基于工业以太网的高炉自动化控制系统设计

摘要

本文主要论述了马钢(合肥)有限责任公司3＃380m3高炉炼铁生产过程各子系统的电气及仪表自动化控制系统的硬件设计，网络结构及通讯协议，重点给出了系统功能的实现方法和控制软件的设计。 整个高炉自动化控制系统由PLC控制站、WinCC监控站和工业以太网组成，各子系统PLC通过工业以太网相连，构成一个分布式的自动化控制系统。 根据高炉生产的工艺要求，计算机控制系统采用SIEMENS公司S7-300系列的PLC和研华工业控制计算机(IPC)构成了高炉监控系统。主要完成高炉本体和热风炉参数采集、热风炉的燃烧和换炉控制、卷扬上料控制。上位机监控软件以WinCC6.0组态软件为开发工具，设计了系统的监控画面，并编制了相应的监控程序，实现了对现场过程数据的动态监视功能、历史数据的归档功能、异常信号的报警功能、现场操作的指导功能和对生产过程的控制功能等。界面友好，易于操作。 自系统投运以来，运行安全可靠，操作和维护简单，控制效果良好，提高了企业的生产能力和产品质量、降低了生产成本和工人劳动强度。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

致谢

第一章绪论

1.1概述

1.2高炉计算机控制的发展现状和预测

1.3课题背景

1.4系统功能概述

1.5文章主要工作

第二章高炉炼铁生产工艺流程

2.1高炉炼铁工艺过程的复杂性

2.2高炉炼铁生产基本流程

2.3高炉本体系统

2.4热风炉燃烧和送风系统

2.4.1热风炉的工作状态

2.4.2热风炉的燃烧策略

2.4.3热风炉的换炉送风操作

2.5高炉卷扬上料系统

2.5.1主卷扬操作制度

2.5.2探尺操作制度

第三章控制系统实施方案

3.1系统设计指导思想

3.2控制系统总体设计方案

3.3 SIMATIC NET工业以太网通讯

3.3.1 SIMATIC NET工业以太网简介

3.3.2 SIMATIC NET工业以太网重要性能

3.3.3高炉计算机控制系统网络通讯

3.4系统硬件配置

3.4.1高炉本体及热风炉数据采集系统硬件配置

3.4.2热风炉燃烧和送风控制系统硬件配置

3.4.3高炉卷扬上料控制系统硬件配置

第四章各子系统主要工艺控制方案及软件设计

4.1西门子PLC及编程软件STEP-7简介

4.2高炉本体及热风炉数据采集系统的软件设计

4.3热风炉的燃烧控制

4.3.1热风炉燃烧的烟气氧含量串级比例控制法

4.3.2热风炉燃烧温度串级控制法

4.4热风炉的换炉和送风控制

4.4.1热风炉的换炉控制

4.4.2热风炉的热风温度控制

4.4.3热风温度的PID调节

4.4.4系统仿真结果

4.5高炉卷扬上料控制

4.5.1料批控制

4.5.2编码器功能原理

4.5.3料车位置控制

4.5.4卷扬系统保护

第五章高炉炼铁自动化人机界面设计

5.1工业监控组态软件WinCC

5.2监控画面要求

5.3高炉本体监控系统软件设计

5.3.1高炉本体监控画面概况

5.3.2高炉本体监控软件实现功能

5.3.3高炉工艺流程画面

5.4热风炉监控软件设计

5.4.1热风炉工艺流程图

5.4.2热风炉燃烧和送风系统图

5.5卷扬上料监控软件设计

第六章结束语

参考文献

硕士期间发表论文