双极串联式电渣炉控制系统设计与控制算法研究

摘要

随着市场对高品质精细钢材的需求不断增加,电渣重熔工艺更广泛应用在生产实践中,其技术得到了更大的创新和发展,工艺也日渐成熟。作为一种二次精炼冶金技术,双极串联技术在电渣重熔冶金中的应用使其具有新的特点。其双极串联的供电回路,使电渣炉的功率因素可以提高到0.9左右,在很大程度上提高了效率,减少了电耗。
　　 本课题以实际工程项目的设计为背景,首先对双极串联式电渣炉的生产工艺特点和设备情况进行了介绍,尤其是对其双极串联的供电回路进行了分析。针对该电渣炉的特点,确定控制方案,并对其控制系统进行软硬件组态设计。采用西门子公司的PLCS7-200及K-TP178Micro触摸屏分别作为控制系统的下位机和上位机人机接口,在实现系统控制功能、满足生产要求的同时,降低了一次性投入成本,性价比高。
　　 由于双极串联式电渣炉是个多变量、非线性、强耦合、时变及随机干扰较强的系统,其数学模型难以确定。为了追求控制效果的进一步完善,对控制系统中的关键控制器进行算法研究。采用模糊自整定控制器对PID控制器的KP,KI和KD参数进行在线整定,以适应生产过程中出现的各种情况。本课题中对PID参数模糊自整定控制器的设计进行了分析研究,为以后电渣炉控制系统的模糊控制器设计做了一定的准备工作,具有实践指导意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 电渣重熔技术原理

1.2 电渣重熔技术的发展历程

1.2.1 电渣重熔技术的发展

1.2.2 双极串联式电渣重熔

1.3 模糊控制技术

1.3.1 模糊控制的产生与发展概况

1.3.2 模糊控制的改进方法

1.4 任务和目标

第二章 双极串联式电渣炉工艺和设备

2.1 双极串联式电渣冶金介绍

2.1.1 双极串联式电渣冶金的优点

2.1.2 双极串联式电渣冶金的供电特点

2.1.3 双极串联式电渣炉供电回路等效分析

2.2 双极串联式电渣冶金工艺概述

2.3 双极串联式电渣冶金工艺参数

2.3.1 双极串联式电渣冶金参数

2.3.2 双极串联式电渣基本控制参数

2.3.3 双极串联式电渣冶金的主要目标参数

2.4 双极串联式电渣重熔的操作流程

2.4.1 起弧化渣

2.4.2 正常熔炼

2.4.3 补缩填充

2.5 双极串联式电渣炉的主要机械设备

2.5.1 立柱和横臂

2.5.2 电极升降机构

2.5.3 电极夹持器

2.5.4 结晶器和底水箱

2.6 双极串联式电渣炉的主要电气设备

2.6.1 高压供电相关设备

2.6.2 低压控制柜

2.6.3 主要电气执行机构

2.7 本章小结

第三章 电渣炉自动控制系统设计

3.1 控制系统的主要控制功能

3.1.1 台车控制

3.1.2 化渣用石墨电极的升降控制

3.1.3 自耗电极升降控制

3.1.4 电极夹紧/放松控制

3.1.5 变压器励磁调压的控制

3.1.6 循环冷却水泵和排烟除尘风机的起停控制

3.1.7 有关故障报警的控制

3.2 控制策略

3.3 控制系统的硬件设计

3.4 控制系统功能的软件设计

3.4.1 下位机PLC软件设计

3.4.2 上位机触摸屏的软件设计

3.5 系统运行调试

3.6 本章小结

第四章 双极串联式电渣炉控制算法研究

4.1 常规PID

4.2 数字PID控制算法

4.2.1 位置式PID控制算法

4.2.2 增量式PID控制算法

4.2.3 数字PID控制算法实现方式比较

4.2.4 数字PID的改进

4.3 模糊控制

4.3.1 模糊控制的基本思想

4.3.2 模糊控制器设计方法

4.3.3 模糊化接口

4.3.4 知识库

4.3.5 推理机

4.3.6 解模糊接口

4.4 双极串联式电渣炉PID参数模糊自整定控制器的研究与设计

4.4.1 模糊化处理

4.4.2 模糊推理规则

4.4.3 解模糊

4.4.4 程序设计流程

4.4.5 仿真研究

4.5 本章小结

第五章 总结

参考文献

致谢