热风炉燃烧智能控制系统研究

摘要

热风炉是炼铁生产的重要设备之一，它具有风温高、投资少和易维护等优点，近年来，热风炉技术不断发展，热风炉风温控制水平也有了明显的提高，对高炉冶炼具有非常重要的意义。
　　 本文以与高炉配套的3座蓄热式热风炉为背景，结合蓄热式热风炉的工艺流程和控制要求，提出并设计了热风炉控制系统的总体方案。介绍了采用SIEMENS的PCS7过程控制系统，并通过对现场控制点数的分析，确定了过程控制站和远程控制站相关模块的选择。设计了由PCS7组成的高炉热风炉控制系统。
　　 主要针对热风炉燃烧过程的温度动态变化和不易实现实时控制的特征，重点研究了热风炉的燃烧控制方法。在分析模糊控制的原理及其分类的基础上设计了模糊控制器，完成了热风炉燃烧智能控制系统的设计，并与PID控制效果进行了仿真对比。
　　 另外，根据热风炉工艺对计算机监控系统的要求，以组态软件WinCCV6.0为开发工具，设计了热风炉系统的监视与控制画面，使系统具备了对现场过程数据的动态监视功能、历史数据归档功能、异常信号报警功能、现场操作指导功能和对生产过程的控制功能等。

目录

文摘

英文文摘

引言

1 绪论

1.1 热风炉控制系统研究现状及存在问题

1.1.1 国内现状

1.1.2 国外现状

1.2 热风炉燃烧智能控制系统的研究目的和意义

1.3 本文主要工作及内容安排

2 热风炉结构及工作原理

2.1 热风炉的结构组成

2.2 热风炉的工作原理

2.3 热风炉燃烧制度及控制方式

2.3.1 热风炉燃烧制度

2.3.2 热风炉燃烧控制方式

3 热风炉燃烧控制系统总体设计

3.1 控制系统总体结构

3.2 硬件系统

3.2.1 上位机

3.2.2 控制系统PLC的硬件构成

3.2.3 控制系统的通迅方案

3.3 软件系统

3.3.1 PLC项目设计过程

3.3.2 STEP7的主要程序块

3.3.3 PLC的网络组态图

3.3.4 程序设计

3.3.5 自动换炉程序FC20的编程思想

4 热风炉燃烧智能控制系统设计

4.1 智能控制理论概述

4.1.1 模糊控制的基本原理

4.1.2 模糊控制器设计的基本方法

4.1.3 常用的模糊控制器类型

4.2 热风炉燃烧智能控制系统设计

4.2.1 快速燃烧期控制策略

4.2.2 蓄热期控制策略

4.2.3 切换控制器的设计

4.3 仿真研究

4.3.1 热风炉蓄热期拱顶温度PID控制仿真研究

4.3.2 热风炉蓄热期拱顶温度模糊控制仿真研究

4.3.3 蓄热期拱顶温度模糊自整定PID控制仿真研究

4.3.4 热风炉蓄热期废气温度模糊控制仿真研究

5 热风炉监控系统设计

5.1 工业监控组态软件WinCC概述

5.2 热风炉检测及控制参数

5.3 上位机监控系统设计

5.3.1 WinCC运行密码保护

5.3.2 热风炉过程检测变量

5.3.3 热风炉监控画面设计

结论

参考文献

附录A PLC功能块

在学研究成果

致谢