【正文】 比值控制系統(tǒng) 相組合。溫度控制器與煤氣流量控制器或空氣流量控制器構(gòu)成一個串級控制系統(tǒng)。設(shè)計的爐溫與流量的串級控制系統(tǒng)方框圖如圖 52。主控制器的輸出作為副控制器的給定值，副控制器的輸出去操縱控制閥，以實現(xiàn)對變量的定值控制。所以為了控制溫度，工藝上不但要求燃料量與空氣量成一定的比例，而且要求在溫度發(fā)生變化時，燃料與空氣的提降量有一定的先后次序，以保證空燃比的合理性及供熱區(qū)段溫度的可控性。這不僅實現(xiàn)了比較精確的流量比值，而且也確保了兩物料總量基本不變，這是它的一個主要特點。 煤氣 /空氣流量控制 系統(tǒng)設(shè)計 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是為了克服單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)主流量不受控，生產(chǎn)負(fù)荷在較大范圍內(nèi)波動的不足而設(shè)計的。 五 、 煤氣 /空氣流量控制、 加熱爐的爐溫控制、 爐壓控制技術(shù)方案 14 控制方案 步進(jìn)式加熱爐的熱工制度主要包括 :溫度制度、燃料燃燒制度和爐壓制度等。它也可以監(jiān)視設(shè)備，通過指令窗口發(fā)送指令，記錄報警及其它事項和確認(rèn)報警 ，以 方便維護(hù)人員維修。CENTUMCS3000 與橫河以往的系統(tǒng)可通過總線轉(zhuǎn)換單元 ,方便地連接在一起，實現(xiàn)對既有系統(tǒng)的監(jiān)視和操作，保護(hù)用戶投資利益。支持多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)以便適應(yīng)未來的擴(kuò)充需要。 DCS 系統(tǒng)主要有現(xiàn)場控制站（ I/O 站）、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、人機接口單元 、通用計算機接口、 操作員站 （ OPS）、工程師站 （ ENS）、機柜、電源等組成。由于 DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺計算機上實現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯設(shè)計，因此某一臺計算機出現(xiàn)的故障不會導(dǎo)致系統(tǒng)其他功能的喪失。 PLC 的 I/O 地址分配 表 31 I/O 地址分配表 輸 入 信 啟動按鈕 停止按鈕 急停按鈕 11 號 手動操作 自動操作 鋼坯進(jìn)入加熱爐的信號 鋼坯出加熱爐的信號 輸 出 信 號 手動方式運行 自 動方式運行 燃料閥 空氣閥 噴嘴接觸器 燃料機接觸器 鼓風(fēng)機接觸器 預(yù)熱段燃料閥 預(yù)熱段空氣閥 加熱段燃料閥 加熱段空氣閥 均熱段燃料閥 均熱段空氣閥 預(yù)熱段報警 加熱段報警 均熱段報警 煙道百葉窗 爐膛壓力報警 DCS 選型 DCS（ Distributed Control System） 是 分散控制系統(tǒng)的簡稱，國內(nèi)一般習(xí)慣稱之為集散控制系統(tǒng)。 6 個獨立的 30kHz高速計數(shù)器， 2 路獨立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。本機 集成 14 輸入 /10 輸出共 24 個數(shù)字量 I/O 點。 S7300 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能 ， 使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。其模塊化結(jié)構(gòu)、易于實現(xiàn)分布式的配置以及性價比高、電磁兼容性強、抗震動沖擊性能好，使其在廣泛的工業(yè)控制領(lǐng)域中，成為一種既經(jīng)濟(jì)又切合實際的解決方案。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。它可以取代傳統(tǒng)的繼電器完成開關(guān)量的控制 , 比如 ,將行程開關(guān)、按鈕開關(guān)、無觸點開關(guān)或敏感元器作為輸入信號 , 輸出信號可控制電 動閥門、開關(guān)、電磁閥和步進(jìn)電機等執(zhí)行機構(gòu)。實際上，主變送器放大倍數(shù)符號一般情況下都是“正”的，再考慮副回路視為一放大倍數(shù)為“正”的環(huán)節(jié)，因此，主控制器的正、反作用實際上只取決于主對象放大倍數(shù)的符號。對于副 回路可將它視為一放大倍數(shù)為“正”的環(huán)節(jié)來看待?？紤]問題的出發(fā)點仍與單回路控制系統(tǒng)相同，即為了使副回路構(gòu)成一個穩(wěn)定的系統(tǒng)，副環(huán)內(nèi)所有各環(huán)節(jié)放大倍數(shù)符號的乘積應(yīng)為“正”。 判別準(zhǔn)則：只要控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)規(guī)定符號的乘積為正，則該系統(tǒng)是一負(fù)反饋系統(tǒng)。因為在一個控制系統(tǒng)中，除了控制器外，其它各個環(huán)節(jié) (被控對象、測量變送據(jù)、執(zhí)行器 )都有各自的作用方向。 在爐膛壓力單回路控制系統(tǒng)中壓力調(diào)節(jié)通道滯后較小、負(fù)荷變化不大，控制要求不高，被控變量只要控制在微正壓即可，允許它在一定范圍內(nèi)有余差，所以壓力控制器應(yīng)選用比例控制規(guī)律（ P）。然而副環(huán)是一個隨動系統(tǒng)，它的給定值隨主控制器輸出的變化而變化，為了能快速、 精確地跟隨主控制器的輸出而變化 ，副控器最好不帶積分作用，因為積分作用會使跟蹤變得緩慢，當(dāng)選流量作為副參數(shù)時，為保穩(wěn)定， P 較大，可引入積分，即采用 PI，以增強控制作用；副控制器的微分作用也是不需要的，因為當(dāng)副控制器有微分作用時，一旦主控制器的輸出稍有變化，控制閥就將大幅度地變化，這對控制也是不利的。適合于調(diào)節(jié)通道時間或容量滯后較大、負(fù)荷變化大、對控制質(zhì)量要求較高的場合。它適用于調(diào)節(jié)通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、被控變量又不允許有余差的場合。比例控制器適用于調(diào)節(jié)通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、控制要求不高、被控變量允許在一定范圍內(nèi)有余差的場合。它能較快地克服擾動的影響， 過渡過程時間短。擔(dān)負(fù)著整個控制系統(tǒng)的“指揮”工作，正確地選用控制器，可以大大改善和提高整個過程控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。當(dāng)鋼坯 被 輸送到 出爐位置，且已達(dá) 到 所要求的 出爐溫度， 當(dāng) 接到允許出鋼信號時， 鋼坯加熱結(jié)束，由 出料懸臂輥道從出料爐門送出，送往軋機進(jìn)行軋制。鋼坯位于固定梁上，移動梁反復(fù)地進(jìn)行上升、前進(jìn)、下降、后退的矩形運動，移動梁的每一個循環(huán)運動帶動鋼坯在爐前進(jìn)一步，而且保證鋼坯沒有任何滑動。 關(guān)于加熱工藝，爐子被劃分成“區(qū)”。 進(jìn)料端為預(yù)熱段，爐 氣 溫 度 較低 ， 其作用在于 充分 利用爐氣熱量， 給進(jìn)爐板坯預(yù)熱到一定溫度， 以提高爐子的熱效率。 在鋼鐵企業(yè)中，軋鋼系統(tǒng)的各種加熱爐是能源消耗大戶，如何在滿足軋機對鋼坯溫度性能要求的情況下，最大限度地提高加熱爐的熱效率，降低能源消耗，這是當(dāng)前加熱爐專業(yè)及加熱爐控制專業(yè)的一個共同課題。 （ 2）了解對步進(jìn)式加熱爐的爐溫控制、煤氣 /空氣流量控制、爐壓控制等功能，完成控制方案設(shè)計。 二、 主要工作內(nèi)容及要求 （ 1）通過查閱文獻(xiàn)，了解步進(jìn)式加熱爐工藝流程。在鋼壞的上部爐膛和下部爐膛都設(shè)置燒嘴，因此爐底強度較高，適用于產(chǎn) 量很高的板壞或帶鋼軋前加熱。 一般情況下，加熱爐 沿爐膛長度方 向分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段 。 一般 用于加熱小斷面料坯的爐子只有預(yù)熱段和加熱段。其 生產(chǎn)過程如下： 對于步進(jìn)式加熱爐，鋼 5 坯的移動是通過固定梁和移動梁的周期運動來實現(xiàn)的。鋼坯 被送到加熱 爐外的上料輥道上 ， 經(jīng)過測長后，從裝料爐門 進(jìn)入爐內(nèi)，然后在爐內(nèi)懸臂輥道上進(jìn)行對中定位，通過移動梁步進(jìn)機械 的 周期運動，一步步地 前進(jìn) 。 6 四、 PLC 系統(tǒng)硬件選型與系統(tǒng)連接 控制器的選擇 控制器是常規(guī)儀表控制系統(tǒng)中的核心環(huán)節(jié)。 比例控制規(guī)律（ P）的特點是：控制器的輸出信號與輸入信號 (偏差 )成比例，即閥門的開度變化與偏差變化 有對應(yīng)關(guān)系。比例控制規(guī)律是最基本的控制規(guī)律，它既可以單獨采用，又可以與其他控制規(guī)律結(jié)合在一起用，具有結(jié)構(gòu)簡單，整定方便的優(yōu)點。具有比例積分控制規(guī)律的控制器稱為比例積分控制器 ， 比例積分控制規(guī)律是一種應(yīng)用最為廣泛的控制規(guī)律。把具有比例、積分、微分控制規(guī)律的控制器稱為 PID 控制器，又稱三作用控制器，比例積分微分控制規(guī)律綜合了多種控制規(guī)律的優(yōu)點，是一種比較理想的控制規(guī)律。溫度是主變量，為了主變量的穩(wěn)定，主控制器必須具有積分作用， 它 的控制通道時間或容量滯后較大、負(fù)荷變化大、對控制質(zhì)量要求較高， 在 這種情況下，為保證主變量的控制精度， 故溫度控制器應(yīng)選用比例積分微分控制規(guī)律 (PID)。 在比值控制系統(tǒng)中流量的控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、被控變量又不允許有余差，所以流量控制器應(yīng)選用比例積分控制規(guī)律 (PI)。控制器設(shè)置正、反作用的目的是為了適應(yīng)不同被控對象，實現(xiàn)閉環(huán)負(fù)反饋控制的需要。 假設(shè)對控制系統(tǒng)中的各環(huán)節(jié)作如下規(guī)定： 1．控制器工作于正作用方式為“ — ”，工作于反作用方式為“ 十 ”； 2．執(zhí)行器的閥門開度隨控制器輸出信號的增加而增大 (氣開式 )為“ 十 ”；隨控制器輸出信號的增加而減小 (氣關(guān)式 )為