基于模糊PID的高炉炉顶压力控制系统的开发与工业应用

摘要

在高炉的控制参数中，炉顶压力是非常重要的参数之一。高炉生产要求顶压必须稳定，炉顶压力不稳，会影响炉况顺行，甚至可能造成崩料、悬料，导致炉况失常。本文针对华菱涟源钢铁公司2200m3高炉顶压波动大、强耦合、严重非线性的问题，利用模糊算法，对原有的PID控制器进行改进，设计了基于模糊PID混合控制算法的高炉炉顶压力控制系统。在涟钢2200m3高炉改进后的实际运行结果表明，减小了高炉顶压波动，降低了高炉焦比，对高炉生产过程有着重要指导意义。
　　 在深入进行涟钢2200m3高炉炉项压力现状调节过程工艺分析的基础上，根据控制系统设计要求，提出了该炉顶压力调节方式由普通PID调节改进为模糊PID调节控制的总体结构，包括过程控制总体结构框图、系统硬件设计、系统工作原理以及模糊PID控制系统设计。
　　 本文以西门子的PCS7为开发工具，采用CFC编程语言，基于其多用户能力的HMI组件，运用OPC通讯技术，实现了高炉炉顶压力控制系统软件的设计。运行结果表明，基于模糊PID的炉项压力控制在实际应用中取得了较好的控制效果，通过智能控制软件的应用，提高了高炉炉顶压力抗扰动能力，控制精度提高到±1.5％(±3KPa)，CO2含量提高了0.5％，从而提高了炼铁的还原效率，降低了CO的含量。