板坯结晶器冷却水控制系统的研究与实践

摘要

在连铸生产过程中，结晶器是连铸机的核心设备之一，结晶器的工作状况对板坯表面质量和连铸生产效率起着直接和重要的作用。
　　本文结合生产实践，从影响结晶器工作状况的各环节中选择了冷却水系统进行研究，从其对板坯表面质量的影响入手，对冷却水温度控制环节进行了认真的研究分析。针对传统PID在温度控制中表现出的不足与局限性，运用将模糊控制理论与传统PID控制相结合的方法对水温的控制效果加以改善，并借助现代工业控制方法和手段对控制系统进行研究与实现。为了保证控制信号、测量信号的可靠性和测量仪表的精度，本文从数据采集及滤波、仪表误差校验两个方面进行了研究和应用。
　　结晶器冷却水系统控制的主要参数有温度和压力，本文重点研究冷却水温度的控制。本系统温度控制环节包括:蒸汽换热器、冷却塔喷淋系统和冷却塔风机，其中换热器和喷淋水的控制均采用PID控制，控制器采用具有较强逻辑控制功能和运算功能的S7-400 PLC，根据工艺控制要求和先进的控制算法对各类信号进行控制和运算。本系统使用模糊PID对温度进行控制，对采集的现场信号进行滤波，为现场数字仪表建立误差表，对误差进行补偿，实现了对冷却水温度的准确控制。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究的目的及意义

1．2 国内外水温控制技术的研究现状

1．2．1 定值开关温度控制法

1．2．2 PID线性温度控制法

1．2．3 智能温度控制法

1．3 存在的主要问题

1．4 本文主要工作

第2章 结晶器冷却系统工艺

2．1 连铸工艺

2．2 连铸主要工艺设备

2．3 结晶器冷却系统工艺

2．3．1 开放式工业水循环冷却系统

2．3．2 结晶器密闭循环冷却系统

2．4 冷却系统主要工艺设备

2．4．1 闭式冷却塔

2．4．2 换热器

2．4．3 变频补水设备

2．5 冷却系统的参数控制

2．5．1 循环水温度控制

2．5．2 循环水压力控制

2．6 本章小结

第3章 冷却水控制系统

3．1 引言

3．2 控制系统总体结构

3．3 温度控制系统

3．3．1 喷淋水系统

3．3．2 冷却风机

3．3．3 换热器

3．4 可编程控制器

3．5 通讯传输

3．6 信号及仪表

3．6．1 现场信号类型

3．6．2 现场信号采集设备

3．6．3 信号的干扰及仪表测量精度

第4章 冷却水温度控制方法研究

4．1 冷却水温度控制方法

4．1．1 常规PID控制方法

4．1．2 模糊PID控制方法

4．1．3 模糊PID控制器设计

4．1．4 控制方法的仿真

4．1．5 改进模糊PID控制的方法

4．2 数据采集及滤波算法

4．3 误差校正方法

4．3．1 分段线性化法

4．3．2 一元线性回归法

4．3．3 非线性回归法

4．3．4 本系统所采用的校正方法

第5章 系统调试及运行

5．1 离线调试

5．1．1 系统硬件调试

5．1．2 现场仪表和执行机构调试

5．1．3 软件调试

5．2 在线调试

5．3 系统运行情况

5．4 本章小结

第6章 结论及展望

参考文献

致谢