目錄第1章高爐控制系統工藝分析 1
1.1高爐控制系統工藝介紹 1
1.2高爐控制系統的組成及應用 1
1.3高爐控制系統主要控制內容 2
第2章高爐控制系統設計 3
2.1儀表的選擇 3
2.2感測器的選型 3
2.3控制方案分析 4
第3章基於紫金橋的高爐控制系統監控程式設計 6
3.1高爐控制系統主控介面 6
3.2高爐控制系統報警介面和歷史趨勢介面 9
3.3儀表介面 11
第4章結論與體會 12
參考文獻 13
第1章高爐控制系統工藝分析
1.1高爐控制系統工藝介紹
隨著工業的發展，高爐的運用愈來愈滲透進多個行業。但是在高爐產生巨大經濟效益。 應用多套 plc組成高爐控制系統的實現方法和功能特點 ,以及多座高爐控制系統進行兩級聯網通訊 ,實現過程控制和生產管理自動化。
實際應用表明 ,系統整體設計合理 ,執行穩定可靠 ,滿足了高爐生產要求並取得很好的效益。
主體工藝系統採用三電(電氣, 儀表, 計算機)控制一體化程度較高的分布式控制系統進行集中控制、監視和操作，主要的輔助工藝系統則視工藝過程控制的難易程度,選用獨立的plc(dcs)或繼電器(模擬儀表)系統進行控制、監視和操作。主體工藝自動控制系統與輔助工藝plc(dcs)或繼電器(模擬儀表) 系統之間通過資料通訊介面或i/ o 模件接線方式進行通訊。本文僅對高爐生產主體工藝自動控制系統的各個設計階段、內容,進行總結和介紹。
高爐控制系統主要包含高爐本體控制、給料和配料控制、熱風爐控制，以及除塵系統控制等。高爐煉鐵自動化控制系統就是保證煉鐵生產過程的連續性和實時監控性，進而保證高爐操作的四個主要問題：正確配料並以一定的順序及時裝入爐內、控制爐料均勻下降、調節爐料分布及保持其與熱煤氣流的良好接觸、保持高爐整體有合適的熱狀態。
高爐控制是集機械、電氣控制和計算機應用為一體的技術，採用以和利時公司holliaslk系列plc為核心的，集中與分散相結合的自動化控制系統，系統由1個**控制室和上料系統、高爐本體、熱風爐、除塵等四個控制站組成，通過高速100mbps光纖工業乙太網進行資料通訊，自動化過程監控系統的布局及網路結構。
本系統是乙個集順序控制、過程控制、資料採集、工況監視、資料管理為一體的計算機控制管理系統。對電動機、閥門等以及成套機電裝置的開關量控制，包括分組聯鎖起動、分組聯鎖關機、組內自動聯鎖控制、組內單步聯鎖控制、系統單步除錯；過程控制資料的採集和處理（包括開關量和模擬量）；完善的報警功能。開關量和模擬量報警的顯示、確認、記錄和列印；動態顯示工藝流程圖畫面，各畫面之間可以自由切換；歷史曲線圖、實時曲線圖、電氣儀表圖和棒形圖顯示和列印。
1.2高爐控制系統的組成及應用
高爐控制系統主要包含高爐本體控制、給料和配料控制、熱風爐控制，以及除塵系統控制等。高爐煉鐵自動化控制系統就是保證煉鐵生產過程的連續性和實時監控性，進而保證高爐操作的四個主要問題：正確配料並以一定的順序及時裝入爐內、控制爐料均勻下降、調節爐料分布及保持其與熱煤氣流的良好接觸、保持高爐整體有合適的熱狀態。
高爐自動控制系統通常由常規檢測儀表、電氣傳動系統及以計算機為主體裝置的分布式控制系統共同組成。自動控制系統在系統應用功能上由4 級組成。第1 級為現場檢測和傳動級,主要對工藝生產現場進行檢測和驅動；第2級為基礎自動化級,主要完成生產過程的資料採集和初步處理,資料顯示和記錄,資料設定,生產操作,執行對生產過程的連續調節控制和邏輯順序控制；第3級為過程監控級,主要完成生產過程操作指導,作業管理,模型計算,資料處理及儲存；系統與裝置4級為生產管理級,主要進行全廠生產資訊管理。
控制系統採用高速資料匯流排通訊,並留有與其他生產及管理部門通訊的介面。第1級屬於常規檢測儀表及電氣傳動系統，第2～4 級屬於分布式控制系統。
1.3高爐控制系統主要控制內容
按照功能和結構劃分，高爐系統分為四個分系統：槽下及上料控制系統、高爐本體系統、熱風爐系統和除塵控制系統。
裝料自動控制，為保證高爐冶煉過程正常進行，必須使爐料保持一定的高度。送風自動控制，從風口鼓入約1000～1200℃的熱風使焦炭燃燒。熱風溫度控制：
冷風經熱風爐加熱後的風溫並不是恆定的，開始時風溫高，以後則逐漸降低，用風溫調節器控制摻入的冷風量便可使風溫保持恆定。
此外，爐頂煤氣的檢測和控制，爐頂煤氣的壓力和成分直接反映爐內的冶煉情況。爐頂壓力調節裝置控制爐壓恆定，是確保爐料平穩下降的重要措施。高爐爐體裝置管理，為延長高爐壽命，需要對爐體和裝置進行監控。
常用各種熱感測器監視爐缸、爐身、冷卻壁等爐體各部位的溫度，超限時作出報告；或用觸發響應法對耐火磚殘存厚度進行測量監視。風口是關鍵裝置，需要經常監視。用卡門流量計或雙管電磁流量計檢測風口冷卻水的進出流量差，就能檢查風口冷卻套是否破損。
高爐生產主體工藝系統包括:高爐礦、焦槽,上料(料車上料或皮帶機上料) , 爐頂(無料鐘爐頂或鐘式爐頂),高爐本體,出鐵場,粗煤氣除塵煤氣清洗(文氏管或比肖夫法),爐頂煤氣餘壓發電(trt),熱風爐,爐渣處理,煤粉製備及噴吹等。高爐生產主要的輔助工藝系統包括:
高爐除塵系統,鼓風站,空壓站,鍋爐房,水處理系統,碾泥機,鑄鐵機,檢、化驗設施,生活福利設施等。一般地, 高爐生產主體工藝系統與主要的輔助工藝系統分別由不同的控制系統進行控制。
第2章高爐控制系統設計
2.1儀表的選擇
利用電磁流量計對高爐冷卻水系統進行流量引數的監測，同時根據這些資料以及歷史記錄和人工設定引數等進行分析和比較，確認高爐冷卻水系統執行狀態，並對不佳狀態進行必要的調整。我們通過在冷卻器進水或出水支管上安裝流量計來獲取流量值。
對高爐冷卻水系統的控制與調節中主要是對水流量進行調節，調節冷卻水流量的主要手段是調節控水閥門的開度和啟動加壓幫浦加大進水壓力兩種方式。
選擇儀表型別如圖2-1所示。
圖2-1儀表的選擇
2.2感測器的選型
利用數位化溫度感測器對高爐冷卻水系統進行溫度的監測，同時根據這些資料以及歷史記錄和人工設定引數等進行分析和比較，確認高爐冷卻水系統執行狀態，並對不佳狀態進行必要的調整。我們通過在進水和出水分別安裝溫度感測器來獲取進出水溫度，通過計算得到溫差。
測溫感測器採用的是美國進口的數字式溫度感測元件，其精度高，抗干擾能力強，測溫範圍廣等特點使得在低溫測量系統中用量非常大。其外殼採用不鏽鋼製成，防水、耐腐蝕，可以在環境惡劣的測溫環境下使用。該探頭安裝簡單，拆換方便，可維護性好。
溫度採集器的作用包括給數位化溫度感測器提供電源，對多個數位化溫度感測器進行溫度採集並按照次序存貯到，採用先進的lonworks技術，保證了系統的高速交換和資料採集，增強了系統的可靠性。溫度採集器使用防水標準的機殼，可適應現場的惡劣環境，密閉性好，防燻蒸。而且溫度採集器帶有過壓、過流、突波、隔離、雷擊保護電路。
測溫感測器通過匯流排聯結器連線到溫度採集器，連線電纜長度最長可達100公尺，每個溫度採集器可連線20個溫度感測器。
水幫浦繼電控制器接受上位機命令，按照命令執行閉合或斷開加壓水幫浦的控制繼電器，從而控制加壓幫浦的啟停。
2.3控制方案分析
高爐控制一般採用探料尺在垂直方向週期地從爐頂探測料麵高度和爐料下降速度（採用微波式的或雷射式的探料尺可連續探測）。當爐料低於規定料麵高度時，上料系統開始裝料。機械式探料尺和上料系統採用無觸點的程式控制器或可程式設計序控制器控制。
為了提高裝料的精度，廣泛採用小型計算機控制爐料重量，並把每次實際裝入漏斗的原料數量記錄下來，求出與裝料規定量之差，在下次稱量時自動給以補正。計算機控制裝料還可將單位時間內各種原料的給定量、總重量、水分含量、各原料倉的庫存量等裝料資料列印製表。
從風口鼓入約1000～1200℃的熱風使焦炭燃燒。為保持爐溫恆定，爐況平穩，須對熱風的溫度、濕度和富化處理進行控制。爐內反應過程的引數不能直接檢測，所以控制系統尚未達到完善的程度，但已有數種爐況控制系統(如爐熱模型系統,go-stop系統)在高爐上獲得應用，其中以爐熱模型構成的系統應用較多。
爐熱模型系統以高爐煉鐵過程的物理化學反應為基礎，把高爐分為風口燃燒帶、直接還原帶和間接還原帶，根據輸出輸入高爐的各種引數（如礦石焦炭裝入量、風量、風溫、噴吹量、爐頂煤氣成分、渣鐵成分和生成量等）列出各反應區間的物料平衡和熱量平衡方程組，然後求解這些方程組，便可得出爐中直接還原反應帶的固體溫度和氣體溫度。
這些溫度代表爐熱的狀態，根據爐熱的變化自動調節送風引數（如風溫、噴吹量等），改變風口送入的熱量，將爐熱控制在最佳狀態。為提高系統的控制效果，有時將理論模型與統計模型結合使用。這種閉環控制系統已被採用。
go－stop系統是以系統辨識方法來判斷爐況並構成閉環控制系統的。由於爐況控制過程中有大量的計算工作，這種系統需要使用電子計算機。爐身靜壓力的變化也是爐況的重要引數，常在爐身不同高度的圓周上檢測爐身的靜壓力。
這一靜壓力反映爐料的透氣性、氣流分布和軟熔帶根部位置的高度，是判斷爐況的重要依據之一。根據爐料的透氣性，以爐頂壓力為調節手段可組成爐料透氣性調節系統。保持透氣性恆定有助於爐料順利下降，保持爐況穩定。
煉鐵是在高爐內進行還原反映過程，爐料、礦石、燃料和熔劑從爐頂裝置裝入爐內，從鼓風機來的冷風經熱風爐後，形成熱風從高爐風口鼓入，隨著焦炭燃
燒，產生熱煤氣由下向上運動，而爐料自上向下運動，相互接觸，進行熱交換，逐步還原，最後到達爐子下部，還原成生鐵，同時形成爐渣。積聚在爐缸的鐵水和爐渣分別由鐵口和出渣口放出。
高爐過程檢測和控制的主要專案可分為，監視爐內反應、穩定高爐操作、保護爐體及人身安全等幾類，因此高爐檢測儀表及控制系統的選擇十分重要，它直接關係到高爐的正常生產，爐體維護及裝置保護。
高爐程式控制系統設計為乙個開放的系統，工業乙太網、profibus-dp匯流排網路是目前應用最廣泛和開放性最好的工業通訊網路，系統軟體支援dde、opc、odbc、sql，且提供豐富的api程式設計介面，可以方便地進行系統擴充套件或與全廠輔控網、mis和其他子系統進行無縫連線。
第3章基於紫金橋的高爐控制系統監控程式設計
3.1高爐控制系統主控介面
紫金橋監控組態軟體是紫金橋公司在長期的科研和工程實踐中開發的通用工業組態軟體。紫金橋組態軟體在實際應用中，以其可靠性、方便性和強大的功能得到使用者的高度評價，使用者已經廣泛應用於石化、煉油、汽車、化工、冶金、製藥、建材、輕工、造紙、採礦、環保、電力、交通、智慧型樓宇、倉儲、物流、水利等多個行業和領域的過程控制、管理監測、現場監視、遠端監視、故障診斷、企業管理、資源計畫等系統。
微機控制系統實習報告
電子秒錶的設計 1 設計要求 電子秒錶設計，具有普通秒錶的功能。微控制器是使用按鍵復位。二 設計方案 at89c51是美國atmel公司生產的低功耗，高效能cmos8位微控制器，片內含4k bytes的可系統程式設計的flash唯讀程式儲存器,器件採用atmel公司的高密度 非易失性儲存技術生產，相...
模擬路燈控制系統報告
基於freescale jl3晶元的模擬路燈控制系統 摘要 本文介紹了乙個模擬路燈控制系統的解決方案。本方案以freescale公司的mcu晶元mc68hc908jl3為核心，加以簡單的外圍電路，實現了2009年全國大學生電子設計競賽試題所要求的所有技術內容。jl3微控制器在工業上的應用比較廣泛，其...
控制系統總結
1.1關於控制的基本概念 1 控制物件 被控制的裝置或生產過程。例如 核電廠功率控制系統中的反應堆動力裝置。2 被控制量 為控制物件的輸出量，表徵生產過程是否符合規定工況的物理量。例如 反應堆的功率，穩壓器的水位 壓力等。3 給定值 希望被控制量應該具有的量值或目標值。可以是常量可以是隨時間任意變化...