【正文】 熱段之間設有無水冷隔墻。傳動機構(gòu)的上下運動和前后運動分別是獨立機構(gòu)構(gòu)成的，支撐在輥子上的步進梁的前進、后退用油壓傳動方式，上下運動采用各種方式，如采用油壓或采用電動，爐子裝鋼要保持規(guī)定的間隔，用推鋼機或輸送機裝入爐內(nèi)，加熱好的鋼坯出鋼采用出鋼送入下一步工序。可以根據(jù)不同金屬和斷面尺寸確定物料在爐內(nèi)的加熱時間，并按加熱時間的需要，調(diào)整步進周期的時間和進退的行程。這是因為加熱爐必須很好地與軋機配合。因為，在較高溫度下能夠提高 鋼坯 的強度，縮短 加熱 時間，增加設備的生產(chǎn)能力。 [9][10] 溫度控制 系統(tǒng)設計 步進式加熱爐分三段實現(xiàn)爐溫自動控制，包括預熱段、加熱段和均熱段。 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)負荷在較大范圍內(nèi)波動的不足而設計的。這是保證控制系統(tǒng)能否達到工藝要求的另一個重要因素。所以不存在火焰長度受到常規(guī)控制下的‘小流量’影響的問題。但是當進 /出鋼失衡，或者要求升 (降 )溫的情況下，如何控制爐溫，就變成了如何控制燒嘴的‘ ON/OFF’時間的長短問題。 在一個供熱區(qū)內(nèi)，燒嘴的開 /關(guān)時間比 (t/T)，是相同的。它是生產(chǎn)過程控制中應用最為廣泛的一種控制系統(tǒng)。 （ 1） 自動停爐 ① 當發(fā)生以下情況時應自動停爐 ； ② 車間煤氣總管壓力超低限 ； ③ 熱風壓力超低限 ； ④ 冷卻水壓力超低限或斷水 ； ⑤ 助燃風機故障停轉(zhuǎn) ； ⑥ 停電。本設計中是把要測得溫度信號和壓力信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。為保證溫度測量的準確度，首先應該考慮如何合理地選擇溫度檢測儀表。 由于鋼坯在 加熱爐 設備上干燥， 加熱爐的三段溫度都在其測溫范圍之內(nèi)，所以使用 K 型熱電偶 。 壓力 (真空 )表的類型，應根據(jù)被測介質(zhì)的參數(shù)和性質(zhì)來選擇，一般可參照以下原則選用： (1)對無腐蝕性介質(zhì)如蒸汽、水等的壓力 (真空 )測量，應選用普通彈簧管壓力 (真空 )表。 如下圖所示。但電動執(zhí)行器一般來說不適合與防火防爆的場合，而且 結(jié)構(gòu)復雜，價格貴。由于設計中控制爐膛壓力的煙道百葉窗的流通量大，壓差比較低，大口徑，而且一定的泄漏量對爐膛壓力的控制沒有多大影響，所以設計中控制爐膛壓力選煙道百葉窗。這都要解決長內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 20 期動作閥桿動密封的外泄漏難題；唯有電磁閥是用電磁力作用于密封在電動調(diào)節(jié)閥隔磁套管內(nèi)的鐵芯完成，不存在動密封，所以外漏易堵絕。 （ 3）動作快遞，功率微小，外形輕巧。另外，粘稠狀介質(zhì)不能適用，而且，特定的產(chǎn)品適用的介質(zhì)粘度范圍相對較窄。在我國，近年來 PLC的研制、生產(chǎn)和應用也發(fā)展很快尤其在應用方面更為突出，對提高我國的工業(yè)生產(chǎn)自動化水平起 到巨大的作用，取得了顯著的經(jīng)濟效益。因此可以說， PLC 控制是控制理論、工藝知識、計算機技術(shù)和儀器儀表等知識相結(jié)合而構(gòu)成的一門應用科學。以其功能來分，主要有表現(xiàn)以下幾個方面 : (1)數(shù)字量邏輯控制?，F(xiàn)代的可編程控制器具有數(shù)學運算 (包括四 則運算、矩陣運算、函數(shù)運算、字邏輯運算以及求反、循環(huán)、移位、浮點數(shù)運算等 )、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。所以 S7200 系列 PLC 在規(guī)模不太大的控制領(lǐng)域是較為理想的控制器。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器?？蛇B接 7 個擴展模塊，最大擴展至 168 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點。本機還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量 I/O,位控特性，自整定 PID 功能，線性斜坡脈沖指內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 24 令，診斷 LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入 /輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。西門子 S7200 系列 PLC 適用于針對工業(yè)控制的梯形圖，不需要懂太多的計算機編程知識就能編寫程序。每個梯形圖網(wǎng)絡是由一個或多個梯級組成。當生成鏈路時，與其它鏈路的目標重疊是允許的。 (2) 對輸入輸出單元進行地址分配 并完成輸入輸出模塊的組態(tài)工作。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 26 (4)溫度控制：加熱段和均熱段的爐膛溫度。 (4) 程序輸入和調(diào)試。為了便于分析 PLC 的周期掃描原理及信息存儲空間分布的規(guī)律，假想在梯形圖中有“電流”流動，這就是“能流”。在梯形圖編輯器中，背景窗口是邏輯網(wǎng)格。 d)故障的查找十分方便。 本系統(tǒng)控制器選型是 CPU224，還有 2 個模擬量 4 路輸入通用模塊 EM231。 （ 5） CPU 226 本機集成 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點。 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?？?連接 2 個擴展模塊。它有 4 個不同基本型號的的 8 種 CPU 可提供選用，有 CPU22 CPU22CPU22 CPU224XP、 CPU226 等?？删幊炭刂破鞯耐ㄐ虐ㄖ鳈C與遠程 I/O 之間的通信、多臺可編程控制器之間的通信、可編程控制器和其它智能控制設備之間的通信。 (2)運動控制。 PLC 控制主要發(fā)展趨勢為以下幾點： (1)小型機功能的強化。數(shù)字、信息化二十一世紀， PLC 技術(shù)應用的深度和廣度成為衡量一個國家工業(yè)自動化程度高低的標志。電磁閥雖有先天不足，優(yōu)點仍十分突出，所以就設計成多種多樣的產(chǎn)品，滿足各種不同的需求，用途極為廣泛。由于自成回路，比之其它自控閥反應更靈敏。所以，電磁閥使用特別安全，尤其適用于腐蝕性、有毒或高低溫的介質(zhì)。 電磁閥是用來控制 流體 方向的 自動化 基礎(chǔ) 元件 ，屬于 執(zhí)行器 ；通 常用于機械控制和工業(yè)閥門上面，對介質(zhì)方向進行控制，從而達到對閥門開關(guān)的控制。但氣動執(zhí)行器有滯后大、不適于遠傳的特點，為了克服此缺點，可采用電 氣轉(zhuǎn)換器或閥門定位器，是傳送信號為電信號，現(xiàn)場操作為啟動，這是電 氣結(jié)合的一種形式，也是今后發(fā)展的方向。所以本文中用膜盒壓力傳感器來轉(zhuǎn)換壓力信號。膜片壓力表中分測量粘性介質(zhì)和腐蝕性介質(zhì)兩種，選用時應區(qū)別情況，選用合適的型號。 K 型熱電偶具有復現(xiàn)性好，產(chǎn)生的熱電勢大，而且線性好，價格便宜等優(yōu)點，雖然測量精度偏低，但完全能滿足一般工業(yè)測量要求 [3]。接觸式測溫儀表比較內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 17 簡單、可靠，測量精度較高。 （ 1）敏感元件 它是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。 該系統(tǒng)為獨立于 PLC 控制的聯(lián)鎖系統(tǒng)，由操作者按急停按鈕完成停爐。 [16][17][18] P L C 燒 嘴 控 制 閥 燒 嘴溫 度 變 送 器給 定 溫 度 值_ 圖 爐膛溫度控制系統(tǒng)框圖 爐 壓的控制系統(tǒng)設計 為了確?；鼗馉t爐膛內(nèi)具有良好的燃燒氣氛，在煙道上安裝了爐壓控制裝置， 即 1個 擋板， 通過調(diào)整擋板的開度來控制爐壓。不同的原因是燒嘴的額 定負荷可能不同以及對不同的分區(qū)的供熱量也有所不同所導致。見下圖。 （ 2） 不需要在常規(guī)控制中的‘小流量’下，為保證充分燃燒而有意加大“空燃比’的問題。當煤氣流量變化時，空氣流量按一定比例跟隨變化。 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)由于主流量控制回路的存在，實現(xiàn)了對燃料流量的定值控制，大大地克服了燃料流量干擾的影響，使燃料流量變得比較平穩(wěn)。 工業(yè)上要求步進式加熱爐預熱段溫度為 750℃ ～ 1100℃ ， 加熱時間 15～ 30 分鐘 ；加熱段的溫度為 1250℃ ～1300℃ ，加熱時間 40～ 60 分鐘； 均熱段的溫度為 1150℃ ～ 1250℃ ，保溫時間 20～ 30分鐘； 雖然三段溫度不同，但是控制方式卻是一樣的。 (2)從設備條件、設備使用壽命、燃料與電力消耗角度出發(fā)，應盡 可 能選擇較低的加熱 溫度。若爐子生產(chǎn)率大于軋機的產(chǎn)量時，則鋼在爐內(nèi)的停留時間大于所需要的加熱時間，造成較大的氧化燒損量，這些情況均不符合加熱要求。移動梁還可以只作升降運動而沒有前進或后退的動作，即在原地踏步，以此來延長物料的加熱時間。最初料坯放置在固定梁上，這時 移動梁位于料坯下面的最低點 1。各段均為上加熱，采用分布在爐子側(cè)墻上的蓄熱式燒嘴進行供熱。鋼坯在加熱初期會因溫差過大而產(chǎn)生熱應力，因此要求控制升溫速度。 本文的主要工作 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 6 本文以脈沖燃燒步進式加熱 爐的控制系統(tǒng)設計為背景，根據(jù)工藝流程和工藝要求，詳細闡述了整個控制系統(tǒng)的設計過程。 如何解決上述幾個關(guān)鍵問題影響到脈沖燃燒步進式加熱爐控制系統(tǒng)控制效果的好壞 。 與連續(xù)燃燒控制相比，脈沖燃燒控制系統(tǒng)中參與控制的儀表大大減少，僅有溫度傳感器、控制器和執(zhí)行器，省略了大量價格昂貴的流量、壓力檢測控制機構(gòu)。使鋼坯加熱均勻，受熱效果好，提高產(chǎn)品品質(zhì)。 [5][6] 加熱爐采取脈沖燃燒的必要性 目前高檔工業(yè)產(chǎn)品對爐內(nèi)溫度場的均勻性要求較高，對燃燒氣氛的穩(wěn)定可控性要求較高，使用傳統(tǒng)的連續(xù)燃燒控制無法實 現(xiàn)。 步進式爐的缺點是爐底機械設備龐大，維護和檢修都較復雜，爐子造價太高。（ 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。 （ 3）生產(chǎn)自動化水平非常高，原加熱爐的控制系統(tǒng)大多是單回路儀表和繼電邏輯控制系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)也大多是模擬量控制式的供電裝置，現(xiàn)在的加熱爐的控制系統(tǒng)都是PLC 或 DCS 系統(tǒng)，而且大多還具有二級過程控制系統(tǒng)和三級生產(chǎn)管理系統(tǒng)。自動化及計算機應用不僅是工業(yè)現(xiàn)代化的標志，而且是生產(chǎn)必需和關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因此世界各國都努力發(fā)展工業(yè)自動化。 Pulse bustion 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） III 目錄 摘要 .................................................................................................................................I Abstract ......................................................................................................................... II 第一章 引言 .................................................................................................................. 1 步進式加熱爐概述 .......................................................................................... 1 步進式加熱爐的發(fā)展 ........................................................................... 1 步進式加熱爐特點 ............................................................................ 2 脈沖燃燒簡介 .................................................................................................. 3 加熱爐采取脈沖燃燒的必要性 ......................................................... 3 脈沖燃燒控制的原理和優(yōu)勢 ............................................................. 3 步進式加熱爐關(guān)鍵控制對象 .......................................................................... 5 課題研究的主要工作及意義 .......................................................................... 5 課題的意義 ........................................................................................... 5 本文的主要工作 ................................................................................... 5 第二章 步進式加熱爐工藝概況及其控制系統(tǒng)設計 .................................................. 7 步進式加熱 爐的生產(chǎn)工藝流程 ..................................................................... 7 影響鋼坯質(zhì)量的若干因素 ............................................................................. 9 溫度控制系統(tǒng)設計 ..............................