【正文】 對(duì)于我以后學(xué)習(xí)、找工作也真是受益菲淺。這次設(shè)計(jì)也讓我再次體會(huì)到書(shū)本上學(xué)習(xí)到的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用起來(lái)是兩個(gè)完全不同的概念，所以在現(xiàn)階段的學(xué)習(xí)中，我們主要是應(yīng)該去學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，學(xué)習(xí)掌握分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我明白到有些東西看上去非常簡(jiǎn)單，當(dāng)自己置身其中去做時(shí)，并不容易了。我學(xué)會(huì)了過(guò)程控制設(shè)計(jì)的基本方法，對(duì)系統(tǒng)的整體分析。當(dāng)爐壓變送器處于故障狀態(tài)時(shí)，爐壓控制器被強(qiáng)制為手動(dòng)狀態(tài)，煙道百葉窗維持原來(lái)的開(kāi)度。爐壓控制器設(shè)自動(dòng)(A)和手動(dòng)(M)兩種模式。 爐膛壓力控制系統(tǒng) 爐膛壓力控制系統(tǒng)子程序流程圖為防止冷風(fēng)倒灌和火焰從爐內(nèi)噴出，加熱爐內(nèi)應(yīng)保持微正壓。各加熱段內(nèi)置熱電偶用于檢測(cè)溫度,各段溫度控制器采用可編程控制器，熱電偶檢測(cè)的溫度與設(shè)定值比較，經(jīng)PLC計(jì)算后輸出4～20mA控制信號(hào)給執(zhí)行器調(diào)節(jié)爐溫。由于控制對(duì)象不同，所控制的精度有所不同，為了達(dá)到所需要的精度，所以在本設(shè)計(jì)采用基于西門(mén)子的可編程控制器與集散控制系統(tǒng)來(lái)控制爐膛內(nèi)的各段溫度。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，溫度控制技術(shù)得到了很大的進(jìn)步，其應(yīng)用的領(lǐng)域也不斷的擴(kuò)大。由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運(yùn)行慣性大、控制滯后等特點(diǎn)，所以溫度控制帶來(lái)的時(shí)滯效應(yīng)難題始終困擾著實(shí)際應(yīng)用，使得它對(duì)控制調(diào)節(jié)器要求極高。 溫度控制系統(tǒng) 溫度控制系統(tǒng)子程序流程圖溫度控制是自動(dòng)控制經(jīng)常討論的課題之一，它代表了一類(lèi)自動(dòng)控制的方法。 加熱爐生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)視畫(huà)面 系統(tǒng)流程圖 主程序流程圖 步進(jìn)式加熱爐控制主程序流程圖 燃料與空氣比值控制系統(tǒng) 燃料與空氣比值控制子程序流程圖在步進(jìn)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(gè)相當(dāng)重要的部分,既要保證加熱爐的各段溫度達(dá)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(jì)成本。 溫度和爐膛壓力實(shí)時(shí)趨勢(shì)畫(huà)面 歷史趨勢(shì)畫(huà)面加熱爐各段爐溫及爐膛壓力是在運(yùn)行的當(dāng)前時(shí)刻存盤(pán)，對(duì)溫度和壓力的變化保持記憶, 隨時(shí)可任選顯示開(kāi)始運(yùn)行后任一時(shí)間段的溫度和壓力的變化趨勢(shì)曲線。 步進(jìn)式加熱爐控制系統(tǒng)的監(jiān)控顯示畫(huà)面（組態(tài)圖見(jiàn)附錄B)、報(bào)警畫(huà)面包括預(yù)熱段、加熱段、均熱段三段溫度的上下線報(bào)警和壓力上下線報(bào)警及報(bào)警描述。 MCGS軟件的分類(lèi)：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(xiě)控制程序(腳本程序)，選用各種功能構(gòu)件。也就是，要在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)里定義一些變量與所要控制的設(shè)備中的變量一一對(duì)應(yīng)，以備建立的各個(gè)用戶窗口調(diào)用。（4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù):是工程各個(gè)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(jī)交互的界面，諸如：生成各種動(dòng)畫(huà)顯示畫(huà)面、報(bào)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(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)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(chēng)，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫(huà)刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫(kù)存盤(pán)文件名稱(chēng)及存盤(pán)時(shí)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(dá)到的控制要求去設(shè)計(jì)，運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行你設(shè)計(jì)好的組態(tài)工程。組態(tài)環(huán)境是生成應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫(xiě)控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作。MCGS能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫(huà)顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)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(gè)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(dāng)采集次數(shù)達(dá)到預(yù)置的采集次數(shù)時(shí),將累加值除以采集次數(shù)得到平均值,然后將這個(gè)平均值作為本次采集的最終結(jié)果送回主程序。對(duì)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(jìn)行濾波。上電初始化當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí),為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性,首先將系統(tǒng)的所有輸出點(diǎn)置為安全狀態(tài)。下位機(jī)軟件主要實(shí)現(xiàn)PLC與監(jiān)控級(jí)的通訊、PLC對(duì)升溫/恒溫過(guò)程的自動(dòng)控制、故障診斷等子程序。它的指令向?qū)Чδ苡蠵ID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)?、配方向?qū)?，并且支持TD 200和TD 200C文本顯示界面(TD 200向?qū)?。STEP 7Micro/WIN是在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的SIMATIC S7200 PLC編程軟件，簡(jiǎn)單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)，適用于所有SIMATIC S7200 PLC機(jī)型軟件編程，支持IL、LAD、FBD三種編程語(yǔ)言，可以在三者之間隨時(shí)切換，并且具有密碼保護(hù)功能。 STEP 7 MicroWIN SP3，它是一個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)的Windows軟件，類(lèi)似于Winword，Outlook等標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)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(huà)面監(jiān)視、記錄報(bào)警等，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)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(jī)軟件及通信軟件。用戶在編輯過(guò)程中若對(duì)某個(gè)點(diǎn)進(jìn)行修改，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)所有數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的校正，使用相當(dāng)方便。即在上位監(jiān)控站發(fā)出操作指令,通過(guò)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(chǎng)的設(shè)備,控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作,同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(kù),利用數(shù)據(jù)庫(kù)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。通過(guò)PLC與DCS的通信，上位機(jī)對(duì)PLC數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)向上級(jí)提供工藝流程圖、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)畫(huà)面、報(bào)表顯示等多種窗口技術(shù),使整個(gè)控制系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度的自動(dòng)化和信息化。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。本設(shè)計(jì)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(chǔ)著控制邏輯、梯形邏輯程序。設(shè)計(jì)中對(duì)爐壓的控制采用的是單回路控制策略，它是通過(guò)調(diào)整煙道百葉窗的開(kāi)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(cè)點(diǎn)位于出料端。單回路控制系統(tǒng)由四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，即被控對(duì)象（簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)象）或被控過(guò)程（簡(jiǎn)稱(chēng)過(guò)程）、測(cè)量變送裝置、控制器和控制閥。單回路控制系統(tǒng)雖然簡(jiǎn)單，卻能解決生產(chǎn)過(guò)程中的大量控制問(wèn)題。 爐膛壓力的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)單回路反饋控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)單回路控制系統(tǒng)。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]。燃料量降低，經(jīng)變送器的測(cè)量信號(hào)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(gè)提量過(guò)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)。因此時(shí)＜，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(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(jí)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(hào)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(shí)，溫度控制器的輸出，等于燃料流量變送器的輸出，也等于空氣流量變送器的輸出。爐溫的單交叉限幅控制的檢測(cè)流程圖如下： 圖53 單交叉限幅控制的檢測(cè)流程圖圖53所示為“串級(jí)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(jí)控制系統(tǒng)和燃料與空氣的流量比值控制系統(tǒng)相組合。在控制爐溫的過(guò)程，當(dāng)爐溫偏低時(shí)，先增加空氣量，后增加煤氣量，當(dāng)爐溫偏高時(shí)，先減煤氣量，后減空氣量，實(shí)現(xiàn)空氣煤氣交叉控制，以保證燃料的完全燃燒。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(jí)控制系統(tǒng)。溫度控制器