过程控制系统设教程方案.doc

过 程 控 制 工 程 课程设计 课程设计名称 ：步进式加热炉系统控制 2013 年 12 月至2014 年 1 月 专 业 ：测控技术与仪器 班 级 ：仪 1041 学生姓名 ：周 林 海 指导老师 ：聂 建 华 摘要：本文通过了解不步进式加热炉的生产工艺及影响因素，确定了燃料燃烧控制系统、温度控制系统和炉膛压力控制系统的控制方案，并对控制规律及参数进行选择，基于过程控制理论和S7-300进行控制设计。主要介绍关于组态画面的设计和仿真，通过组态画面的显示可以清楚地观察和记录不同变量的数据情况。对现场的设备进行模拟，方便操作人员的工作，实现了加热炉安全、高效的运行。 任务:组态设计和仿真。 目录 一、步进式加热炉工艺流程及控制简介 ………………………………… 3 二、PLC系统硬件选型与系统连接………………………………………… 7 三、煤气/空气流量控制、加热炉的炉温控制、炉压控制技术方案 3.1煤气/空气流量控制系统设计…………………………………… 15 3.2炉温的控制系统设计……………………………………………… 16 3.3炉膛压力的控制系统设计………………………………………… 19 四、步进式加热炉控制系统的软件设计 4.1 软件系统介绍…………………………………………………………20 4.2 步进式加热炉控制系统的监控显示画面………………………22 4.3 系统流程图……………………………………………………………23 五、附录………………………………………………………………………… 26 附录A 附录B 一、步进式加热炉工艺流程 ⒈步进式加热炉简介 ⑴步进式加热炉 步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。 炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。 　 和推送式连续加热炉相比，步进式炉具有以下优点： 可以加热各种形状相比的料坯，特别适合推送式炉不便加热的大板坯和异型坯。 生产能力大，炉底强度可以达到800-100kg/m2 h,与推送式炉相比，加热等量的料坯，炉子长度可以缩短10%-15%。 炉子长度不受推送比的限制，不会产生拱料、粘连现象。 炉子的灵活性大，在炉长不变的情况下，通过改变料坯之间的距离，就可以改变炉内料块的数目，适应产量变化的需要。而且步进周期也是可调的，如果加大每一周期前进的步距，就意味着料坯在炉内的时间缩短，从而可以适应不同金属加热要求。 单面加热的步进式炉没有水管黑印，不需要均热床。两面加热的情况比较复杂，对黑印的影响要看水管绝热良好与否而定。 由于坯料不在炉底滑道上滑动，料坯的下面不会有划痕。推送式炉由于推力震动，使滑道及绝热材料经常损坏，而步进式炉不需要这些维修费用。 轧机故障或停轧时，能踏步或将物料退出炉膛，以免料坯长期停留炉内造成氧化和脱碳。 可以准确计算和控制加热时间，便于实现过程自动化。步进式存在缺点和同样生产能力的推送式炉相比，造价高15%-20%；其次步进式炉（两面加热的）炉底支撑水管较多，水耗量和热耗量超过同样生产能力的推送式炉。经数据表明，在同样小时产量下，步进式炉的热耗量比推送式炉高160KJ ⒉步进式加热炉的结构 ⑴步进式加热炉结构图 (2)炉底结构： 从炉子结构看，步进式加热炉分为上加热步进式炉、上下加热步进式炉、双步进梁步进式炉等。 上加热炉只有上部有加热装置，固定梁和移动梁是耐热金属制作的，固定炉底是耐或材料砌筑的。这种炉子几乎没有水冷结构，所以热耗较低，只能单面加热，用于较薄钢坯的加热。 与推进式加热炉一样，为了满足加大钢坯的需要，步进式加热炉也发展了以下的加热方式，出现了上下加热的步进式加热炉。结构图如图（2） . 此炉底是架空的，可以实现双面加热，钢坯没有紧靠在一起，也可以看成是四面受热。下加热一般只能用侧烧，上加热可以用轴向端烧嘴，也可以用侧烧嘴或炉顶端烧嘴供热。考虑到轴向烧嘴火焰沿长度方向的温度分布和各段温度的控制，某些大型步进式炉有明显的炉顶压下，而下加热段设有端墙，以免各段温度之间相互干扰。因此这样的步进式炉子长度温度调节有更大的灵活性。如果炉子宽度较大，火焰长度又较短时，可以在炉顶上安装平焰烧嘴。 (3)传动机构： 步进式加热炉的传动机构分为机