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1、分类号：将 级：UDC: 单位代码:安徽工业大学硕士学位论文论文题目：加热炉计算机控制系统的设计与实现安徽工业大学硕士学位论文加热炉计算机控制系统的设计与实现 论文题目：Design and Application of Computer Control Systems forReheating Furnace作者：学院:电气信息学院指导教师：单位:安徽工业大学协助指导教师：单位：中冶华天工程技术有限公司单位:论文提交日期：2010年05 月28日学位授予单位：安徽工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的
2、内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉备论文按学校规7E处理。作者签名：日期： 年月日导师签名：日期： 年月日独创性说明本人郑重声明：所呈交的
3、论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为 获得安徽工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的 说明并表示了谢意。签名 日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解安徽工业大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校 可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文，保密的论文在解密后应遵循此规定。签名 导师签名 日期：摘 要加热炉是轧钢
4、生产线上的最重要的设备之一，其控制目标是满足开轧所要求 的钢坯温度分布，实现钢坯表面最小氧化烧损，达到最少能耗的经济指标目的。 因此，提高加热炉的热效率、降低能耗，对减少冶金工业能耗有积极的意义。加热炉计算机控制系统主要包括基础自动化控制系统（LEVLEL1 ）和过程自 动化控制系统（LEVEL2）,其中LEVEL1控制系统包括燃烧控制系统和顺序控 制系统，LEVEL2系统由板坯物料跟踪模型、板坯温度预报模型和通讯三部分构 成。燃烧控制系统主要包括空煤气的双交义限幅比例控制、炉膛压力控制、热风 自动放散控制、热风压力控制和煤气自动切断保护控制，我们通过研究开发了 “炉温模糊自动控制器”，从而实
5、现了炉温的快速响应。顺控系统主要包括装钢机的控制、步进梁控制、出钢机控制以及液压系统的 控制。物料跟踪系统主要是坯料的入炉侧辗道跟踪，炉内跟踪，以及出炉辗道的跟 踪。钢坯温度预报模型主要包括装炉温度计算模型，炉内温度周期计算模型和出 炉温度计算模型，本文主要提出了基于分段BP神经网络的钢坯温度预报模型，并 进行了离线仿真。其中通讯主要由LEVLE2系统与LEVEL1系统之间的温度数据采集、装出钢 机设定、步进梁设定、坯料的辗道跟踪；与轧线计算机的通讯和与 MES系统的通 讯等组成，本文详细研究了 TCP/IP SOCKET的通讯编程方法。最后，以板坯生产过程为研究对象，开发了基于 SIEMEN
6、S S7-400PLC和 WINCC软件的基础自动化系统。在此基础上，结合板坯的物料跟踪模型、钢坯温 度预测模型和通讯，实现对各种钢种和厚度板坯的加热质量控制，预测板坯三层 温度并传送给轧机，实现加热炉的全自动生产控制。关键词：加热炉；计算机控制系统；温度控制；模型AbstractReheating furnace is the most important one of the equipment of steel rolling production line, the control objective is to meet the required open-rolled temper
7、ature distribution under the premise, achieving economic indicators of the minimum billet surface burning and minimal energy consumption. Therefore, improving furnace thermal efficiency, reduce energy consumption, to reduce industrial energy consumption has a positive meaning.Reheating furnace compu
8、ter control system including basic automation system (LEVEL1) and process automaiton system(LEVEL2). LEVEL1 control system includes heating control system and sequence control system. LEVEL2 includes slab tracking model, temperature prediction model and communication.Heating control system include d
9、ouble cross limited control of air and gas, hearth pressure control, hot air exhaust control and hot air pressure control and gas automatic cut-off control, development FUZZY controler realized fast response of furnace temperature.Sequence system includes charging machine control, walking beam contr
10、ol, discharging machine control and hydraulic system control.Slab tracking system completes roll table tracking of charge side and discharge side, inside furnace tracking.Slab temperature prediction model include charge slab temperature calculation, cycle temperature calculation model of inside furn
11、ace and discharging slab temperature calculation model, proposed slab temperature prediction model based on furnace zone BP netural network and carried out offline simulation.Communication including: temperature data sample, charging machine and discharging machine set, walking beam set, slab tracki
12、ng between LEVEL2 system and LEVEL1 system, communication with Mill LEVEL2 computer and MES system, detail research communication method of TCP/IP SOCKET.Finally, slab production process as the research object, developed based automation systems based on the SIEMENS S7-400PLC and WINCC. On this basi
13、s, combined with slab material tracking model, billet temperature prediction model and communication to achieve a variety of steel grades and thickness of slab heating quality control, forecasting three level temperatures transmitted to mill, realize the furnace automatic production control.Key words : reheating furnace; computer control system; temperature control; model
