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合肥工业大学

硕士学位论文

基于工业以太网的高炉自动化控制系统设计

姓名：顾金晨

申请学位级别：硕士

专业：控制理论与控制工程

指导教师：王华强

20071001
基于工业以太网的高炉自动化控制系统设计摘要本文主要论述了马钢(合肥)有限责任公司3#380m3高炉炼铁生产过程各子系统的电气及仪表自动化控制系统的硬件设计，网络结构及通讯协议，重点给出了系统功能的实现方法和控制软件的设计。整个高炉自动化控制系统由PLC控制站、WinCC监控站和工业以太网组成，各子系统PLC通过工业以太网相连，构成一个分布式的自动化控制根据高炉生产的工艺要求，计算机控制系统采用SIEMENS公司s7．300系列的PLC和研华工业控制计算机(IPC)构成了高炉监控系统。主要完成高炉本体和热风炉参数采集、热风炉的燃烧和换炉控制、卷扬上料控制。上位机监控软件以WinCC6．0组态软件为开发工具，设计了系统的监控画面，并编制了相应的监控程序，实现了对现场过程数据的动态监视功能、历史数据的归档功能、异常信号的报警功能、现场操作的指导功能和对生产过程的控制功能等。界面友好，易于操作。自系统投运以来，运行安全可靠，操作和维护简单，控制效果良好，提高了企业的生产能力和产品质量、降低了生产成本和工人劳动强度。关键词：高炉，PLC，WinCC，工业以太网系统。
AutomaticSystemAbstractTheDesignofIndustryEthernetBasedControlforBlastFurnaceMaGroup(Hefei)Co．，Ltd，includingWinCCsystem(DCS)HMlfumace，PLC，WinCC，Industryautomaticmethodsprogramsubsystems．systemformrequirement，thecomputerSIEMENSmainlycombustionmainmachine，includemonitorprogram，whichmonitoring，historicsimplified，andEthemetThispaperintroducestheelectric&apparatuscontrolironproductionprocessinSteelPLChardwareconfiguration，controlnetworkandcommunicationprotocol，especiallydeliveredrealizationA11iScomposedcontrollerstationsSCADAsystem，whichdistributedconnectedbyEthernet．AccordingtechniqueadoptsS7-300ADVANTECHIPC．whichfulfillsdatacollectionstorage，theswitchhotblaststove，andhoistcontr01．Thewasdesignedbasedhostpicturesrelativeresponsiblearchive，andalarmdetection．practicaloperationshowsthatitstablysafely，themaintenancecontr01effectisperfectreduced．Keywords·Blasttocostaonrunsare
插图清单图2．1高炉炼铁生产工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4图4．2高炉本体及热风炉监控系统的程序流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23图4-3烟气氧含量串级比例控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．25图4—5热风炉燃烧控制流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28图4-7单炉控制层程序流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．30图4．8单炉阀门控制程序流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30图4．9热风温度控制工艺图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．31图4．10混风温度PD控制流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32围4-11热风温度手动／自动闭环控制回路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32图4．13有位置反馈信号的步进控制系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯34图4-14“CONT-S”步进控制器的框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35图4—15热风温度控制仿真图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37图4-17高炉卷扬上料流程图二⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39图5-l高炉本体监控系统画面构成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．，44图2—2高炉内部结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6图2—3典型的热风炉工艺图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯