【正文】 對于我以后學習、找工作也真是受益菲淺。這次設(shè)計也讓我再次體會到書本上學習到的專業(yè)知識和實際應用起來是兩個完全不同的概念，所以在現(xiàn)階段的學習中，我們主要是應該去學習專業(yè)理論知識，學習掌握分析問題和解決問題的能力。通過這次設(shè)計使 我明白到有些東西看上去非常簡單，當自己置身其中去做時，并不容易了。我學會了過程控制設(shè)計的基本方法，對系統(tǒng)的整體分析。當爐壓變送器處于故障狀態(tài)時，爐壓控制器被強制為手動狀態(tài)，煙道百葉 窗維持原來的開度。爐壓控制器設(shè)自動 (A)和手動 (M)兩種模式。 爐膛 壓力控制系統(tǒng) 開 始判 斷 爐 膛 壓 力 是 否等 于 設(shè) 定 值 ？返 回調(diào) 整 煙 道 百 葉 窗 至 適 當位 置是否采 集 爐 膛 壓 力 信 號 爐膛壓力控制系統(tǒng)子程序流程圖 為防止冷風倒灌和火焰從爐內(nèi)噴出，加熱爐內(nèi)應保持微正壓。各加熱段內(nèi)置熱電偶用于檢測溫度 ,各段溫度控制器采用可編程控制器，熱電偶檢測的溫度與設(shè)定值比較，經(jīng) PLC 計算后輸出 4～ 20mA 控制信號給執(zhí)行器調(diào)節(jié)爐溫。由于控制對象不同，所控 制的精度有所不同，為了達到所需要的精度，所以在本設(shè)計采用基于西門子的可編程控制器與集散控制系統(tǒng)來控制爐膛內(nèi)的各段溫度。隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，溫度控制技術(shù)得到了很大的進步，其應用的領(lǐng)域也不斷的擴大。由于其具有工況復雜、參數(shù)多變、運行慣性大、控制滯后等特點，所以溫度控制帶來的時滯效應 難題始終困擾著實際應用，使得它對控制調(diào)節(jié)器要求極高。 溫度控制系統(tǒng) 29 開 始采 集 溫 度 信 號 燃 燒 控 制返 回采 集 到 的 溫 度 信 號 與設(shè) 定 值 是 否 相 等 ？燃 料 空 氣 單 交 叉調(diào) 整是否 溫度控制系統(tǒng)子程序流程圖 溫度控制是自動控制經(jīng)常討論的課題之一，它代表了一類自動控制的方法。 26 加熱爐生產(chǎn)過程監(jiān)視畫面 27 系統(tǒng)流程圖 主程序流程圖 開 始手 動 嗎 ？ 手 動 方 式置 自 動 標 志步 進 式 加 熱 爐溫 度 控 制爐 膛 壓 力 控 制NY結(jié) 束 步進式加熱爐控制主程序流程圖 28 燃料與空氣比值控制系統(tǒng) 采 集 燃 料 和 空 氣 數(shù) 據(jù)燃 料 和 空 氣 配 比 是 否滿 足 條 件 ？返 回燃 料 與 空 氣 經(jīng) 噴 嘴 混合 后 燃 燒是否調(diào) 節(jié) 燃 料 與 空 氣 管 道 控 制閥 至 適 當 位 置開 始 燃料與空氣比值控制子程序流程圖 在步進式加熱爐的生產(chǎn)工藝中 ,加熱爐的空燃比值燃燒控制是一個相當重要的部分 ,既要保證加熱爐的各段溫度達到一定數(shù)值 ,以滿足加熱鋼坯的需要 ,又要考慮燃料的經(jīng)濟成本。 24 溫度和爐膛壓力實時趨勢畫面 歷史趨勢畫面 加熱爐各段爐溫及爐膛 壓力是在運行的當前時刻存盤，對溫度和壓力的變化保持記憶 , 隨時可任選顯示開始運行后任一時間段的溫度和壓力的變化趨勢曲線。 步進式加熱爐控制系統(tǒng)的 監(jiān)控顯示畫面（組態(tài)圖見附錄 B) 、報警畫面 包括預熱段、加熱段、均熱段三段溫度的上下線報警和壓力上下線報警及報警描述。 MCGS 軟件的分類：包括嵌入版組態(tài)軟件、通用版組態(tài)軟件、網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件。包括編寫控制程序 (腳本程序 )，選用各種功能構(gòu)件。也就是，要在實時數(shù)據(jù)庫里定義一些變量與所要控制的設(shè)備中的變量一一對應，以備建立的各個用戶窗口調(diào)用。 （ 4）實時數(shù)據(jù)庫 :是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心。 （ 3）用戶窗口 :本窗口主要用于設(shè)置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。主要的組態(tài)操作包括：定義工程名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。 （ 1）主控窗口 :是工程的主要窗口或主框架。也就是，在組態(tài)環(huán)境中你可以根據(jù)你最終要達到的控制要求去設(shè)計，運行環(huán)境運行你設(shè)計好的組態(tài)工程。組態(tài)環(huán)境是生成應用系統(tǒng)的工作環(huán)境，用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作。 MCGS 能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。本系統(tǒng)中每個掃描周期內(nèi)調(diào)用子程序讀取模擬量模塊 EM235采集值的 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 ,然后將其累加 ,當采集次數(shù)達到預置的采集次數(shù)時 ,將累加值除 21 以采集次數(shù)得到平均值 ,然后將這個平均值作為本次采集的最終結(jié)果送回主程序。對于加熱爐這樣的大慣性的系統(tǒng)可以采用平均值的算法進行濾波。 上電初始化 當系統(tǒng)開始運行時 ,為了保證系統(tǒng)運行的安全性 ,首先將系統(tǒng)的所有輸出點置為安全狀態(tài)。下位機軟件主要實現(xiàn) PLC與監(jiān)控級的通訊、 PLC對升溫 /恒溫過程的自動控制、故障診斷等子程序。它的指令向?qū)Чδ苡?PID 自整定界面、 PLC 內(nèi)置脈沖串輸出 (PTO)和脈寬調(diào)制 (PWM)指令向?qū)?、?shù)據(jù)記錄向?qū)А⑴浞较驅(qū)?，并且支?TD 200和 TD 200C 文本顯示界面 (TD 200 向?qū)?)。 STEP 7Micro/WIN 是在 Windows 平臺上運行的 SIMATIC S7200 PLC 編程軟件，簡單、易學，能夠解決復雜的自動化任務，適用于所有 SIMATIC S7200 PLC 機型軟件編程，支持 IL、 LAD、 FBD 三種編程語言，可以在三者之間隨時切換，并且具有密碼保護功能。 下位機軟件采用的是 STEP 7 MicroWIN SP3，它是一個基于標準的Windows 軟件，類似于 Winword， Outlook 等標準應用軟件。上位組態(tài)采用的是橫河集散控制系統(tǒng) CENTUMCS3000軟件，用于畫面監(jiān)視、 記錄報警等，保證系統(tǒng)的正常運行。 軟件系統(tǒng)介紹 系統(tǒng)軟件主要分為上位監(jiān)控組態(tài)軟件和下位機軟件及通信軟件。用戶在編輯過程中若對某個點進行修改，系統(tǒng)會自動對所有數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)點進行相應的校正，使用相當方便。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 ,同時將現(xiàn)場設(shè)備當前時刻的工作參數(shù) ,如水質(zhì)參數(shù)、 流量、壓力、溫度、液位及運行狀態(tài)等信息由現(xiàn)場上傳到上位監(jiān)控站上進行顯示 ,并同時被送入系統(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 ,達到優(yōu)化控制的目的。通過 PLC與 DCS的通信，上位機對 PLC數(shù)據(jù)的讀寫監(jiān)控，可以實現(xiàn)向上級提供工藝流程圖、動態(tài)數(shù)據(jù)畫面、報表顯示等多種窗口技術(shù) ,使整個控制系統(tǒng)具有良好的人機界面 ,實現(xiàn)生產(chǎn)過程調(diào)度的自動化和信息化。這就需要各種電氣設(shè)備密切配合 ,嚴格按 照時序動作。 本設(shè)計采用的是 PLC控制器加 DCS上位監(jiān)控的控制系統(tǒng)， PLC控制器作為控制系統(tǒng)的控制中樞 ,其內(nèi)部存儲著控制邏輯、梯形邏輯程序。設(shè)計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，進而控制爐膛壓力，爐壓檢測點位于出料端。 單回路控制系統(tǒng)由四個基本環(huán)節(jié)組成，即被控對象（簡稱對象）或被控過程（簡稱過程）、測量變送裝置、控制器和控制閥。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。 爐膛壓力的控制系統(tǒng)設(shè)計 單回路反饋控制系統(tǒng)簡稱單回路控制系統(tǒng)。這樣就實現(xiàn)了提量時先提空氣量，后提燃料量，降量時先降燃料量，后降空氣量的邏輯要求[2]。燃料量降低，經(jīng)變送器的測量信號被高選器選中，作為空氣流量控制器的給定值，命令空氣降量。整個提量過程直至 TI ＝ 1I =2I 時，系統(tǒng)又恢復到正常工況時的穩(wěn)定狀態(tài)。因此時 2I ＜ TI ， 2I 被低選器選中，從而改變?nèi)剂狭髁靠刂破鹘o定值，命令提量。當系統(tǒng)中的爐膛溫度降低時，溫度控制器的輸出 TI 增加 (根據(jù)串級控制系統(tǒng)的要求，溫度控制器應選用反作用式控制器 )，這個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。在正常工況下，即系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時，溫度控制器的輸出 TI ，等于燃料流量變送器的輸出 1I ，也等于空氣流量變送器的輸出 2I 。爐