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高炉热风炉控制系统的设计与研究

作　者: 丁洪超
导　师: 俞立
学　校: 浙江工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 高炉热风炉 控制系统 燃烧控制 模糊控制 PLC
分类号: TF578
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


热风炉是高炉生产过程中的重要设备,提高风温是热风炉生产的主要目标,风温对生产成本、生铁质量和能耗方面影响较大,还会影响高炉的富氧、加湿和喷煤能力,风温对于高炉炼铁生产具有重要意义,高炉热风炉控制系统的设计与研究是提高热风炉热效率的重要手段。本课题来自宁波钢铁1#2500m3高炉的热风炉控制系统,该项目投产两年以来运行稳定,本文的主要工作和成果如下：1.在参阅了大量文献的基础上,对高炉热风炉的工艺流程、控制难点及常用的控制策略进行较为全面地阐述。2.针对高炉工艺系统三电一体化控制的要求,基础自动化采用西门子公司S7-400系列PLC设计,解决了大型高炉控制多系统、多型号共存的问题,网络结构简单。3.针对高炉生产的连续性特征,保证热风炉控制系统的可靠、连续、安全运行,设计基于硬件的双机热备冗余系统,采用事件同步机制,将硬件、软件和通讯等协同工作实现。4.针对燃烧过程优化控制问题,分析高炉热风炉燃烧过程特征,将传统热风炉燃烧过程的燃烧期和蓄热期细分为燃烧期、蓄热期和燃烧期与蓄热期之间的临界期,对每个温升区段制定相应的控制策略和规则表,进行独立模糊控制,形成分阶段模糊控制器设计研究成果。5.最后,对全文进行总结,并对进一步的研究提出一些展望。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 课题的意义与口的  10-11
  1.2 课题的研究现状与趋势  11-14
    1.2.1 国外热风炉优化控制方式  11-12
    1.2.2 国内热风炉优化控制现状  12-14
  1.3 高炉热风炉控制系统方案论证  14-16
    1.3.1 大型高炉热风炉燃烧过程分段模糊控制  14-15
    1.3.2 高炉热风炉控制系统基础自动化设计  15-16
  1.4 本文所作的工作  16-17
第2章 高炉热风炉控制系统设计  17-28
  2.1 热风炉系统工艺流程、装置、设备简介  17-19
    2.1.1 热风炉系统的主要技术参数  17-18
    2.1.2 热风炉系统的设备及特性参数  18-19
  2.2 基础自动化硬件配置  19-23
    2.2.1 西门子STEP7简介  20-21
    2.2.2 S7-400H硬件冗余系统介绍  21-23
  2.3 自动化功能描述  23-25
    2.3.1 控制方式的设定  23
    2.3.2 程序控制指令  23-24
    2.3.3 控制要求  24
    2.3.4 热风炉工作制度  24
    2.3.5 热风炉换炉时各阀动作程序  24-25
  2.4 过程检测和控制功能描述  25-28
    2.4.1 过程检测和控制数据采集  25
    2.4.2 过程控制功能描述  25-28
第3章 模糊控制原理及模糊控制器  28-38
  3.1 自动控制理论发展简史  28-29
  3.2 模糊控制理论  29-38
    3.2.1 模糊控制系统的组成  30
    3.2.2 模糊控制器的输入输出变量及其模糊化  30-33
    3.2.3 模糊控制规则的建立  33
    3.2.4 模糊关系与模糊推理  33-34
    3.2.5 模糊控制向量的模糊判决—"清晰化"  34-35
    3.2.6 模糊控制规则表  35-36
    3.2.7 实际控制量的确定  36
    3.2.8 控制算法的工程实现  36-38
第4章 高炉热风炉模糊控制器研究  38-56
  4.1 热风炉燃烧过程特征  38-41
  4.2 热风炉燃烧过程控制优化  41-44
    4.2.1 热风炉的燃烧控制技术应用现状  41-42
    4.2.2 热风炉的燃烧控制技术研究  42-44
  4.3 热风炉升温过程模糊控制器设计  44-56
    4.3.1 输入输出变量及其描述  45-46
    4.3.2 输入输出变量的模糊化  46-49
    4.3.3 烟气升温过程模糊控制规则  49-52
    4.3.4 模糊关系的求取  52-54
    4.3.5 模糊决策与实际控制量的确定  54-56
第5章 宁钢高炉热风炉控制系统的应用  56-66
  5.1 宁钢高炉热风炉控制系统的硬件配置  56-60
  5.2 宁钢高炉热风炉控制系统的软件编程  60-66
第6章 结论  66-67
  6.1 本文工作总结  66
  6.2 需要进一步改进之处  66-67
参考文献  67-69
致谢  69-70
攻读学位期间参加的科研项目和成果  70

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 炼铁 > 炼铁炉（高炉） > 热风炉
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