基于分布式多处理器控制的棒材穿水冷却系统的设计

摘要

棒材的生产正朝着连续化、高速化方向发展，这就决定了棒材在轧制后要能够实现快速冷却，以提高生产效率。目前应用穿水冷却技术实现棒材轧制过程中的冷却已得到业内的认可。不过传统的穿水冷却控制系统自动化程度较低，特别在中小型钢铁企业中，控制方式一般为单机开环控制，只能实现简单的单任务顺序控制，某些工序还需要人工操作，很难保证较高的控制精度和效率，更难满足棒材冷却控制的快速性和稳定性。
　　本文针对棒材穿水冷却工艺的原理、特点及工艺流程展开研究，分析穿水冷却过程中的核心控制因素，即冷却水的压力、温度及流量和棒材轧件在穿水前后的温度。结合目前分布式多处理器控制技术的发展状况，提出了棒材穿水冷却的分布式多处理器闭环控制方案。这种控制方式结合了分布式控制和多处理器的优点，将分布式多处理器的思想应用于棒材穿水冷却系统中，设计了棒材穿水冷却控制系统的体系结构。通过对棒材穿水冷却控制环节的研究，对现场软硬件进行选型设计；并通过西门子PLC编程软件STEP7完成了棒材穿水冷却闭环控制系统的程序设计；通过西门子组态软件WINCC设计了监控系统。棒材穿水冷却分布式多处理器闭环控制系统可以根据穿水后轧钢的温度来对系统进行闭环控制，实现棒材穿水后温度控制在较合理的范围内，保证了棒材的高质量生产。
　　通过与传统棒材穿水冷却控制系统以及分布式多处理器闭环控制系统的上位机监控显示轧后温度的稳定性分析，说明了基于分布式多处理器控制的棒材穿水冷却系统设计的可行性，不但使控制系统的稳定性和可靠性得到提高，同时还实现了控制系统的快速响应，减少了过多的人工干预，提升了棒材的冷却精度。

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1绪论

1.1概述

1.2国内外研究现状

1.3课题研究的目的和意义

1.4课题研究的主要内容

2棒材穿水冷却系统的工艺研究

2.1棒材穿水冷却系统的工艺

2.2棒材穿水冷却工艺控制因素

2.3本章小结

3分布式多处理器控制系统设计

3.1多处理器控制概述

3.2分布式多处理器系统

3.3基于分布式多处理器控制的棒材穿水冷却系统体系结构设计

3.4本章小结

4棒材穿水冷却闭环控制系统的设计

4.1棒材穿水冷却工艺过程的控制环节

4.2系统硬件的选型设计

4.3PLC控制柜的选型与设计

4.4穿水冷却控制系统的程序设计

4.5本章小结

5上位机监控系统的设计及应用

5.1上位机监控系统概述

5.2设计的监控画面及应用效果分析

5.3本章小结

6结论与展望

6.1主要研究工作

6.2展望

参考文献

硕士研究生学习阶段发表的论文

附录1 棒材温度自动控制程序

附录2 水泵的变频启动程序

致谢