基于PLC的RH精炼炉自动控制系统研究

摘要

炼钢生产线对生产的成本控制以及生产节奏要求越来越高，轧钢生产线对钢水的质量要求不断提高，对钢水的温度控制以及碳含量也提出了新的要求。在这种背景下，传统的钢包精炼生产工艺已经不适应新形势下的生产需要，这就要求新的、高可靠的、控制钢水温度准确命中的、能实时预测成分的、成本控制合理的钢包精炼自动控制系统。
　　RH（Ruhrstahl Heraeus）系统设备是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺装备，广泛用于钢水的脱碳、脱氧、脱气、升温、成分调整及超低碳钢冶炼等方面。通过真空装置脱碳，钢中碳、氧可同时降低而得到纯净的钢水，而且脱氧用铝可最终降低到1kg/T钢以上；使得钢水纯净度得到很大提高，在高真空环境下，可以有效的去除钢水中的各种气体杂质从而净化了钢水；转炉脱碳只能达到0.035％左右，再次降低会很困难，然而在真空状态下，低碳、超低碳钢将不再困难。
　　本文以正常运行工况下RH系统为研究对象，对该工况下的RH精炼炉自动控制系统进行了研究。主要研究工作如下：
　　(1)对RH精炼炉工艺进行分析，对过程控制技术、可编程控制技术、Step7编程软件、WinCC监控软件进行研究，针对莱钢RH真空生产工艺控制要求和生产机械设备控制要求，提出了基于PLC（Programmable Logic Controller)的RH精炼炉自动控制系统的控制方案，包括钢包台车行走控制、钢包台车液压升降控制、真空泵系统控制、顶枪系统、合金系统控制等的控制功能。
　　(2)阐述了基于PLC的自动控制系统的设计与实现，包括系统架构设计、基础自动化系统的设计与实现、过程计算机系统的设计与实现。
　　(3)对真空槽环流气体控制系统进行分析，提出了PID(Proportion Integration Differentiation)串级调节的控制方案，提高了RH真空槽环流气体的稳定性。
　　RH精炼炉自动控制系统已在莱钢实际应用，应用情况表明该系统是有效及可行的。

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目录

1 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的目标和内容

1.4 论文的组织结构及其章节编排

2 相关技术综述

2.1 过程控制技术

2.2 可编程控制器技术

2.3 Step7编程软件

2.4 WinCC监控软件

2.5 本章小结

3 RH精炼炉工艺及控制系统需求分析

3.1 RH精炼炉工艺分析

3.2 RH真空槽环流气体控制

3.3 控制系统功能性需求

3.4控制系统非功能性需求

3.5 本章小结

4 控制系统的设计与实现

4.1 架构设计

4.2 L1子系统的设计与实现

4.3 L2子系统的设计与实现

4.4真空槽环流气体PID控制的设计与实现

4.5 本章小结

5系统测试及应用

5.1系统测试

5.2 系统应用

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 进一步工作展望

参考文献

附 录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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