迁钢2160mm热轧超快速冷却自动控制系统设计与实现

摘要

由于超快速冷却对水量有着较高的要求，根据迁钢2160mm热轧生产线供水系统特点设计了适用于本热轧生产线的供水系统，实现了冷却水的循环反复使用，建立起良好的水平衡系统，现场使用结果表明采用设计的供水系统实现了冷却水的反复使用，提高了冷却水使用率。
　　对热连轧生产线的特点，轧后冷却控制系统的需要，构建了由基础自动化系统系统平台实现了带钢头部、尾部位置的跟踪、冷却介质流量及压力高精度调节、带钢样本的准确计算、样本相关表征参数计算及WinCC监控等功能。根据热连轧生产线带钢运行速度快、超快速冷却段距离短、冷却能力强度大等特点，采用了PID控制器，冷却介质相关参数耦合控制的控制方法。根据液力耦合器特性以及超快速冷却对水压和水量的要求，开发出了适用于超快速冷却工艺的供水压力和集管流量控制方案。现场应用表明，流量精度控制在与目标值±7m3/h范围内，压力控制在目标值±0.03Mpa范围内。考虑到在正常生产过程中超快速冷却集管需要瞬时开闭或开启，对冷却介质流量及压力稳定影响较大，开发出的超快速冷却控制系统，通过PID控制及耦合控制方式，实现了超快速冷却系统冷却介质流量及压力的快速高精度控制，满足了生产工艺需要。
　　在论文中根据工艺要求采用WinCC设计了超快速冷却控制系统监控画面，设计的画面实现了实时数据的显示、HMI对工艺系统的干预功能以及L2级主要参数的显示功能，所设计的画面运行情况良好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源与研究意义

1．2 超快速冷却技术发展概况与趋势

1．2．1 国外超快速冷却技术发展及应用

1．2．2 国内超快速冷却技术发展概况

1．2．3 超快速冷却发展趋势

1．3 本论文主要研究内容

第2章 2160mm热连轧机超快速冷却系统

2．1 首钢迂钢2160mm热轧带钢生产线概况

2．2 轧后冷却设备配置及改造方案

2．2．1 原层流冷却设备及其配置

2．2．2 层冷系统改超快速冷却系统方案

2．3 供水系统的改造

2．3．1 层流供水系统介绍，泵站组成及系统配置

2．3．2 超快速冷却对供水系统的要求

2．3．3 超快速冷却供水系统方案

2．4 超快速冷却设备组成及配置

2．5 超快速冷却供水模型的实现

2．5．1 供水系统水头损失的计算

2．5．2 水系统平衡的计算

2．5．3 单个供水管水力计算

2．5．4 超快速冷却供水实现

2．6 本章小结

第3章 超快速冷却控制系统开发

3．1 超快速冷却控制系统功能设计

3．1．1 数据采集和处理

3．1．2 恒压力控制

3．1．3 集管流量控制

3．1．4 报警功能

3．1．5 跟踪和样本号

3．2 超快速冷却控制系统配置与组成

3．2．1 PLC及其附件

3．2．3 软件及系统结构

3．3 超快速冷却系统监控画面设计

3．3．1 HMI画面的通讯

3．3．2 HMI画面的设计

3．4 超快速冷却系统控制设计

3．4．1 PID控制基础

3．4．2 系统恒压PID控制设计

3．4．3 集管流量PID控制设计

3．4．4 带钢微跟踪计算

3．4．5 带钢位置跟踪及样本号的计算方法

3．6 本章小结

第4章 超快速冷却控制系统的实现和效果分析

4．1 超快速冷却控制系统的实现

4．1．1 恒压PID控制的实现

4．1．2 集管流量PID控制的实现

4．1．3 数据采集的PLC实现

4．1．4 报警功能的PLC实现

4．1．5 框架抬起／落下控制实现

4．1．6 其他开闭阀的控制

4．2 轧后冷却系统监控画面的实现

4．2．1 轧后冷却控制系统主画面

4．2．2 轧后冷却控制系统二级计算画面

4．2．3 轧后冷却控制系统集管状态画面

4．2．4 轧后冷却控制系统手动测试画面

4．3 超快速冷却控制系统应用效果分析

4．3．1 供水系统实际应用效果

4．3．2 超快冷水压控制效果分析

4．3．2 超快冷集管流量控制效果分析

4．3．3 超快冷区域带钢位置跟踪效果分析

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

致谢