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1、毕 业 设 计学生姓名： 学 号： 学 院： 专 业： 题 目：中小型钢厂钢水液面自动控制系统的设计指导教师： 评阅教师： 2015 年 6 月 毕 业 设 计 成 绩 评 定 表姓 名 学 号 成 绩专 业 电气工程及其自动化题 目 中小型钢厂钢水液面自动控制系统的设计指导教师评语及成绩指导教师： 年 月 日评阅教师评语及成绩评阅教师： 年 月 日答辩小组评语及成绩答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见学院答辩委员会主任： 年 月 日毕 业 设 计 中 文 摘 要现代连铸生产中，随着自动化技术的快速发展，对连铸技术的可靠性和钢坯的质量要求越来越严格，而结晶器液位控制系统是连铸系统中非常重要
2、的环节之一，以迁钢板坯连铸机结晶器作为研究对象，根据实际中对结晶器在液位控制系统的要求，采用电涡流技术和伺服电动机技术相互配合，实现结晶器的闭环钢水液位自动控制系统，在进行系统设计的时候采用西门子 S7-200 系列 PLC 进行该控制系统的设计。涡流式传感器对结晶器液位进行检测，经前置放大器处理后，其液位高度信号被实时地传送到中央处理单元，将处理后的测量值与系统的设定值进行比较，根据比较的结果，给出适当的塞棒调节控制量，调节塞棒，以实现对钢水的流量控制，保证结晶器内钢水液位稳定。 关键词 连铸 结晶器；结晶器液位控制；涡流传感器 本 科 毕 业 设 计 第 页 共 页毕 业 设 计 外 文
3、摘 要Title （Times New Roman 14） Abstract（ Times New Roman 12，1.25-1.5 倍行距，第一个字应顶格写）（空 2 行）Key Words （Times New Roman 12）（Times New Roman 12） 本 科 毕 业 设 计 第 页 共 页目 录1 绪论 .21.1 结晶器液位控制技术的意义 .21.2 结晶器液位控制技术的发展现状 .31.3 课题要求及其主要工作要求 .42 连铸工艺和系统结构的介绍 .42.1 连铸工艺 .42.2 连铸机结构 .53 结晶器液位自动控制系统总体设计 .83.1 控制系统总体方案
4、.83.2 结晶器液位控制难点 .104 系统硬件的选择 .114.1 传感器的选择（液位检测系统） .114.2 执行机构的选择 .154.3 CPU 型号的选择和 I/O 资源分配 .184.4 开关按钮 .244.5 LED 数码显示器 .255 程序设计 .265.1 编程软件 STEP7 Miro/WIN 的简单介绍 .265.2 系统程序流程图 .26 本 科 毕 业 设 计 第 页 共 页1 绪论钢铁是工业的粮食 其成本低、资源丰富，具有良好的机械性能，适用于大批量生，产，是最常用的金属材料。在各种领域的社会生产中得到广泛的应用，是不可或缺的战略性产业的产品。近年来，钢铁生产中的
5、连续铸造设备逐渐向大型化、高产量和高效益方向发展。同时，热装、热送、热轧技术等也不断创新和发展，并对铸坯的质量要求更高。因此，对自动控制检测的要求也越来越高。结晶器中钢水的液位的自动控制是连续铸造的专用关键的设备，它对于整个系统具有非常重要的作用。例如，对铸造速度的提高、改善铸坯质量、提高优质能源、节能减排等。因此，液位自动控制系统的精度是一个非常重要的连铸工艺指标，并对产品的质量有很大的影响。1.1 结晶器液位控制技术的意义在连续铸钢的生产的过程中，控制结晶器中液面的高度需要恒稳操作，一是防止钢铁的泄漏和钢铁的溢出；二是保证尽可能的恒定，提升铸件的良品率。现在能否可以实现第二个需求代表着连续
6、铸钢控制系统技术高低的重要指标。结晶器内液面控制技术可以减轻和防止漏出、溢出钢铁，能够保证生产的过程恒稳的运行，能够有效的避免掺杂结晶器内钢水液体表面夹杂的物体，防止进一步的在铸件的表面和内部产生夹渣形成缺陷。防止结晶器保护渣不均匀的流入，避免了产生裂缝，渣条纹等表面缺陷。使铸坯初期凝固稳定，以确保在模具内产生均匀的凝固壳。连续铸钢的过程中，结晶器中液面的高度由于各种原因引起较大的涌动可以大大损害最终产出来的钢坯质量。液面波动主要是由以下几个方面引起的：在结晶器中的钢液流动速度的变化，液位波动汇合造成的碰撞产生波动；水口出口处的高速流股在结晶器中形成的振荡波动；结晶器中的液体中形成的气泡在上升
7、过程中引起的扰动波动。其中，结晶器中钢水的流动速度是最重要的原因，钢水液面涌动和钢水流动速度之间的关系是显而易见的。如何通过控制结晶器内钢水流量的多少来达到控制钢水液面的稳定是连续铸钢生产线上的重要问题。连铸结晶器液位控制系统是一个对连铸生产的关键技术，该系统的作用可以用以下几个方面表述：1 通过将结晶器液位自动控制系统的稳定性达到一定程度，可以将结晶器内钢水液面维持稳定，因此可以充分冷却钢铁液水，提高连续铸钢生产线上的产品的生产量； 本 科 毕 业 设 计 第 页 共 页2 结晶器液位控制系统可提高连铸坯表面质量。表面质量好的钢材，在后面的生产后，可以减少冷却和其他的钢表面处理工艺，节省了实
8、际生产的流程，起到节能降耗的重要作用；3 结晶器液位控制系统可降低劳动强度，减少工人的劳动量。1.2 结晶器液位控制技术的发展现状连续铸钢生产中的核心技术就是能够自动对结晶器内钢水液面的高度进行调节，它有利于保证连铸机安全生产的运行，减轻工人们的劳动的负担，使生产过程高效的运转和提升产品的质量，溢出漏出钢铁事故减少发生，提升连续炼钢技术的生产管理水平都具有及其重要的意义。液位高度检测系统、执行机构、模型的辨识、控制处理器器和控制的策略共同组成了结晶器内液位自动控制系统。结晶器液位自动控制系统中的液位检测技术是阻碍我国在连续铸钢领域实现自动化的生产过程的问题之一。结晶器钢水检测技术常见的主要包括
9、使用放射性同位素检测法、热电偶检测法、涡电流法和超声波法。现在在国内只有沈阳市的东北大学和核工业部 260 厂分别设计并且制造成利用超声波的液位计和用 Co60 为放射性源的结晶器的液位测量仪，但一直没有厂商正规的在生产中使用过。在液位检测器使用中，日本生月铁公司、武钢第五炼钢厂和太原钢铁 2 号铸造钢厂的某几个连铸机使用是涡电流方法，德德国阿尔卡特米尔公司伏兰克林厂和西安钢铁厂使用具有放射性的同位素法，日本东升月公司第 4 号板坯连铸机采用热电偶的处理方法，中国宝钢也用过这种方法。此外，有电磁感应的方法，激光照射法，红外线测量法和工厂专用电视摄影法等等，这些方法各自有各自的的特征。使用起来在全世界都比较理想并且
