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1、 毕业设计（论文）题目 基于S7-200的高炉泥炮控制设计学生姓名 学号 专业 班级 指导教师 评阅教师 完成日期 年 月 日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。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：_ 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障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理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。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部
2、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。本学位论文属于1、保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、不保密 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名：_ 年 月 日 导师签名：_ 年 月 日 目录摘要1前言21 绪论31.1 高炉泥炮的概述31.1.1 高炉泥炮的意义31.1.2高炉泥炮工作的基本流程31.1.3我国高炉泥炮存在的问题51.1.4高炉泥炮在国内外的发展前景51.2泥炮工艺流程中传感器的技术特点71.2.1压力传感器的介绍71.2.2温度传感器的介绍71.2.3超声波流量传感器的介绍71.3 PLC的主要应用近况71.4泥炮驱动系统91
3、.4.1液压系统作用及组成91.4.2气动系统主要特点101.5 3200m3泥炮液压系统简介112.系统设计方案152.1控制系统设计要求152.2控制系统结构图设计152.3液压系统原理图及工作过程描述162.4液压系统油泵电机电路图及简述173设备选型183.1控制器的选择及I/O口的分配183.2所用测量设备选型203.2.1压力测量设备选型203.2.2温度测量设备选型213.2.3流量测量设备选型224程序设计234.1高炉泥炮工业控制流程图234.2程序设计255基于MCGS的人机组态界面315.1 MCGS与PLC的网络通信315.2高炉泥炮的人机组态界面设计326总结35致谢
4、36参考文献37附录38第 1 页 共 43 页基于S7-200的高炉泥炮控制设计学 生： 指导教师： （三峡大学 电气与新能源学院）摘 要:本次毕业设计主要阐述了基于S7-200高炉泥炮液压控制系统设计，简述了泥炮的工艺，液压系统原理，以及泥炮液压系统的工艺流程和控制系统从启动系统到停止系统的自动控制过程。本次设计包含：课题本身的背景、由来、意义、主要工艺类型、国内外高炉泥炮液压技术的发展现状以及对未来发展的展望；阐述了所需传感器、阀、PLC等硬件设备，主要进行了液压系统的工艺流程和控制设计；本设计主要选用的PLC控制系统的选型、硬件配置选择、I/O表编写的工作。关键词：PLC；高炉泥炮；液
5、压系统Abstract: The graduation projectis mainlydescribed the hydraulic control system designbased ontheS7-200 blast furnaceclay gun,theprocessoftheclay gun ,hydraulic systemandhydraulic systemofthe clay gunprocess andcontrol system fromthestart the systemtostoptheautomatic controlsystem.Thedesign inclu
6、des:thebackgroundofthesubjectitself,the origin,meaning,the main processtypes,domestic and foreignblastfurnaceclay gunhydraulic technology development statusandfuture developmentoutlook;describedthe requiredsensors, valves, PLChardware, mainly for process andcontrol designofthehydraulic system; this
7、designchoice oftheselectionofthePLC control system, hardwareconfiguration options, the I/Otableto writethework.Key Words：PLC； blast furnace pulverized coal injection； hydraulic system.前言泥炮又称为堵出铁口机器。炼铁炉出铁后，必须迅速用耐火泥将出铁口堵塞住，堵铁口操作就是用泥炮进行的。泥炮需要在高炉不停风的全风压情况下把堵铁口泥压进出铁口，其压力应大于炉缸内压力，并能顶开放渣铁后填埋铁口内侧的焦炭。因而对泥炮就有
8、一定的要求，泥炮的泥缸应具有足够的容量，保证供应足够的堵铁口泥，能一次堵住出铁口，打泥活塞应具有足够的推力，以克服比较密实的堵铁口泥的运动阻力，并将堵铁口泥分布在炉缸内壁上；此外，炮嘴应具有一定的运动轨迹，并能使炮嘴在进入出铁口泥套时，尽量沿直线运动，以免损伤泥套，在工作位置上应有一定的倾斜角度并能进行远距离操作。这样就能可靠的工作，并安全实施。按照驱动方式的不同泥炮可分为气动式、电动式和液压式。气动式泥炮由于活塞推力小以及打泥压力不稳定而被淘汰。目前我国高炉上广泛使用电动泥炮，由于高炉大型化和高压操作技术的实现以及炉前操作机械化的要求；再加上电动泥炮在实际使用中存在的问题，例如：外形尺寸大，
9、特别是高度太大，妨碍出铁口附近的风口进行机械化更换工作；打泥活塞推力不足，尤其采用无水泥炮时；丝杠及螺母磨损快、更换困难等等原因；促使液压泥炮得到迅速发展。液压泥炮打泥推力大，打泥致密，能适应高炉高压操作；压紧机构具有稳定的压紧力，使炮嘴与泥套始终压得很紧，不易漏泥；泥炮结构紧凑，高度矮小，便于操作；油压装置不装在泥炮本体上，从而简化了泥炮的结构。鉴于液压泥炮的优点和电动泥炮的缺点，国内外都在研制液压泥炮。液压泥炮由打泥机构、压紧机构、回转机构、锁紧机构、和液压控制系统组成。打泥机构的液压缸与泥缸在同一种心线上，泥缸在前，液压缸在后。液压缸和泥缸之间用法兰和螺栓连接起来，并吊挂在炮架的小车上。
10、在压紧机构中，用液压缸来代替电动泥炮压紧机构中的电动机、齿轮和螺母传动。液压缸活塞的前端与泥炮移动小车前轮的轴相联结。活塞杆做前后转移时就带动小车沿炮架的导向槽移动。回转机构采用特殊的回转油缸，由定叶用联接键和联接螺栓与固定的中心轴套相固定，动叶则用联接键和联接螺栓与回转缸体相固接。1 绪论1.1 高炉泥炮的概述1.1.1 高炉泥炮的意义文献1陈述了高炉泥炮的技术革命。所谓高炉泥炮，就是指从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的煤粉（无烟煤、烟煤或两者的混合煤粉以及褐煤），以代替焦炭向高炉提供热量和还原剂。泥炮是堵铁口的专用设备，是高炉的重要组成部分，它的意义在于：a.以低价的煤代替了日趋贫乏且价格昂
11、贵的冶金焦，降低了焦化，使高炉炼铁的成本大幅下降。b.高炉泥炮可以作为一种调剂炉况的手段。c.高炉泥炮可以改善炉缸工作状态，是高炉稳定顺行。d.为高炉提高风温和富氧鼓风创造条件。因为喷吹煤粉会使风口前理论燃烧温度降低，导致理论燃烧温度降低的主要原因有：高炉喷吹煤粉后煤气量增加，加热煤气需要消耗热量；喷吹煤粉带入的热量少，而焦炭进入风口区时已被充分加热，温度高达14501500，而喷吹的煤粉温度不超过100；煤粉中的碳氢化合物分解需要热量。e.喷吹煤粉中的氢含量比焦炭带入的多，氢气提高了煤气的还原能力和穿透扩散能力，有利于矿石的还原和高炉操作指标的改善。f.喷吹煤粉代替了部分焦炭，不仅缓解了焦煤
12、的供需紧张状况，也减少了对炼焦设施的投资和建设，更降低了炼焦生产对环境的污染。1.1.2高炉泥炮工作的基本流程根据制粉装置到高炉距离的远近、煤粉仓，喷吹罐安放位置的差异、喷吹管路的粗细、喷吹压力的高低、输送浓度的大小以及喷枪形式的不同，可以有直接喷吹、间接喷吹；串罐喷吹、并罐喷吹；总管喷吹、多支管喷吹；高压喷吹、常压喷吹；浓相喷吹、稀相喷吹和氧煤枪喷吹、常规枪喷吹等各种形式的喷吹。不同的设备结构和组合可以产生以下几种较成熟的工业性生产流程2。 a德国KvTTNER流程煤粉罐、中间罐、喷吹罐三罐串接流化小罐喷吹支管喷枪；支管上装有流量计和二次风入口，安装位置前者靠近喷吹罐出口，后者靠近高炉。近十
13、多年来，KvTTNER公司又推出了一种新流程：煤粉仓并列喷吹罐流化小罐总管一分配器一支管一氧煤喷枪，并得到了更多的推广。新流程为双罐、双总管和双分配器形式，仍然使用氮气加压、流化，采用浓相输送。上钢一厂2500m3高炉泥炮选用的即是KvTTNER新流程，但是未用氧煤喷枪。此外，重钢高炉泥炮也选用了KvTTNER新流程(常规喷枪)，所不同的是该厂3、4、5号三座高炉共用一套喷吹装置，这套装置已于2001年11月投产，运行正常。b. 美国阿姆科(ARMCO)流程煤粉仓并列喷吹罐总管分配器支管常规喷枪。与新KuTrNER流程不同的是ARMCO流程使用3个喷吹罐，一根总管、一个分配器；总管既变径，局部
14、还要变形，为确保足够的分配精度，分配器必须置于高炉炉顶，所有支管也必须等径、等长、等形状。加压、流化使用氮气，因为是稀相输送，所以还需添加压缩空气。宝钢1高炉泥炮即属阿姆科流程。c日本住友流程煤粉仓并列喷吹罐旋转给料器喷吹小罐总管第一分配器第二分配器支管喷枪。住友流程总管上装有压差式流量计与旋转给料器共同调节喷煤总量，控制和设备组成均较复杂，和歌山4、5高炉泥炮即为这种流程。d日本川崎流程煤粉罐、中间罐、喷吹罐三罐串接多支管喷枪；喷吹罐上出料，底部设有搅拌器并在支管出口处接人二次风(压缩空气)稀释。宝钢2高炉泥炮即属川崎流程。e卢森堡Paul Wurth流程历史上PW公司与KvTTNER公司曾有过一段较长时间的合作，因此无论新流程还是老流程，两家的差异都不大，基本上大同小异，仅在个别设备的选用上有出入。如老流程中PW用旋转给料器代替了KvTTNER的流化小罐；新流程中用声纳管代替了阻损管、用流化喷嘴代替了流化罐、增设泄压气回
