【導讀】鞍鋼大型廠加熱爐為步進式加熱。爐，沿長度方向分為預熱段、加熱段、均熱段三個加熱段。根據(jù)工藝要求可將加熱爐檢。測系統(tǒng)，汽化冷卻控制系統(tǒng)等。其中加熱爐各段溫度的優(yōu)化設定和自動控制是主要控制。采用了雙交叉限幅控制方式后提高了系統(tǒng)空燃比的穩(wěn)定性，增強了爐溫的控制效果，并且極大地減少了有害氣體的對外排放，達到節(jié)能和環(huán)保的目的。燃燒過程普遍存在的能耗高，鋼坯溫度波動嚴重，溫度控制不精確等問題。

　　

【正文】 真 1 0 1 累加值〉 =預置值，計時完成 用復位指令 RES 0 0 0 ACC=0， PRE 不變，計時器復位 過程控制指令（ PID） PID 指令其實是一個復合程序模塊。用以處理器監(jiān)視和控制諸如壓力、溫度、液位等過程回路。它的特點有： PID 方程可由標準方程或獨立增益方程表示；輸入輸出范圍為 0～ 4095；可按工程單位整理輸入信號；可設定死區(qū)；可選擇微分項；可選擇正向或反向控 制；設定輸出報警；進行輸出限幅；可采用手動方式操作；可進行前饋或輸出補償；可顯示和監(jiān)視 PID 值。 過程變量：用戶要控制的值 。 牽引信號：（可選的）硬件手動 /自動工作站的輸出，它旁路控制器的輸出。如果用戶不想用此參數(shù)輸入一個 0 值。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 20 頁 控制變量：用于控制最終設備的數(shù)值（閥）。 PID 主回路：（可選擇的）用于主 PID 循環(huán)的 PID 標簽，如果用戶執(zhí)行級聯(lián)控制，而且此 PID 是從回路，則輸入主 PID 回路的名稱。如果用戶不想用此參數(shù)，輸入一個 0值。 初始化保持位：（可選擇的）來自 1756 模擬量輸出通道的初始化保持位的當前狀態(tài) ，用于支持無沖擊再起動。如果用戶不想用此參數(shù)輸入一個 0 值。 初始化保持數(shù)據(jù)：（可選擇的）來自 1756 模擬量輸出通道的數(shù)據(jù)讀出值，用于支持無沖擊再起動。如果用戶不想用此參數(shù)，輸入一個 0 值。 設定點：只用于顯示， 顯示設定點的當前值 輸出百分比：只用于顯示，顯示輸出百分比的當前值。 PID 的指令格式如圖 所示。 圖 PID 指令格式模塊圖 編程設計 加熱爐各段溫度檢測原理一樣，編程實現(xiàn)以均熱段為例， 程序梯形圖如 所示，其 解釋如下： (101)行程 序實現(xiàn) A 電偶測量溫度 ,如測量值 T1101A 大于零 ,則將 T1101 送入到T1101 中 ； (102)行程序實現(xiàn)如 A 電偶測量值 T1101A 小于零 ,則發(fā)出報警信號 ； 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 21 頁 (103)行程序實現(xiàn) B 電偶測量溫度 ,如測量值 T1101B 大于領 ,則將 T1101B 送入到T1101B 中 ； (104)行程序實現(xiàn)如 A 電偶和 B 電偶均斷偶 ,發(fā)出二重報警信號。 圖 加熱爐 各段溫度檢測程序 梯形 圖 /壓力補正 煤氣的工作壓力為 ,工作溫度為 620 C? ，實際的煤氣流量使用下公式進行補正 [10]： ibb FTTPPF ??????? () 單位 ——壓力是 Kpa ，溫度是 C? ，流量 hm3 0F ——實際煤氣流量； iF ——測量煤氣流量； P ——測量煤氣壓力； bP ——基準壓力； 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 22 頁 T ——測量煤氣溫度； bT ——基準溫度。 加熱爐各段流量檢測原理一樣，流量補正編程實現(xiàn)以上均熱段為例， 程序梯形如圖 所示，其 解釋如下： 圖 加熱爐各段流量檢測補正梯形圖 (105)行程序實現(xiàn)當煤氣流量為 F1101，煤氣管道檢測壓力為 P1101，煤氣管道檢測溫度為 T1101 時煤氣補正后的流量 ； (106)行程序實現(xiàn)補正后煤氣流量的轉換。 調節(jié)器的最基本調節(jié)規(guī)律有比例、積分、微分三種及其組合調節(jié)作用，表述這三個基本調節(jié)規(guī)律的調節(jié)器參數(shù)是比例帶、積分時間、和微分時間，下面是其對調節(jié)系統(tǒng)過渡過程影響。 圖 PID 控制器框圖 把以比例、積分、微分三種調節(jié)規(guī)律結合起來構成的調節(jié)器， 如上圖 所示，它不僅使調節(jié)系統(tǒng)增強了克服干擾的能力，而且使系統(tǒng)的穩(wěn)定性也顯著提高。本系統(tǒng)就是采用這種比例積分微分調節(jié)器。傳遞函數(shù)為 [11]： 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 23 頁 sKTsTKsTTKsGDDIIDICc????????1111)( （ ） 其中 CC FKK ?? ； II FTT ?? ； FTT DD?? 式中帶 ? 的量為調節(jié)器參數(shù)的實際值，不帶 ? 者為參數(shù)的刻度值。 F 稱為相互干擾系數(shù)； IK 為積分增益。 引入微分作用不僅可把比例帶相應減小，而且還可使積分時間縮短。即調節(jié)器在比例積分作用基礎上再增加微分作用后，能夠使系統(tǒng)在比例帶減小時不致產生振蕩，采用較強積分作用而不會使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。 對于容量滯后較大，純滯后不太大且不容許有靜差的對象，采用比例積分微分調節(jié)器，可以全面改善調節(jié)質量。但是對象滯后很大，負荷變化也很大的系統(tǒng)，這種調節(jié)器也無法滿足要求，只能用復雜調節(jié)系統(tǒng)來代替單回路調節(jié)系統(tǒng)。 雙交叉燃燒控制消除了響應不協(xié)調，為了提高控制精度， PID 指令每 1 秒運算一次，它是由定時器指令（ TON）來控制的。 限 幅控制程序以上均熱段為例。地址定義如表 。 表 地址表 地址 描述 地址 描述 FC1201CASP 下均熱煤氣串級手動 FC1201_SWM 下均熱煤氣軟手動 FC1201CAS 下均熱煤氣串級 FC1201CL 下均熱煤氣串級畫面顯示 FC1201AUTO 下均熱煤氣自動 FI1201B 下均熱煤氣流量補正 FC1201MAN 下均熱煤氣手動 FC1201Z 下均熱煤氣流量轉換 FC1101SP 下均熱煤氣設定值 FV1201 下 均熱段煤氣流量 K1201 下均熱煤氣 PID 定時 T23 下均熱煤氣調節(jié)定時 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 24 頁 雙交叉限幅控制程序實現(xiàn)如下： 注：實現(xiàn)下均熱煤氣串級操作，啟動 FC1201CASP，進行 FC1201CAS 自鎖。 注：實現(xiàn)下均熱煤氣自動操作，當自動按扭啟動時，進行 FC1201AUTO 自鎖。 注：實現(xiàn)啟動下均熱煤氣手動操作。 注：實現(xiàn)當下均熱煤氣串級啟動時，顯示下均熱煤氣串級畫面。 注：行程序實現(xiàn)調節(jié)器的手動設定操作，將 FC1201_SP 送入 FC1201SP 中。 注：實現(xiàn)啟動下均熱段煤氣串級時，計算 下均熱段煤氣實際值的設定，并把鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 25 頁 FC1201_SP 送入 FC1201SP 中。 注：實現(xiàn)當下均熱段煤氣自動時，把 FC1201SP 送入到 FC1201_SP 中。 注：實現(xiàn)計算下均熱煤氣流量補正。 注：實現(xiàn)計算下均熱段煤氣流量轉換。 注：實現(xiàn)下均熱段煤氣調節(jié)設定。 注：實現(xiàn)執(zhí)行下均熱段煤氣流量 PID 運算。 上面為部分程序，其它整體詳細程序實現(xiàn)見附件中 。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 26 頁 結論 本文以鞍鋼大型廠加熱爐燃燒控制系統(tǒng)為研究背景， 通過對加熱爐的研究，了解了加熱爐的工作原理， 掌握了 步進式 加熱爐的工藝生產過程， 在 對單交叉限幅控 制、雙交叉限幅控制和改進型雙交叉限幅控制理論的概述 中 ，深入地了解了雙交叉限幅的控制方法，并且能夠根據(jù)現(xiàn)場實際情況，合理地應用雙交叉限幅 控制方法 的基本知識來控制加熱爐的燃燒，在空燃比的嚴格限制下，從而保證合理燃燒，節(jié)約燃料，防止冒黑煙，保護環(huán)境，減少爐膛燒損，達到了節(jié)能的目的。 本次設計還對系統(tǒng)的硬件和軟件進行了研究， 運用了 RSLogix5000 軟 ，并能根據(jù)雙交叉限幅燃燒控制在加熱爐上的應用進行系統(tǒng)編程。 隨著科技的不斷進步和發(fā)展，生產企業(yè)會更加地燃料燃燒、能量節(jié)約、控制方法進行考慮，而雙交叉限幅控制并不能完 全滿足企業(yè)的要求，還需要以后去在不斷地改進雙交叉限幅燃燒控制的同時，要對模糊控制和神經網絡控制多加研究，讓其廣泛地應用于實踐，從而更有效地達到最優(yōu)化控制。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 27 頁 致謝 感謝 指導 老師在幾個月的精心帶領下，指 導 我們完成了畢業(yè)設計。在此次設計中，指導 老師對工作一絲不茍、態(tài)度和藹、思維敏捷，講解時思路清晰，方法得當，對我們更是嚴格要求 ，讓我們真正地能在此次設計中學到知識、獲得收獲，在這里我再次對 指導 老師的知道表示衷心的感謝！ 感謝圖書館的工作老師給我們提供了豐富的材料！ 還有要感謝給我提供其他幫助的老師、同學們！ 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 28 頁 參考文獻 [1] 戎宗義 . 國內外加熱爐熱處理現(xiàn)狀和節(jié)能技術 [J]. 特殊鋼， 1999（ 05）， 3539 [2] Zhigang Chen,Chao Xu. Advanced control of walkingbeam rehreting gurnace[J]. Journal of University of Science and Technology Beijing， [3] 王中杰 . 步進式加熱爐優(yōu)化設定控制方法的研究 [D]. 沈陽：東北大學， 2020． [4] 王中杰， 柴天佑，邵誠 . 基于 RBF 神經網絡的加熱爐鋼溫報模型 [J]. 系統(tǒng)仿真學報， 1993， 11(3)： 181183 [5] 石勇 . 步進式加熱爐自動控制系統(tǒng)設計及研究 [D]. 沈陽：東北大學， 2020 [6] 陸自雄 . 冶金過程檢測與控制 [M]. 上海冶金高等 專 科學校， ， 136 [7] 夏德海，何功晟 . 鋼鐵企業(yè)過程檢測和控制自動化設計手冊 [M]. 冶金工業(yè)出版社， 668678 [8] 羅克韋爾自動化技術中心 . 可編程序控制器系統(tǒng) [M]. 浙江大學出版社， 2020 [9] RSLogix 5000 指令手冊 [M]. AB 公司， 1999． [10] 肖燕紅 . 加熱爐燃燒控制系統(tǒng) [J]. 四川冶金 ， 2020（ 03）， 4042 [11] 王樹青 . 工業(yè)過程控制工程 [M]. 化學工業(yè)出版社， ， 308， 5963 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 29 頁 附錄 A（ 軟件程序 ） 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 30 頁 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 31 頁 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 32 頁 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 33 頁 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 34 頁 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 35 頁 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 36 頁 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 37 頁 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 38 頁 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 第 39 頁