基于PLC的高炉自动化控制系统的设计与实现

摘要

高炉自动化控制的程度对钢铁的产量和质量有着重要的影响。国内钢铁企业为了自身的发展，一直在不断的进行技术改造，提高设备控制能力。本论文以江苏某钢厂2＃1380 m3高炉自动化控制系统为研究对象，结合国内外现代化高炉的先进技术和企业的工程实际来设计合理的控制系统方案。
　　该高炉自动化控制系统有SIEMENS S7-400PLC控制站、WinCC组态监控站及工业以太网组成。硬件控制站选用SIEMENS S7-400 PLC。高炉自动化系统采用PID算法对混风温度进行控制，模糊PID的控制方法对布料溜槽的倾角进行控制。详细介绍了模糊PID控制器的设计步骤。在MATLAB中对混风温度数据模型及布料倾角数据模型进行仿真。在Step7编程软件编写系统控制程序实现对高炉本体、上料系统及热风炉系统的数据采集和工艺流程的控制。监控系统采用SIEMENS的组态软件WinCC6.0为开发工具，实现现场数据的实时记录和监控，设计了工艺流程、记录查询、报警、实时模拟等动态操作画面。工业以太网负责控制站与控制站之间以及控制站与监控站之间的通讯。
　　本论文详细介绍了江苏某钢厂2＃1380m3高炉自动化控制系统在满足工艺条件下的总体方案的设计、各个控制系统的硬件选型与软件编程、混风温度与布料倾角数学模型的控制与仿真、WinCC组态监控系统。实践证明了此高炉自动化控制系统的有效性与实用性。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 高炉自动化控制技术国内外研究现状

1.3 本课题的研究内容与论文结构

第二章 高炉工艺流程与系统硬件配置

2.1 高炉炼铁生产工艺

2.2 高炉自动化控制的本体系统

2.3 高炉自动化控制的上料系统

2.4 高炉自动化控制的热风炉系统

2.5 高炉系统的硬件配置

2.6 本章小结

第三章 控制系统的控制器的设计与仿真

3.1 PID控制算法

3.2 模糊控制算法概述

3.3 模糊PID控制算法

3.4 本章小结

第四章 基于PLC的高炉控制系统的程序设计

4.1 STEP-7软件概述

4.2 高炉本体系统的软件设计

4.3 高炉上料系统的软件设计

4.4 高炉热风炉系统的软件设计

4.5 控制器程序设计

4.6 本章小结

第五章 组态监控与通讯系统的设计

5.1 工业组态监控软件WinCC概述

5.2 高炉本体监控系统的设计

5.3 高炉上料监控系统的设计

5.4 高炉热风炉监控系统的设计

5.5 高炉控制系统的通信结构

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢