高炉上料配料控制系统的设计与实现

摘要

近年来，在工业生产中，高炉冶炼中所需要的原料有很多，但工艺要求它们要以准确的重量和配比添加到高炉中，才能确保高炉反应以高质量进行。传统的高炉冶炼手工操作方式已远远跟不上时代发展，急需一种准确、快速、灵活的方式进行配料。高炉上料配料系统的生产方式经历了从采用人工经验的估量式生产到简单的计量式低精度生产，再到现在的高精度计量式生产这三个过程，自动化程度也越来越高。
　　本文在总结目前上料配料系统成功经验的基础上，针对其存在的问题，主要做了以下几个方面的研究工作:概述了高炉上料配料控制系统的应用领域及其国内外的发展现状，强调了开发高精度动态配料控制系统的重要性;简单介绍了高炉上料配料系统的工艺过程，并详细分析了高炉上料配料控制系统的组成结构。为便于产品化，本文应用系统工程的方法，首先对高炉上料自动控制系统进行市场需求分析，并在此基础上进行了系统的总体设计，分别对控制系统上位机监控系统、下位机控制系统进行了较为详细的设计，使该系统不但能适应当前大多数配料系统的需求，而且还为以后的推广应用奠定了良好的基础.另外，针对配料系统行业的控制难点—落差控制做了大量的研究工作，对落差的产生及影响做了详细的分析和研究，并提出了有效的模糊PID控制策略，提高了落差控制的鲁棒性。实践证明了该控制策略的有效性。此外，在设计的基础上，对整个系统进行了开发，并给出了一些开发结果。最后在总结全文研究工作的基础上，指出了高炉上料配料系统今后的发展方向.

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外高炉配料控制系统发展现状综述

1．3 从配料系统总体控制方式分析现状

1．4 本文主要内容

第2章 高炉配料生产过程工艺简介及总体设计

2．1 高炉上料配料系统工艺过程简介

2．2 高炉上料配料控制系统的组成

2．3 控制系统总体设计

2．3．1 高炉上料配料控制要求

2．3．2 高炉上料配料控制系统总体设计

2．4 本章小结

第3章 开发工具简介

3．1 PLC简介

3．1．1 PLC的发展历程

3．1．2 PLC的构成

3．1．3 上位机选型

3．1．4 PLC模块配置

3．2 Intouch8．0人机对话程序

3．3 Concept内部控制程序应用软件

3．4 本章小结

第4章 控制系统的实现

4．1 控制系统上位机监控程序设计

4．2 控制系统下位机控制程序设计

4．2．1 配料程序

4．2．2 给料机程序

4．2．3 数据通信程序

4．3 本章小节

第5章 配料落差分析及其模糊PID控制算法

5．1 落差变化的原因

5．1．1 料仓结构和上料方式对落差的影响

5．1．2 物料性质对落差的影响

5．1．3 检测仪表对落差的影响

5．1．4 电气转换装置及气压等外界环境对落差的影响

5．1．5 影响落差的原因总结

5．2 常用的落差控制的方法

5．2．1 多料门上料法

5．2．2 落差修正法

5．2．3 变速控制法

5．2．4 定值补偿法

5．2．5 点动补偿法

5．2．6 超量扣称法

5．3 称重控制器的常用落差修正方法

5．4 落差的模糊PID控制方法

5．4．1 模糊控制系统

5．4．2 传统PID控制原理

5．4．3 模糊PID控制

5．4．4 模糊PID控制器的设计

5．4．5 精确量的模糊化

5．4．6 控制规则设计

5．4．7 模糊推理和解模糊方法

5．5 仿真实验与结果分析

5．5．1 MATLAB简介

5．5．2 模糊PID控制算法仿真

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢