基于plc实现的热风炉自动控制系统++.pdf

2015级控制工程硕士研究生《先进过程控制》课程作业

题目：基于plc实现的热风炉自动控制系统

学生姓名：

学号：

任课教师：

2015.10.25

目录

1绪论

2热风炉的结构及原理

2.1热风炉结构

2.2热风炉工作原理

3热风炉控制系统总体方案设计

3.1控制要求

3.2测控参数

3.3控制系统总体方案

4热风炉自动控制系统设计

4.1

4.2

4.3

5总结

参考文献

一、绪论

高炉热风炉是给高炉燃烧提供热风以助燃的设备，是一种储

热型热交换器。国内大部分高炉均采用每座高炉带3至4台热风

炉并联轮流送风方式，保证任何瞬时都有一座热风炉给高炉送风，

而每座热风炉都按：燃烧-休止-送风-休止-燃烧的顺序循环生产。

当一座或多座热风炉送风时，另外的热风炉处于燃烧或休止状态。

送风中的热风炉温度降低后，处于休止状态的热风炉投入送风，

原送风热风炉即停止送风并开始燃烧、蓄热直至温度达到要求后，

转入休止状态等待下一次送风。热风炉是一个非线性的、大滞后

系统，影响热风炉的因素有很多，并且各种因素相互牵制，因此导

致它的控制过程非常复杂，很难用精确的数学模型描述。

在工业生产中，传统的DCS系统已经不能满足90年代

自动化过程控制系统的设计标准和要求，本控制系统中的硬

件设计采用西门子公司的SIMATICPCS7控制系统，它提供

了一个统一的、开放的技术平台，省掉了以往为将各个系统

连接在一起而必须花费大量的人力、时间进行接口编程、调

试的麻烦。在此基础上，根据热风炉控制系统的工艺要求，

本控制系统利用西门子公司提供的编程软件进行了程序设

计。

二、热风炉的结构及原理

1.热风炉的结构

热风炉是一个为工艺过程提供热风的完成燃烧过程与

传热过程的热工装置，其结构包含为燃料在其中燃烧的燃烧

装置，和气流在其中进行热量交换的传热装置。对于为高炉

提供热风的蓄热式热风炉而言，就必须有实现燃烧过程的燃

烧室与燃烧器，以及堆放能完成传热过程的蓄热体的蓄热室；

为了组织气流和实现气流过程的切换，实现气流分配的冷风

室和各种进出口与阀门也是必不可少的。另外，由于高炉所

需的热风具有一定的压力，为此一个能够承受压力的金属外

壳也是必须的。因此，热风炉就是一个在金属外壳内砌筑耐

火材料的承压容器。

图1.1

如图1.1的热风炉，由炉衬、燃烧室、蓄热室、炉壳、

炉篦子、支柱、管道及阀门等组成。燃烧室和蓄热室砌在同

一炉壳内，之间用隔墙隔开。

2.热风炉的工作原理

热风炉的工作原理为：在热风炉中煤气与空气在燃烧装

置中混合燃烧而产生高温烟气，并通过传热装置将其携带的

热量在其与蓄热体进行热交换的过程中传递到蓄热体中，一

定能够时间之后进行切换，通入冷鼓风，在其与蓄热体的热

交换过程中获得热量变成热鼓风而最后送需要的热利用置。

三、热风炉控制系统总体方案设计

3.1控制要求