高炉开铁口机自动控制系统的设计与实现

摘要

本文首先对开铁口机控制系统的应用背景、发展趋势进行了综述，然后结合当前国内外先进的开铁口机控制经验，开发设计了一套开铁口机自动控制系统。
　　在总体设计上，首先研究了开铁口机控制系统的总体结构与设计要求，然后根据开铁口机的基本结构和生产的工艺要求，分析了开铁口机的控制难点，确定了控制系统的软硬件、通讯、网络的设计方案;针对开铁口机进给速度和钻孔速度的控制复杂性，按照工艺要求，本系统设计采用了常规PID控制方法来实现开铁口机进给速度和钻孔机构速度的调节，通过现场运行调试，采用工程整定法进行PID参数整定。
　　硬件设计上，首先对系统硬件的选择、组态和控制要求做了详细的阐述，然后根据控制要求选用了施耐德公司的Quantum系列PLC来实现现场数据采集、逻辑运算、控制联锁、数据处理及输出执行指令等功能;其次分析研究了PID参数的调节过程与工艺要求，确定了PID控制模块的PLC程序结构。
　　软件设计上，首先总结了系统编程软件的应用和开发过程，然后根据控制系统的控制策略要求设计开发了通讯系统、旋转速度和钻孔结构速度的PLC程序;其次按照旋转和钻孔机构控制的控制策略与PID控制模块结构的设计要求，设计开发了速度PID控制模块程序，实现了进给速度和钻孔机构速度的调节;最后根据控制工艺要求，设计了锤击等级调节程序，在钻孔速度和进给速度的调节阀开度到达最大而硬点仍然存在的情况下，按锤击等级从小到大的顺序投入锤击动作辅助进给机构进行开口作业。
　　本文设计的控制系统已投入高炉开铁口机实际生产，运行结果表明，系统运行稳定可靠、控制精度和生产效率高。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 高炉开铁口机控制系统研究的背景和意义

1．1．1 高炉开铁口机控制系统研究的背景

1．1．2 高炉开铁口机控制系统研究的意义

1．2 国内外高炉开铁口机的应用状况

1．3 国内外高炉开铁口机控制系统发展状况

1．4 本文所做的主要工作

第2章 开铁口机自动控制系统的总体设计

2．1 开铁口机自动控制系统工艺及功能需求

2．1．1 开铁口机自动控制系统工艺过程

2．1．2 开铁口机自动控制系统功能需求

2．1．3 开铁口机自动系统的工艺参数

2．2 开铁口机自动控制系统结构设计

2．2．1 自动控制系统总体结构

2．2．2 PLC系统结构设计

2．2．3 通信系统结构设计

2．3 开铁口机速度控制方案的选定

2．3．1 开铁口机旋转速度控制方案

2．3．2 钻孔机构控制方案

2．4 本章小结

第3章 控制系统的硬件设计

3．1 下位机设计选用

3．1．1 PLC简介

3．1．2 PLC特点

3．1．3 PLC选型

3．2 PLC硬件组态

3．2．1 模块总体结构设计

3．2．2 PLC输入输出信号连接

3．3 速度控制方法的选定

3．3．1 PID控制原理

3．3．2 PID控制器概述

3．3．3 PID参数整定方法

3．3．4 PID控制模块结构设计

3．4 本章小结

第4章 控制系统的软件设计与程序实现

4．1 PLC程序总体结构设计

4．1．1 PLC编程软件简介

4．1．2 Concept3.0软件程序设计环境

4．1．3 PLC输入输出点的统计

4．1．4 变量定义

4．2 PLC程序实现

4．2．1 通讯中断程序设计

4．2．2 旋转向前程序设计

4．2．3 钻孔机构程序设计

4．3 本章小结

第5章 控制系统的调试及系统性能评估

5．1 系统的离线调试及仿真‘

5．1．1 PLC控制系统硬件

5．1．2 现场仪表和执行机构

5．1．3 软件调试

5．1．4 系统仿真

5．2 系统的在线调试

5．2．1 控制系统单体调试

5．2．2 控制系统联动调试

5．3 控制系统性能评估

5．3．1 提高铁口深度和炉底中心点温度的稳定性

5．3．2 一次开铁口技术提高

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢