转炉副枪自动化控制系统的设计与实现

摘要

本文围绕副枪自动控制这个主题，在对副枪检测技术研究现状分析、评价的基础上，对新型的副枪自动控制系统进行了深入的研究。研究开发副枪全自动控制技术，旨在为实现转炉系统一键炼钢提供切实有效的检测方案。
　　本文主要的创新性工作在于如下:
　　首先，本文通过论述副枪检测技术发展的意义及研究现状，总结出原有的副枪控制系统的计算机软、硬件设备以及功能完善性等方面还存在很多不足。对此本文提出了一种新型的副枪控制技术。运用了西门子最先进的计算机软、硬件技术，提出了两级冗余环网技术，Server/Client结构，时钟同步技术等，较好的实现了副枪系统各个设备的单体运转和联动控制，满足了工艺的要求。
　　其次，对副枪工艺流程以及主要设备功能要求进行了分析，研究了副枪控制系统硬件与软件控制要求，提出了以PCS7面向过程控制的软件开发平台下，整个系统采用生产管理层和现场控制层的两级结构模式。同时，提出了一种模块化编程思想，建立了一系列副枪功能控制模块。在操作界面的友好性方面，提出了以WinCC组态软件为开发平台，设计建立了不同控制功能的副枪画面，研发了一种转炉副枪设备运行状态适时动态图文监测系统。
　　最后，对副枪位置及速度控制方法进行了详细的分析，提出了一种速度与位置控制的双闭环变加速度控制方案，并设计了一种气动提升校正副枪位置升降编码器误差的方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本课题来源及研究意义

1．1．1 课题来源

1．1．2 研究意义

1．2 副枪检测自动化技术的发展

1．2．1 国外副枪自动化技术的发展

1．2．2 国内副枪自动化技术的发展

1．3 PCS7过程控制系统的应用

1．3．1 PCS7过程控制系统的基本特点

1．3．2 PCS7过程控制系统的组成

1．4 本文的主要研究内容

第2章 副枪系统工艺流程及主要设备设计要求

2．1 副枪工艺流程

2．2 副枪主要机械设备及技术参数

2．2．1 副枪本体

2．2．2 副枪导轨小车

2．2．3 连接软管

2．2．4 副枪旋转导向机构

2．2．5 滑动门以及刮渣器

2．2．6 冷却水和氮气控制阀站

2．2．7 副枪提升设备

2．2．8 探头处理设备

2．3 电气及仪表设备设计及功能要求

2．3．1 电气设备设计总则

2．3．2 副枪提升传动系统

2．3．3 控制功能要求

2．3．4 操作站(HMI)

2．3．5 现场控制箱

2．3．6 现场设备装置

2．3．7 沉浸式测温单元

2．3．8 仪表和阀

2．4 本章小结

第3章 副枪计算机网络与程序的设计及实现

3．1 副枪计算机功能概述

3．2 副枪计算机控制系统的构成及应用

3．2．1 两级冗余环网的应用

3．2．2 客户机／服务器结构的应用

3．2．3 时钟同步技术的应用

3．3 副枪PLC控制与程序实现

3．3．1 副枪PLC硬件组成

3．3．2 副枪控制系统配置及参数清单

3．3．3 副枪系统的操作方式及程序控制

3．3．4 副枪自动控制流程

3．3．5 副枪模块化编程应用

3．4 本章小结

第4章 副枪WinCC组态软件设计及实现

4．1 WinCC概述

4．1．1 WinCC的产生与发展

4．1．2 WinCC的性能特点

4．1．3 WinCC组态软件的系统构成

4．1．4 WinCC组态软件的工作方式

4．2 副枪WinCC监控画面的组态设计

4．2．1 副枪上位机主画面

4．2．2 副枪辅助画面

4．2．3 副枪冷却水及氮气吹扫画面

4．2．4 副枪趋势画面

4．2．5 副枪设备运行状态适时动态图文监测系统

4．4 本章小结

第5章 副枪位能性负载控制方法的实现

5．1 副枪位能性负载控制概述

5．2 变频器的调速控制

5．2．1 变频器性能特点

5．2．2 矢量控制原理

5．3 副枪控制方案

5．3．1 副枪升降驱动设备及启动控制

5．3．2 副枪的速度和位置优化控制

5．4 副枪升降位置气动误差校正

5．5 本章小结

第六章 结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文