【正文】 。即在上位監(jiān)控站發(fā)出操作指令,通過PLC控制層的邏輯運(yùn)算,將上位監(jiān)控站發(fā)出的各種指令輸出到現(xiàn)場的設(shè)備,控制現(xiàn)場設(shè)備的工作,同時(shí)將現(xiàn)場設(shè)備當(dāng)前時(shí)刻的工作參數(shù),如水質(zhì)參數(shù)、流量、壓力、溫度、液位及運(yùn)行狀態(tài)等信息由現(xiàn)場上傳到上位監(jiān)控站上進(jìn)行顯示,并同時(shí)被送入系統(tǒng)創(chuàng)建的生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫,利用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),控制不同工藝參數(shù)的變化快慢和重要程度,達(dá)到優(yōu)化控制的目的。這就需要各種電氣設(shè)備密切配合,嚴(yán)格按照時(shí)序動(dòng)作。采用這種方式使得本系統(tǒng)具有運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、數(shù)據(jù)分布合理、操作速度快、人機(jī)界面友好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。HIS可以顯示各種畫面；如流程圖、控制組、趨勢、歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線等。CENTUMCS3000是以Windows為操作平臺，以開放式的結(jié)構(gòu)、靈活性和與現(xiàn)存系統(tǒng)兼容為特性的，可以以開放的、可靠的方式簡便的與信息系統(tǒng)相連，用于進(jìn)行監(jiān)視和控制工藝參數(shù)與工藝過程及信息交換的雙重化實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)，具有構(gòu)造大型實(shí)時(shí)過程信息網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以構(gòu)成多工段，多集控單元，全廠綜合管理與控制的綜合信息自動(dòng)化系統(tǒng)。底層漢化的軟件平臺具備強(qiáng)大的處理功能，并提供方便的組態(tài)復(fù)雜控制系統(tǒng)的能力與用戶自主開發(fā)專用高級控制算法的支持能力，易于組態(tài)，易于使用。DCS采用開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中各臺計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)方式通信，實(shí)現(xiàn)信息傳輸，當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí)，可將新增計(jì)算機(jī)方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下，幾乎不影響系統(tǒng)其他計(jì)算機(jī)的工作。DCS具有以下特點(diǎn)：（1）高可靠性。它是具有較強(qiáng)控制能力的控制器，該產(chǎn)品具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、可靠性高、操作性強(qiáng)、可維護(hù)性好、可擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 S7200的模塊選擇本設(shè)計(jì)選用西門子公司S7200系列PLC中的過程控制器CPU 224作為整個(gè)加熱爐控制系統(tǒng)的核心。該系統(tǒng)中配置了模擬量輸入/輸出模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、監(jiān)控模塊, 所有輸入/輸出模塊，全部采用光電隔離, 大大提高了系統(tǒng)抗干擾能力。S7200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。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(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)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(diǎn)開關(guān)或敏感元器作為輸入信號, 輸出信號可控制電動(dòng)閥門、開關(guān)、電磁閥和步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。實(shí)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(shí)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(diǎn)仍與單回路控制系統(tǒng)相同，即為了使副回路構(gòu)成一個(gè)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?yàn)樵谝粋€(gè)控制系統(tǒng)中，除了控制器外，其它各個(gè)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(gè)隨動(dòng)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?yàn)榉e分作用會使跟蹤變得緩慢，當(dāng)選流量作為副參數(shù)時(shí)，為保穩(wěn)定，P較大，可引入積分，即采用PI，以增強(qiáng)控制作用；副控制器的微分作用也是不需要的，因?yàn)楫?dāng)副控制器有微分作用時(shí)，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(shí)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(dòng)的影響，過渡過程時(shí)間短。擔(dān)負(fù)著整個(gè)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(gè)過程控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。而且要注意原料或產(chǎn)品是否易凝、易結(jié)晶、易聚合的物料時(shí)，以防控制閥失去能源時(shí)，會造成不良的后果[2]。(2)從保證產(chǎn)品質(zhì)量出發(fā)。一般來說，要根據(jù)以下幾條原則來進(jìn)行選擇。因此，對它必須給予足夠的重視。其結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、流通能力大、特別適用于低壓差、大口徑、大流量氣體和帶有懸浮物流體的場合，但泄漏量較大。在高壓場合，為了延長閥芯使用壽命，可采用側(cè)進(jìn)底出。由于閥芯在閥體內(nèi)移動(dòng)，改變了閥芯與閥座之間的流通面積，即改變了閥的阻力系數(shù)，被控介質(zhì)的流量相應(yīng)地改變，從而達(dá)到調(diào)節(jié)工藝變量的目的。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的選擇生產(chǎn)過程中，被控介質(zhì)的特性千差萬別，有高壓的，高粘度的，強(qiáng)腐蝕的；流體的流動(dòng)狀態(tài)也各不相同，有的流量小，有的流量大；有的是分流，有的是合流。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式兩種。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價(jià)格便宜，維護(hù)方便和防火防爆等優(yōu)點(diǎn)。使被控參數(shù)符合預(yù)期要求。本設(shè)計(jì)選用彈簧管壓力表配壓力變送器來檢測爐膛壓力，彈簧管壓力表是一種指示型儀表，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價(jià)格低廉，它的使用范圍廣，測量范圍寬，可以測量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓，因此應(yīng)用十分廣泛。彈性式壓力檢測是用彈性元件作為壓力敏感元件把壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件位移的一種檢測方法。這種檢測方法的特點(diǎn)是管道內(nèi)無可動(dòng)部件，使用壽命長，壓力損失小，測量精度高(約為5％～1％)，量程比可達(dá)100：1，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，幾乎不受流體的溫度、壓力、密度、粘度等變化的影響，故用水或空氣標(biāo)定的漩渦流量計(jì)可用于其他液體和氣體的流量測量而不需標(biāo)定，尤其適用于大口徑管道的流量測量。電容式差壓變送器是沒有杠桿的變送器，它采用差壓電容為檢測元件，整個(gè)變送器無機(jī)械傳動(dòng)、調(diào)整裝置，而且測量部分采用全封閉焊接的固體化結(jié)構(gòu)。它的熱電極材料具有較好的高溫抗氧化性，可以滿足加熱爐的溫度要求，并且可在氧化性或中性介質(zhì)中長時(shí)間地測量900℃以下的溫度。設(shè)計(jì)中對爐壓的控制采用的是單回路控制策略，它是通過調(diào)整煙道百葉窗的開度，從而調(diào)節(jié)煙囪的吸力，進(jìn)而控制爐膛壓力，爐壓檢測點(diǎn)位于出料端。單回路控制系統(tǒng)雖然簡單，卻能解決生產(chǎn)過程中的大量控制問題。這樣就實(shí)現(xiàn)了提量時(shí)先提空氣量，后提燃料量，降量時(shí)先降燃料量，后降空氣量的邏輯要求[2]。整個(gè)提量過程直至＝=時(shí)，系統(tǒng)又恢復(fù)到正常工況時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)中的爐膛溫度降低時(shí)，溫度控制器的輸出增加(根據(jù)串級控制系統(tǒng)的要求，溫度控制器應(yīng)選用反作用式控制器)，這個(gè)增加了的信號不被低選器選中，而卻被高選器選中，它直接改變空氣流量控制器的給定值，命令空氣量增加。爐溫的單交叉限幅控制的檢測流程圖如下： 圖33 單交叉限幅控制的檢測流程圖圖33所示為“串級和比值控制組合的系統(tǒng)，由爐膛溫度與燃料、空氣流量的串級控制系統(tǒng)和燃料與空氣的流量比值控制系統(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(gè)串級控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的爐溫與流量的串級控制系統(tǒng)方框圖如圖32。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(shí)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(shí)，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(shí)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(gè)主要特點(diǎn)。 燃料燃燒的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)的不足而設(shè)計(jì)的。 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。實(shí)際選擇加熱溫度，通常應(yīng)兼顧上述兩個(gè)方面。但若超過最適宜值，則會使鋼坯抗壓強(qiáng)度迅速下降，嚴(yán)重時(shí)有可能造成鋼坯熔融粘結(jié)。若溫度偏低則不能很好的進(jìn)行軋制，以致難以達(dá)到所需固定成型效果。在生產(chǎn)某些產(chǎn)品的過程中，爐子生產(chǎn)率小于軋機(jī)的產(chǎn)量時(shí)，常常為了趕上軋機(jī)的產(chǎn)量而造成加熱不均，內(nèi)外溫差大，甚至有時(shí)為了提高出爐溫度而將鋼表面燒化，而其中間溫度尚很低，造成加熱質(zhì)量很差。其中加熱溫度和爐膛壓力對鋼坯質(zhì)量影響較大，而且可控。在加熱特殊鋼種時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況關(guān)閉加熱段靠近爐尾的部分燒嘴，延長預(yù)熱段長度，方便的實(shí)現(xiàn)低溫入爐。移動(dòng)梁的運(yùn)動(dòng)是可逆的，當(dāng)軋機(jī)故障要停爐檢修，或因其他情況需要將物料退出爐子時(shí)，移動(dòng)梁可以逆向工作，把料坯由裝料端退出爐外。這樣移動(dòng)梁經(jīng)過上升—前進(jìn)—下降—后退四個(gè)動(dòng)作，完成了一個(gè)周期，料坯便前進(jìn)(也可以后退)一步。圖22 步進(jìn)式爐內(nèi)鋼坯運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖爐底由固定梁和移動(dòng)梁(步進(jìn)梁)兩部分所組成。圖21 步進(jìn)式加熱爐工藝圖步進(jìn)式加熱爐與推鋼式加熱爐相比，其基本的特征是鋼坯的移動(dòng)是通過固定梁和載有鋼坯的移動(dòng)梁進(jìn)行的，在固定梁上的鋼坯，通過移動(dòng)梁反復(fù)地上升、前進(jìn)、下降、后退的矩形運(yùn)動(dòng)，一個(gè)循環(huán)運(yùn)動(dòng)過程使鋼坯在爐內(nèi)的梁上發(fā)生滑動(dòng)就前進(jìn)一步。用無水冷隔墻隔開，可以精確控制各段爐溫以及爐膛壓力，減少各段之間的輻射干擾。若均熱段溫度過高，將出現(xiàn)鋼體打滑現(xiàn)象，溫度過低，不能出鋼。預(yù)熱段長度較長，可以充分利用煙氣來預(yù)熱裝入爐內(nèi)的鋼坯，從而提高燃料的利用率。爐內(nèi)板坯通過步進(jìn)梁的運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過爐子的預(yù)熱段、加熱段、均熱段充分加熱，達(dá)到軋制要求溫度后，運(yùn)行至出料端激光檢測處并完成最后一次步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)激光檢測器檢測及步進(jìn)梁行程控制系統(tǒng)和爐內(nèi)坯料跟蹤系統(tǒng)計(jì)算，鋼坯在爐內(nèi)準(zhǔn)確位置的信號被送往出鋼機(jī)，出鋼機(jī)托起鋼坯出爐，準(zhǔn)確將鋼坯放在出爐輥道中心線上，再由出爐輥道輸送到粗軋機(jī)軋制[10]。兩面供熱的步進(jìn)式爐爐底水管較多，熱損失大。(9)生產(chǎn)能耗大幅度降低,從煉鋼連鑄后開始全連續(xù)的直接生產(chǎn)。（5）水管黑印小，即能得到尺寸準(zhǔn)確的軋材。步進(jìn)式爐具有以下特點(diǎn)：（1）爐子長度不受鋼坯厚度的限制，不會拱鋼，爐子可以建得很長，目前有些爐子已接近60米長，—2個(gè)推鋼式爐。鋼坯在預(yù)熱段放置較密，可以得到正常的預(yù)熱作用，在加熱段鋼坯前進(jìn)較快，達(dá)到快速加熱，以減少脫碳。運(yùn)送過程中，鋼坯不必上升和下降，振動(dòng)較小，底面不會被劃傷，表面質(zhì)量較好。兩面供熱步進(jìn)式爐也稱步進(jìn)梁式爐，活動(dòng)梁和固定梁上都安設(shè)有能將鋼壞架空的爐底水管。 步進(jìn)式爐的幾種類型步進(jìn)式爐從爐子構(gòu)造上分目前有：單面供熱步進(jìn)式爐、兩面供熱步進(jìn)式爐、鋼料可以翻轉(zhuǎn)的步進(jìn)式爐、交替步進(jìn)式爐、爐底分段的步進(jìn)式爐等等。提高板坯質(zhì)量的方法多種多樣，在生產(chǎn)過程中運(yùn)用自動(dòng)控制即是其中之一。待軋一旦發(fā)生，鋼坯在爐內(nèi)不再運(yùn)動(dòng)，如果供熱制度不做適當(dāng)調(diào)整，鋼坯溫度將不斷上升，這不僅導(dǎo)致燃料浪費(fèi)，而且還可能導(dǎo)致更多的氧化和脫碳，嚴(yán)重地影響到鋼坯的加熱質(zhì)量。此外，還可計(jì)入爐子運(yùn)行折舊、加熱和軋制的總能耗等指標(biāo)。連續(xù)加熱爐在軋鋼生產(chǎn)中占有十分重要的地位。鋼鐵企業(yè)軋鋼領(lǐng)域蓄熱式換熱技術(shù)的應(yīng)用，從爐型上分：有推鋼式加熱爐、步進(jìn)梁式加熱爐、車底式爐、均熱爐、罩式爐、帶材連續(xù)式熱處理爐及冶煉連鑄領(lǐng)域的烘烤設(shè)備。PID control algorithm。最終可達(dá)到加熱爐安全、經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)行?；赑LC與DCS的步進(jìn)式加熱爐控制系統(tǒng)摘 要步進(jìn)式加熱爐是軋鋼生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備之一，與軋制機(jī)組構(gòu)成了軋制生產(chǎn)線的主體生產(chǎn)環(huán)節(jié)。下位機(jī)采用PLC進(jìn)行軟件編程，上位機(jī)采用DCS軟件進(jìn)行畫面監(jiān)控顯示，實(shí)現(xiàn)了加熱爐溫度和爐膛壓力的自動(dòng)控制功能。automatic control system。鋼鐵工業(yè)是一個(gè)原材料的生產(chǎn)和加工部門，處于產(chǎn)業(yè)鏈的中間位置，它的發(fā)展與國家的基礎(chǔ)建設(shè)以及工業(yè)發(fā)展的速度關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)。七十年代以來，世界各國新建的熱連軋機(jī)等大型軋機(jī)，幾乎都采用了步進(jìn)式爐。加熱爐中鋼坯加熱過程優(yōu)化控制的目的不外乎優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗，其優(yōu)化控制目標(biāo)主要包括：燃耗最低、氧化燒損最小、產(chǎn)量最高和目標(biāo)出爐溫度最準(zhǔn)等。一般將加熱爐的待軋狀態(tài)分為計(jì)劃性和非計(jì)劃性待軋，其中計(jì)劃待軋指計(jì)劃檢修或換班引起的停頓，其時(shí)間一般能準(zhǔn)確確定；而非計(jì)劃待軋只由事故等隨機(jī)因素造成的，其時(shí)間一般不易預(yù)知。加熱爐是熱軋帶鋼軋機(jī)必須配備的熱處理設(shè)備。以這種方式運(yùn)送爐內(nèi)鋼坯的爐子叫做步進(jìn)式爐。它適用于加熱薄板坯、小斷面方坯或有特殊要求的場合。交替步進(jìn)式爐則有兩套步進(jìn)機(jī)構(gòu)交替動(dòng)作。這種構(gòu)造是專門為易脫碳鋼的加熱而設(shè)計(jì)的。在這種情況下，近十年來造價(jià)較高的步進(jìn)式爐得到了快速發(fā)展，其結(jié)構(gòu)也日趨完善。（4）鋼坯在爐內(nèi)不與水管摩擦，不會造成通過軋制還不能消除的傷痕。（8）鋼坯有側(cè)面加熱，這樣可實(shí)現(xiàn)三面或四面加熱，因此加熱時(shí)間短，鋼坯氧化少。步進(jìn)式爐的缺點(diǎn)是爐底機(jī)械設(shè)備龐大，維護(hù)和檢修都較復(fù)雜，爐子造價(jià)太高。 步進(jìn)式加熱爐的工藝簡介 步進(jìn)式加熱爐的生產(chǎn)工藝流程加熱爐生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)軋制計(jì)劃，將板坯送至加熱爐上料運(yùn)輸輥道，鋼坯經(jīng)稱重、測長、測溫后送至區(qū)域管理計(jì)算機(jī)指定的爐門裝料口，按