automobileandotherindustries,growingatarapidrate,anditwillbewidelyusedinthenewindustry.

Programmablecontrollerfromthepointofviewoftechnology,computertechnologyintheapplicationofnewresearchresultswillbemoreontheprogrammablecontroller'sdesignandmanufacturing,therewillbeafastercomputingspeed,storagecapacity,larger,moreintelligentspecies.Indevelopingtrendasawhole,large-scaleprogrammablecontrollertowardshighspeed,multi-function,networked,adaptingtotheDCSmeettypecontrolsystemdevelopmentdirection;Smallprogrammablecontrollertominiaturization,enhancements,lowerprices,modular"blackbox"direction.Thecharacteristicsonthetrendofdevelopmentviewhasthefollowingseveralaspects:

Keywordswheatingfurnacehearth,PLC,pressurecontrol,configuration

目录

摘要I

ABSTRACT……………………………………………………………………………………Ⅱ

1绪论1

1.1加热炉概述1

1.2加热炉自动控制现状及发展趋势1

2加热炉控制系统总体方案设计4

2.1加热炉生产工艺流程4

2.2加热炉控制系统总体方案4

2.2.1炉温控制系统4

2.2.2煤气和空气流量控制系统5

2.2.3炉膛压力控制系统5

2.2.4煤气总管、空气总管压力控制系统6

3加热炉压力控制系统的设计7

3.1加热炉压力对生产的影响7

3.2加热炉控制系统构成7

3.3加热炉压力控制系统设计8

3.3.1助燃空气压力控制系统8

3.3.2煤气压力控制9

3.3.3炉膛压力控制9

3.3.4压力检测元件的选择9

3.3.5执行器的选择10

3.3.6控制器的选择12

3.4PLC选型14

3.4.1S7-200简介14

3.4.2S7-200的模块选择15

3.4.3模拟量扩展模块EM235简介15

3.4.4PLC的I/O口分配16

4加热炉压力控制系统的软件设计17

4.1软件介绍17

4.2主程序设计19

4.3子程序设计20

4.3.1A/D采样滤波子程序设计20

4.3.2PID算法子程序21

4.4炉膛压力控制系统设计22

4.5煤气压力控制系统设计23

4.6空气压力控制系统设计24

4.7监控画面设计25

第五章总结28

参考文献29

附录A源程序29

附录B组态图41

附录C加热炉仪表图42

致谢44

1绪论

1.1加热炉概述

加热炉是一种加热物料或工件的设备。

加热炉按热源可分为感应加热炉、电阻加热炉、燃料加热炉、微波加热炉等。

加热炉在实际生活中应用很广泛，其应用遍及机械、化工、冶金、石油、热处理、表面处理、材料、电子、建材、制药、轻工、日化等诸多领域。

在冶金工业中，加热炉习惯上指把金属加热到可轧制成锻造温度的工业炉，包含有室式加热炉和连续加热炉等[1]。

加热炉的温度、炉膛压力和空气压力等在工业控制中起着举足轻重的作用，直接关系着产品产量、能源和工作人员的人生安全等。

根据炉温分布，炉膛沿长度方向可分为预热段、加热段和均热段；进料端炉温比较低，所以为预热段，预热段作用在于利用炉气热量来提高炉子的热效率。

加热段是加热炉的主要供热段，炉气温度和金属料温度差别较小，保证了出炉料坯的断面温度比较均匀。

加热炉是轧钢工业必备的热处理设备。

随着工业自动化技术水平地不断发展和提高，现代化的很多轧钢厂已经配置了大型化和高度自动化的加热炉，其生产能够符合低耗、优质、高产、节能、无公害和生产操作自动化的工艺要求，从而可以提高生产产品的质量，增强产品在市场中的竞争力。

1.2加热炉自动控制现状及发展趋势

加热炉是轧钢厂生产工序中必备的重要热处理设备，也是生产工序中能耗最大的设备。

改进加热炉的目的主要是在完成金属轧前加热的同时，尽量的提高加热炉的各项生产指标，主要包括产品产量、加热质量和能耗等。

结构一定的加热炉的操作参数是影响炉子生产指标的主要因素。

加热炉计算机控制系统就是要实时地、准确地优化各个操作参数,从而构成合理的炉内温热制度,使其获得最优化的生产指标，所以加热炉计算机控制系统的实质就是实现加热炉的科学合理操作。

优化控制后的加热炉可以保证工艺和各项技术指标的先进性,并能够创造出可观的经济效益。

（1）实现合理的燃烧控制同时能够节约能源,能够大幅度地降低燃料不完全燃烧的热损失和排烟损失。

这种计算机控制与人工操作相比，化学不完全燃烧热损失由原来的5%～15%降到1%以下；空气过剩系数由原来的1.3～1.6，到现在准确地控制在1.1～1.3之间，从而使排烟热损失降低到12%～18%，燃烧降低到4.8%～11.2%。

在加热炉中，金属加热后的最终温度通常为1000℃左右,为了使加热最终钢温不低于轧钢工艺要求规定的温度,需要将出炉钢温设定的尽可能高一些，自从实现以钢温为目的的计算机优化控制后，出炉钢温度偏差被控制在15℃。

经过理论计算，表明加热最终钢温平均下降了50～100℃，也使燃耗下降了4%～8%。

（2）降低了金属在炉内的氧化烧损量，金属在炉子内停留一定时间时,就会造成氧化烧损偏高，其主要原因是金属的表面温度过高和空气过剩系数过大。

大量实验后，表明10号碳素钢表面温度由1200℃降到1050℃，相同的加热时间，其氧化烧损为37.1%。

此外,加热炉计算机控制的实现,可提高产品的质量,改善控制的精度,避免事故的发生，减少维修的次数,提高工作效率；减少环境污染，提高了其操作和管理的水平。

在目前广泛地推广的以工序节能为目的的热送热装、连铸连轧、直接轧制和低温轧制等技术中,实现加热炉的计算机控制对保证上述工艺的实施起着十分重要的作用。

国外的很多国家对加热炉计算机控制系统进行研究、推广，甚至广泛的应用都是在60年代计算机在工业领域出现之后。

在70年代的中后期，国际上最为活跃的首指一个新的控制策略的出现，即加热炉数学模型的应用及不断的改善和优化。

加热炉计算机的串级控制系统在80年代末期已经遍及众多的发达国家，且这些国家大多是工业国，此时，它和整个企业或整个轧线的联网也得到了实现。

我国对轧钢加热炉计算机控制的广泛应用是在80年代初。

中国的科研工作者经过十几年的深入研究，得到了大量宝贵的研究结果，此时，对多座加热炉采用计算机控制不仅得到了实现，能源也相应地被节省，加热质量也相应的被提高，能源耗损率随之降低，且很多单炉的能源损耗指标也已居世界先列。

和国外其他国家相比，尽管我国起步较晚，可我们的理论水平和国际先进水平差距始终保持在较小范围内[2]。

因我国起步较晚，且发展不是很平衡，目前为止，700多座的加热炉中，用计算机控制的加热炉尚没有30座，而我国许多的钢铁企业对加热炉的控制依旧是由员工进行操作，且大多都是单炉控制，只有宝钢等几家使用计算机控制和整个轧线计算机组合构成的系统进行控制。

据在中国对加热炉进行计算机控制的运行结果的调查得知，此控制系统在我国取得的成果并没有想象中的那么好，尽管一部分企业有相对先进的计算机控制系统，但却只局限于用它代替一般的仪表和PID调节，它附带的许多完善的功能都没有得到应用，且控制效果与预期的设想相差甚大，效益相对也一般，实际运行中，计算机控制系统的控制结果不是很稳定。

SCC级控制也存在于一般计算机控制系统中，但其缺点是不能在线使用，且两级控制系统在一些企业的在线运行难以实现，