摘要..............................................................III Abstract...........................................................IV 第一章 引言.........................................................1
1.1 冶金行业中常见的加热炉 ......................................1 1.2 环形加热炉的现状 ............................................1 1.3 加热炉的结构及工作方式 ......................................2 第二章 环形加热炉的工艺.............................................4
2.1 工艺特点及流程 ..............................................4
2.1.1 工艺特点...............................................4 2.1.2 工艺流程...............................................4 2.1.2.1炉子辅助设备 .........................................4 2.1.2.2仪控系统组成 .........................................5 2.2 加热炉总体设计要求 ..........................................5
2.2.1 工业控制系统设计的原则.................................5 2.2.2 环形加热炉控制系统设计的总体要求.......................6
第三章 加热炉温度控制系统的控制策略.................................8
3.1 炉温的控制系统 ..............................................8
3.1.1 炉温控制基本原理.......................................8 3.1.2 炉温控制系统...........................................9 3.1.3 引起炉温波动的因素.....................................9 3.1.4 炉温控制系统的改进措施................................10 3.2 燃烧控制系统 ...............................................11
3.2.1 双交叉限幅控制........................................11 3.2.2 空燃比控制............................................16 3.2.3 燃料流量的控制........................................16 3.3 检测元件的选择 .............................................17
3.3.1 温度检测元件..........................................17 3.3.2 流量检测元件..........................................18 3.4 执行器的选择 ...............................................19
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3.4.1 执行机构的选择........................................19 3.4.2 调节机构的选择........................................20 3.5 PLC的选择..................................................23 3.6 通信协议的选择 .............................................24 第四章 环形加热炉温度控制系统的软件设计............................26
4.1 编程软件step7简介 .........................................26
4.1.1 梯形图编程语言简介....................................26 4.1.2 梯形图控制语言编程的步骤及实现的功能..................27 4.2 系统流程 ...................................................27
4.2.1 主程序流程............................................27 4.2.2 温度控制子程序程序流程................................28 4.2.3 燃烧控制子程序程序流程................................29 4.3 软件设计 ...................................................30
4.3.1 I/O端口分配 ..........................................30 4.3.2 程序结构..............................................31 4.4 系统调试 ...................................................31 第五章 系统监控组态软件的设计......................................32
5.1 组态王简介 .................................................32
5.1.1 组态王简介............................................32 5.1.2 组态王的使用..........................................32 5.2 组态画面的介绍 .............................................33
5.2.1 运行窗口..............................................33 5.2.2 实时曲线窗口..........................................33 5.2.3 历史曲线窗口..........................................35 5.2.4 报警窗口..............................................37 5.2.5 PID参数设置窗口 ......................................38
第六章 总结........................................................40 参考文献...........................................................41
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内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
基于PLC的环形加热炉温度控制系统设计
摘要
环形加热炉是无缝钢管生产的第一环节，其加热质量直接影响到钢管的质量，其能耗和氧化烧结直接影响钢管的成本。因此，保证环形加热炉的最佳生产状况和炉温自动控制是关键。为了提高环形加热炉产品的质量，本文研究主要是从工业控制的角度出发，对环形加热炉加热的温度控制系统作了研究和探讨。
本文通过了解整个环形加热炉的生产工艺及影响因素，首先在介绍加热炉工艺流程以及加热炉自动控制系统的控制要求的基础上，着重介绍了环形加热炉的炉温控制和燃烧控制的实际应用设计，然后，对控制系统中所使用的硬件及编程软件的功能和特点做了详细描述，对控制系统软硬件平台上所进行的监控和编程工作进行了具体设计。本设计下位机采用PLC进行控制，上位机采用组态王软件进行监控画面显示，实现了加热炉温度和燃烧流量的自动控制功能。最终可以达到加热炉安全、经济、高效的运行。
关键词：环形加热炉；PLC；炉温控制；燃烧控制
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内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
PLC-based annular furnace temperature control system design
Abstract
Annular heating furnace is the first link in the production of seamless steel tubes, the heat directly affects the quality of the steel, and its energy consumption and oxidation of sintered direct impact on steel costs. Therefore, to ensure optimum production conditions of the annular furnace and the temperature automatic control are the keys. To improve the quality of the product ring furnace, this paper mainly from the perspective of industrial controls, heating the ring furnace temperature control system were studied and discussed.
By understanding the annular furnace production process and influencing factors, the first, based on the requirements of introduction the heating process and control of furnace automatic control system, focusing on the practical application of the ring furnace temperature control and combustion control design，and then, The control system used in the hardware and programming software functions and features described in detail, as well as in the control system by hardware and software platform simulation and programming of the specific design work. Next-bit machine uses the software of PLC to program the software, the host computer uses the software of Kingview to monitor and display screen, which realizes the automatic control function of the temperature and flow of the furnace. Finally it achieves the heating furnace operating safely, economically, and highly effective.
Key words: The Annular Furnace ;PLC; Temperature Control; Burning Control
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内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
第一章 引言
钢铁行业作为关系国计民生的基础性行业，具有较高的产业关联度。钢铁工业是一个原材料的生产和加工部门，处于产业链的中间位置，它的发展与国家的基础建设以及工业发展的速度关联性很强。
1.1 冶金行业中常见的加热炉
在冶金工业中，加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉，包括有连续加热炉和室式加热炉等。金属热处理用的加热炉另称为热处理炉。初轧前加热钢锭或使钢锭内部温度均匀的炉子称为均热炉。广义而言，加热炉也包括均热炉和热处理炉。
连续加热炉包括推钢式炉、步进式炉、转底式炉、分室式炉等连续加热炉,但习惯上常指推钢式炉。连续加热炉多数用于轧制前加热金属料坯，少数用于锻造和热处理。主要特点是：料坯在炉内依轧制的节奏连续运动，炉气在炉内也连续流动；一般情况，在炉料的断面尺寸、品种和产量不变的情况下，炉子各部分的温度和炉中金属料的温度基本上不随时间变化而仅沿炉子长度变化。
1.2 环形加热炉的现状
目前,世界上所有现代化钢管厂的管坯加热炉几乎全部采用环形加热炉,这是由其自身一系列优点所决定。
环形炉最适合加热圆管坯,并且能适用多种料坯规格(直径和长度)的加热要求,灵活调整加热制度,满足加热工艺要求。管坯在炉底间隔放置,料坯三面受热,加热时间短,加热温度均匀,加热质量好。炉内管坯可以出空也可以留出不装料的空炉底段,便于更换管坯规格,操作调度灵活。环形炉的机械运行可靠,操作自动化程度高,热工控制方便、灵活。但是,环形炉也有其自身的缺点:如占地面积较大、炉底面积利用率低、单位炉底面积的产量较低,但这并不影响环形炉的技术发展。现在环形炉的发展日趋大型化,如意大利DALMING厂的环形炉中径46m;阿根廷ALGOMA厂的环形炉中径36m;上海宝钢环形炉中径35m;天津钢管公司环形炉的中径达到48m,造价近一亿元人民币。由意大利PIANTI公司设计建造的环形炉采用了许多当今世界先进工艺、控制技术。通过几年的生产实践证明,该炉无论在炉温调节控制、管坯加热质量、能源消耗、烟尘排放等各方面均处于世界先进
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