河北联合大学轻工学院 河北联合大学轻工学院 联合大学 本科生毕业设计开题报告 本科生毕业设计开题报告 设计 题目： 题目：连续加热炉计算机集散控制系统 --监控界面控制 --监控界面控制 学 专 班 姓 学 部： 信息科学与技术学部 业： 自动化 级： 07 自动化一班 名： 王江波 号： 200715180103 指导教 指导教师： 马翠红 2011 年 3 月 28 日 选题背景 含题目来源、应用性和先进性及发展前景等） 背景 （ 一、 选题背景（含题目来源、应用性和先进性及发展前景等）选择这个课题是受到我国钢铁工业的不断发展的影响，技术的更新能为其添加新的 动力。 首先连续加热炉为轧钢或锻造车间中小型钢坯或钢锭的加热设备。加热炉是将物料 或工件加热的设备。按热源划分有燃料加热炉、电阻加热炉、感应加热炉、微波加热炉 等。应用遍及石油、化工、冶金、机械、热处理、表面处理、建材、电子、材料、轻工、 日化、制药等诸多行业领域。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。 钢在常温状态下的可塑性很小，因此在冷状态下轧制十分困难。通过加热提高钢的 温度，可以明显提高钢的塑性，使钢变软，改善钢的轧制条件。一般说来，钢的温度愈 高，其
可塑性就愈大，所需轧制力就愈小。 钢在加热过程中，往往由于加热操作不好，加热温度控制不当以及加热炉内气氛控 制不良等原因，使钢产生各种加热缺陷，严重地影响钢的加热质量，甚至造成大量废品 和降低炉子的生产率。因此，必须对加热缺陷及其产生的原因、影响因素以及预防或减 少缺陷产生的办法等进行分析和研究，以期改进加热操作，提高加热质量，从而获得加 热质量优良的产品。 可见对加热过程进行监控，使其操作自动化的重要性, 随着工业自动化水平的迅速 提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的 控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户 的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改 其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目 的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时， 倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修 改， 因而更是相当困难。 工业自动化组态软件 wincc 集生产自动化和过程自动化于一体， 实现了相互之间的整合的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它 能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控 制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。 与此同时一个典型 的 dcs 控制系统（distributed control system）是以微处理器 为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称 dcs 系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管 理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制 的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性 高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和 危险性三方面的分散。dcs 系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 dcs 控制系统与常规模拟仪表及集中型计算机控制系统相比，具有很显著的特点。 1、系统构成灵活。从总体上看，dcs 就是由各个工作站通过网络通信系统组网而成 的。你可以把他现象成"因特网"。根据生产需求，你可以随时加入或者撤去工作站。 系统组态很灵活。 2、操作管理便捷。dcs 的人机反馈都是通过 crt 跟键盘、鼠标等实现的。你可以想 象成在因特网冲浪一样，你可以监视生产装置乃至整个工厂的运行情况。 3、控制功能丰富。原先用模拟控制回路实现的复杂运算，通过高精度的微处理器 来实现。难道还有什么算法 cpu 实现不了的吗？！ 4、信息资源共享。你可以把工作站想象成因特网上的各个网站，只要你在 dcs 系 统中，并且权限够大，你
就能了解到你要的任何参数。 5、安装、调试方便。相比原先的模拟控制系统，那么多的飞线头，一大堆类似头 发丝的电线。dcs 系统算是很方便了。 6、安全可靠性高。 可见对加热过程进行监控，使其操作自动化的重要性，所以我选择了这个课题。 设计方案（含设计主要内容、方法手段及预期达到的目标等）
二、 设计方案（含设计主要内容、方法手段及预期达到的目标等）主要研究内容： 1、通过借阅资料了解加热炉的工艺，掌握加热炉结构、工作原理。 2、通过参加工厂实习来认识加热炉的实际工作流程。 3、学习进行实际工程设计的思想和方法。 4、掌握加热炉有关参数检测、控制原理和方法。 5、通过借阅资料学习并掌握应用 wincc 进行监控界面组态的方法。 6、根据对加热炉的加热工艺绘制工作流程图。 7、应用组态软件设计人机界面，以及参数的测量和设定。 8、进行模拟测试，检查并完善设计思路。 9、编写设计说明书。 主要研究目标： 1、wincc 组态的一系列监控界面，包括操作界面组态，实时趋势，历史趋势，报警， 生产报表等功能的实现，课通过键盘和鼠标及人机对话窗口进行手动和自动控制。 2、掌握监控系统的工作原理。 3、绘制控制流程图。 在充分调研和了解生产现场的基础上，利用所学知识，依托唐山赛福特电子信息工 程有限公司，设计出切实能应用于工业现场实际的连续加热炉集散控制系统。 初步设计方案： 1、加热炉工艺简介
从初轧厂或连铸车间来的板坯，一般经火焰清理后送入热轧厂加热炉，再加热到所 需的轧制温度。钢坯从炉尾装入炉内，不断前进，经预热段、加热段和均热段，最后被 加热到所需轧制温度。加热炉的特点是热负荷不随时间变化，炉内各段温度要求比较稳 定，且分布均匀。本设计中加热炉为三段式加热炉，分为预热段，一二加热段，均热段， 其中预热段、一二加热段、均热段都采用煤气燃烧控制，为了防止因煤气不足造成炉温 下降。在烟道设置换热器加热冷风以节省能源。加热后的热风送向各烧嘴，供燃烧时使 用。加热炉的工艺流程如图 8.16 所示。 2、钢的加热应满足下列要求： （1）加热温度应严格控制在规定的温度范围，防止产生加热缺陷。钢的加热应当保 证在轧制全过程都具有足够的可塑性，满足生产要求，但并非说钢的加热温度愈高愈 好，而应有一定的限度，过高的加热温度可能会产生废品和浪费能源。 （2） 加热制度必须满足不同钢种、不同断面、不同形状的钢坯在具体条件下合理 加热。 （3）钢坯的加热温度应在长度、宽度和断面上均匀一致。 3、加热炉控制系统设计方案： 加热炉集散控制系统由一台带打印机的工控机(或配置较好的家用机)采用 mpi 电缆 式通讯，与一台 siemens s7 300 plc 实现通讯，plc 各模块与热电偶、压力变送器、电 动碟阀等相连接，工控机上采用组态软件编制人机界面 hmi，从而实现加热炉的集散控 制功能。系统结构如图 1 所示。 控制机构作为系统的核心部分，
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功能由s7-300plc来完成。plc负责采集各种信号， 进行各种运算和转换，给上位机提供数据并接受上位机的操作指令，将控制信号输出给 执行机构等等。plc模板的配置见图3。另外根据工艺和控制要求，需要对各项工艺参数 进行检测采集，作为系统控制的依据。这些检测包括：煤气总管压力、流量；空气总管 压力；预热段、加热段、均热段炉温；各蓄热箱温度；气包压力、液位；炉压、煤气流 量、空气流量等等。这些数据的采集依靠铂铑热电偶、压力变送器、压差变送器、流量 计等等。
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三、进度安排第 1~3 周与老师沟通，查阅相关资料确定毕业课题。 第 4~5 周准备相关资料撰写开题报告。 第 6~7 周确定主要控制量以及各模拟量，初步设计出系统框架。 第 8~10 周绘制加热炉的检测及控制原理图，控制流程图。 第 11~14 周进行监控界面设计并进行初步模拟测试。 第 15~16 周撰写毕业设计正文。 第 17 周与老师沟通，准备毕业答辩。 第 18 周进行毕业答辩。
四、参考文献【1】蔡乔方.加热炉.北京:冶金工业出版社 (1983) 【2】戚翠芳.张树海.加热炉基础知识与操作.冶金工业出版社( 2005) 【3】何华·深入浅出西门子 wincc v6（第二版）
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【m】 .北京航空航天大学出 版社( 2004) 【4】武文斐，陈伟鹏，刘中强.冶金加热炉设计
与实例.化学工业出版社 【5】何用梅.现代连续加热炉.北京冶金工业出版社( 1981) 【6】何衍庆.集散控制系统原理及应用.化学工业出版社 (2002) 【7】曲丽萍.集散控制系统及其应用实例.化学工业出版社 【8】任成玉.微型计算机集散控制系统.北京科海总公司培训中心 【9】梁锦鑫.wincc 基础及应用开发指南.北京机械工业出版社 (2009) 【10】王文杰.加热炉燃烧优化控制的设计.北京科技大学( 2009) 【11】赵云飞，刘航.计算机集散控制系统在连续加热炉中的应用.邢台职业技 术学院学报 第 21 卷 第 1 期( 2004) 【12】吴小芳.步进梁加热炉炉温控制与优化.上海交通大学 硕士论文 【13】马正贵.加热炉计算机自动控制. 学术论文
【14】小型截面轧机连续加热炉的加热工艺的选择. 期刊 сталь 1998,4（0）卷 【15】 在连续步进式炉中钢锭加热程序的改进. 期刊 известия высших учебных заведений: черная металлургия 1997,0（8）卷 【16】iee colloquium on improvements in furnace control: current developments and new technologies. iee (1994) 指导教师意见： 指导教
师意见： 指导教师签字： 年 毕业设计（论文）领导小组意见： 毕业设计（论文）领导小组意见： 意见 月 日 负责人签章： 年 月 日篇二：加热炉系统开题报告
毕业设计开题报告 篇三：步进式加热炉开题报告
开 题 报 告
题目热轧1400t步进加热炉液压系统设计
学 院机械自动化学院
专 业机械电子工程
学 号200903133078 木纹扣板
学生姓名王杰
指导教师陈新元 轴流式压气机
日 期2013年3月
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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