畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC控制的冷軋煤氣混合加壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要冷軋煤氣混合加壓系統(tǒng)是鋼鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，混合煤氣的質(zhì)量直接影響鋼鐵生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量。煤氣混合加壓過(guò)程復(fù)雜，影響因素多，本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)就是為了使加壓站能穩(wěn)定的進(jìn)行工作。本系統(tǒng)包含了四個(gè)調(diào)節(jié)回路，分別是熱值調(diào)節(jié)回路、混壓調(diào)節(jié)回路、加壓機(jī)后壓力（變頻）調(diào)節(jié)回路、加壓機(jī)后壓力（泄放）調(diào)節(jié)回路。四個(gè)調(diào)節(jié)回路主要是使冷軋煤氣混合加壓站中高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣通過(guò)熱值調(diào)節(jié)回路控制使之比為4:1，混合氣體的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)電路主要由pi調(diào)節(jié)電路進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)有手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥保證了調(diào)節(jié)的精確度及穩(wěn)定性。變頻器的調(diào)節(jié)保證了加壓機(jī)的轉(zhuǎn)速在一個(gè)穩(wěn)定的的范圍，使加壓機(jī)的壓力穩(wěn)定。通過(guò)設(shè)計(jì)用回路調(diào)節(jié)

2、變頻器，保證了加壓站的穩(wěn)定。用安全柵等安全措施保證了操作人員的安全。關(guān)鍵字：冷軋煤氣，加壓站，pi調(diào)節(jié)，變頻器，安全柵abstractcold-rolled steel gas mixed pressurized system is an important part of the production, mixed gas directly affects the quality of steel production quality and yield. mixed gas pressure to the complexity, many factors, this design syst

3、em is to make the pressure points to steady work. the system consists of four control loop, namely heating value adjustment circuit, mixed voltage regulation loop, pressurized machine pressure (frequency) control loop, pressurized machine pressure (discharge) control loop. four main control loop is

4、to make the cold gas mixed with blast furnace gas compressor stations in the calorific value of coke oven gas through the loop control to adjust the ratio of 4:1, mixed gas regulator valve to adjust the circuit mainly by the pi regulator circuit to adjust, both manual and automatic regulating valve

5、to ensure the accuracy and stability. frequency regulation to ensure the compression machine at a steady speed range, steady pressure to pressure machine. regulation designed to loop through the inverter to ensure the stability of pressure points. with barriers and other security measures to ensure

6、the safety of the operator. keywords: cold gas, compressor stations, pi regulator, inverter, safety barrier目錄第1章 緒論11.1課題背景11.2國(guó)內(nèi)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)煤氣優(yōu)化利用現(xiàn)狀11.3混合煤氣加壓系統(tǒng)的作用、特性及研究現(xiàn)狀2第2章 方案論證42.1系統(tǒng)回路的設(shè)計(jì)42.1.1熱值調(diào)節(jié)回路設(shè)計(jì)42.1.2混壓調(diào)節(jié)回路52.1.3加壓機(jī)后壓力（變頻）調(diào)節(jié)52.1.4加壓機(jī)后壓力（泄放）調(diào)節(jié)62.2混合加壓站系統(tǒng)設(shè)計(jì)72.2.1單加壓工藝流程72.2.2三個(gè)混合站供氣能力的確定72.2.3流量

7、調(diào)節(jié)閥組72.3混合加壓站的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)82.3.1模糊解耦控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)82.3.2蝶閥組控制設(shè)計(jì)122.4系統(tǒng)框圖13第3章 硬件電路設(shè)計(jì)153.1 plc選型153.1.1 i/o口的分配153.1.2 cpu及擴(kuò)展模塊的選擇163.1.3cpu外部接線圖173.2傳感器的選擇183.2.1溫度傳感器的選擇183.2.2壓力傳感器選擇193.2.3 流量變送器203.2.4氣動(dòng)式調(diào)節(jié)閥選擇213.2.5一氧化碳?xì)怏w報(bào)警器223.2.6執(zhí)行器的選擇243.2.7變頻器的選擇25第4章 軟件設(shè)計(jì)274.1系統(tǒng)主程序流程圖274.2溫度上限報(bào)警流程圖284.3一氧化碳報(bào)警流程圖284.4調(diào)節(jié)閥

8、控制流程圖294.5變頻器輸出頻率調(diào)節(jié)流程圖304.6加壓機(jī)后壓力調(diào)節(jié)流程圖314.7 pi調(diào)節(jié)控制流程圖324.8加壓站的生產(chǎn)工藝32第5章 結(jié)論與展望36參考文獻(xiàn)38致謝40附錄41附錄53附錄5464第1章 緒論1.1課題背景 煤氣既符合中國(guó)能源安全戰(zhàn)略和環(huán)保政策，又符合相關(guān)燃耗企業(yè)的利益要求，得到了諸如玻璃、陶瓷、冶金、機(jī)械、化工等燃耗較大的廣泛應(yīng)用。在這種形勢(shì)下，煤氣的合理開(kāi)發(fā)及充分應(yīng)用就顯得極其重要。然而普通煤氣加壓機(jī)系統(tǒng)存在著許多不足之處，作為系統(tǒng)控制參數(shù)煤氣出口壓力未采用自動(dòng)控制方式，人工操作滯后大，不能準(zhǔn)確、及時(shí)的跟隨壓力變化，造成壓力波動(dòng)，影響用戶使用等等。隨著機(jī)械行業(yè)的技

9、術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷發(fā)展，自動(dòng)控制在市場(chǎng)中所占的比重越來(lái)越大。將plc應(yīng)用于該控制，具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單，控制精度高的特點(diǎn)。在控制的過(guò)程中，煤氣加壓機(jī)可以根據(jù)參數(shù)的修改實(shí)現(xiàn)對(duì)供氣現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)確控制。1.2國(guó)內(nèi)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)煤氣優(yōu)化利用現(xiàn)狀由于各地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和地理位置、資金投入力度的差異，使得各地鋼鐵企業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r不盡相同?？傮w說(shuō)來(lái)，沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和部分老的重工業(yè)基地省市的鋼鐵企業(yè)技術(shù)水準(zhǔn)較高，生產(chǎn)工藝流程先進(jìn)，在經(jīng)濟(jì)效益和資源的合理利用以及可持續(xù)發(fā)展方面走的更遠(yuǎn)。相對(duì)而言，部分內(nèi)陸的鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)工藝結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)含量、生產(chǎn)組織管理方面還亟待提高。具體到對(duì)企業(yè)煤氣資

10、源的合理有效利用層面，國(guó)內(nèi)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的大致?tīng)顩r如下：(1) 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)煤氣資源的優(yōu)化利用有充分考慮，三種主要的煤氣副產(chǎn)品的管網(wǎng)壓力基本一致，便于不同品種煤氣的混合；設(shè)置有充足合理的煤氣存儲(chǔ)設(shè)備(煤氣柜等)，為煤氣系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)提供了足夠的緩沖手段；充分考慮了煤氣的熱值問(wèn)題，在混合煤氣加壓之前已經(jīng)使用相關(guān)設(shè)備對(duì)混合煤氣的熱值進(jìn)行較高精度的配比控制，使之更加符合下游生產(chǎn)工序?qū)θ假|(zhì)的質(zhì)量要求。(2) 各種煤氣副產(chǎn)品的管網(wǎng)壓力不一致，在混合之前需分別進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)；有足夠的煤氣存儲(chǔ)設(shè)備作為系統(tǒng)平衡的緩沖；對(duì)各種煤氣的熱值配比有一定的先行控制但是精度不太高。(3) 各種煤氣副產(chǎn)品的管網(wǎng)壓力不一致，

11、沒(méi)有足夠的煤氣存儲(chǔ)設(shè)備，對(duì)各種煤氣的熱值配比沒(méi)有進(jìn)行單獨(dú)的先行控制。上述的三種狀態(tài)代表了目前我國(guó)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)在企業(yè)副產(chǎn)品的綜合利用方面的三種技術(shù)層次，顯然第一種狀況應(yīng)該是各企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，只是由于各企業(yè)的具體條件的差異，需要逐步規(guī)劃實(shí)行。而混合煤氣加壓系統(tǒng)由于處在整個(gè)煤氣平衡系統(tǒng)最為關(guān)鍵的中間過(guò)渡環(huán)節(jié)，其建立或者技術(shù)升級(jí)是刻不容緩的。1.3混合煤氣加壓系統(tǒng)的作用、特性及研究現(xiàn)狀在鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)中，高爐、焦?fàn)t和轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的煤氣是重要的高熱值燃料，如排放至大氣，將造成嚴(yán)重的空氣污染；而若將它們收集加以充分利用，作各種工業(yè)燃?xì)饧訜釥t的燃料，其經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)可觀的。一般處理過(guò)程是將產(chǎn)生的各種煤氣分別收集到

12、貯氣罐(或貯氣塔柜)中，再用管道傳送到中繼加壓站經(jīng)加壓后供各用戶使用。當(dāng)從一次能源(如煤)轉(zhuǎn)換成二次能源(煤氣)時(shí)，由于一次能源燃質(zhì)不穩(wěn)，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中必然導(dǎo)致二次能源(煤氣)燃質(zhì)也不穩(wěn)，即煤氣燃質(zhì)具有較大的不確定性。用戶要求將燃質(zhì)控制在允許范圍內(nèi)，且將燃?xì)獾膲毫?yán)格穩(wěn)定在指定范圍，以便使用。以鋼鐵企業(yè)的燃?xì)廛堜摷訜釥t為例，它要求送入的燃?xì)馊假|(zhì)和壓力穩(wěn)定，否則燃燒系統(tǒng)很難控制，直接影響軋鋼生產(chǎn)等后續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量。再者，由于受煤氣源和煤氣用戶地理位置的限制，副產(chǎn)煤氣需在各用戶之間遠(yuǎn)距離的輸送。故此，為保證氣源及熱值的穩(wěn)定，保證管網(wǎng)的煤氣壓力，滿足用戶的要求，應(yīng)建立相應(yīng)的煤氣混合加壓站系統(tǒng)

13、。此舉對(duì)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、減少煤氣放散、降本增效和保護(hù)環(huán)境有著重要的意義。可以說(shuō)，煤氣混合加壓系統(tǒng)是合理利用鋼鐵企業(yè)煤氣資源的重要的中間環(huán)節(jié)，是煤氣從產(chǎn)生過(guò)程到合理利用、消費(fèi)過(guò)程的重要的過(guò)渡過(guò)程。由于鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)流程和企業(yè)地理布局的特點(diǎn)以及企業(yè)生產(chǎn)狀況的復(fù)雜多變，要求混合煤氣加壓站控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)以下特性：（1）在上游用戶、下游用戶的用量變化的作用下進(jìn)站壓力、出站壓力變化無(wú)常。（2）介質(zhì)為氣體，變化的過(guò)渡過(guò)程長(zhǎng)。（3）管網(wǎng)的特性變化無(wú)常。（4）系統(tǒng)中有滯后、非線性部件。顯而易見(jiàn)，我們面對(duì)的是一個(gè)數(shù)學(xué)模型難以確定的，具有大時(shí)滯和非線性部件的復(fù)雜被控對(duì)象。令人欣慰的是，盡管在煤氣資源的整體綜合利用方面

14、國(guó)內(nèi)各企業(yè)間存在著一定差距，但是混合煤氣加壓系統(tǒng)得到了一致的重視。目前，國(guó)內(nèi)各鋼鐵聯(lián)合企業(yè)幾乎都建立了一個(gè)或數(shù)個(gè)煤氣加壓系統(tǒng)，并且基本上實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)的電儀控制升級(jí)到了較為先進(jìn)的plc+變頻器控制，有的企業(yè)還實(shí)現(xiàn)了煤氣加壓系統(tǒng)數(shù)據(jù)和企業(yè)生產(chǎn)管理調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈接，增強(qiáng)了企業(yè)的生產(chǎn)信息化水平。在控制算法方面，隨著智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的控制理念在實(shí)際系統(tǒng)重得到了應(yīng)用，取得了很好的效果。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，控制設(shè)備的計(jì)算能力也獲得了空前的提高，使得先進(jìn)控制算法得以充分的實(shí)施，從而提高了系統(tǒng)的控制品質(zhì)。工業(yè)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為煤氣加壓控制系統(tǒng)更好的融入整個(gè)工廠生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)提供了便利的

15、條件。本次設(shè)計(jì)需要對(duì)冷軋煤氣混合加壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)應(yīng)包括：plc控制器、各種傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型，plc控制器i/o端口地址分配及相應(yīng)控制電路設(shè)計(jì)；系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括：系統(tǒng)控制主程序流程、梯形圖及主要子程序的編寫。第2章 方案論證根據(jù)所給的題目及所要實(shí)現(xiàn)的功能分析得出本次設(shè)計(jì)需要有四個(gè)系統(tǒng)回路分別為熱值調(diào)節(jié)回路、混壓調(diào)節(jié)回路、加壓機(jī)后壓力（變頻）調(diào)節(jié)回路、加壓機(jī)后壓力（泄放）調(diào)節(jié)回路。2.1系統(tǒng)回路的設(shè)計(jì)2.1.1熱值調(diào)節(jié)回路設(shè)計(jì)熱值是用戶氣源的主要質(zhì)量指標(biāo)之一。冷軋煤氣混合加壓站以高爐煤氣為主氣，它不可控制，取決于用戶用量；焦?fàn)t煤氣為輔氣，要求控制其兩道閥門，使高、焦配比約4:

16、1。本回路為一串級(jí)、交叉限幅調(diào)節(jié)系統(tǒng)。以熱值調(diào)節(jié)為主環(huán)，焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)為副環(huán)，加入了高焦煤氣流量單交叉限幅。焦?fàn)t煤氣流量的設(shè)定值不單單取決于熱值調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)，而且受到高爐煤氣流量的瞬時(shí)值的限制，即按高、焦理論配比值求出應(yīng)配焦?fàn)t煤氣流量值，乘以1.05和0.95作為輸出信號(hào)的上、下限幅值。該控制思想一則使焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)量不至于過(guò)大，從而使高焦配比值在小范圍內(nèi)波動(dòng)；二則使主環(huán)調(diào)節(jié)器不至于產(chǎn)生調(diào)節(jié)飽和，加快了滯后較大的主環(huán)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，改善了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。熱值調(diào)節(jié)回路如圖2.1所示：焦?fàn)t氣調(diào)節(jié)器熱值調(diào)節(jié)器焦?fàn)t氣閥焦?fàn)t氣流量焦氣量熱值熱值儀圖2.1熱值調(diào)節(jié)回路圖對(duì)此回路采用單臺(tái)調(diào)節(jié)器串調(diào)

17、雙閥的控制方案，即在計(jì)算機(jī)中設(shè)置一臺(tái)軟調(diào)節(jié)器，其輸出信號(hào)給到2臺(tái)手操器，同時(shí)帶動(dòng)2臺(tái)電動(dòng)蝶閥。為防止二閥同時(shí)動(dòng)作造成超調(diào)，將2臺(tái)手操器內(nèi)的死區(qū)設(shè)置的有所差別，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸出要求的閥位信號(hào)與實(shí)際閥位反饋信號(hào)出現(xiàn)偏差時(shí)，死區(qū)小的手操器（電動(dòng)調(diào)節(jié)閥）首先動(dòng)作，若偏差不大時(shí)，就能糾正過(guò)來(lái)；當(dāng)調(diào)節(jié)量不夠時(shí)，偏差增大，死區(qū)大的手操器（電動(dòng)調(diào)節(jié)閥）也動(dòng)作，加大調(diào)節(jié)力度，使系統(tǒng)迅速回到穩(wěn)定狀態(tài)上。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)較大偏差時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)同時(shí)超出二者死區(qū)范圍的現(xiàn)象，則二閥一同動(dòng)作，使偏差迅速減小到一定范圍，此時(shí)大死區(qū)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥停止動(dòng)作，剩余的小偏差靠死區(qū)小的調(diào)節(jié)閥來(lái)進(jìn)一步精調(diào)到位。2.1.2混壓調(diào)節(jié)回路混壓調(diào)節(jié)在實(shí)際中既

18、影響熱值、又影響加壓機(jī)后壓力。所以，混壓調(diào)節(jié)不好，則熱值調(diào)節(jié)、加壓機(jī)后壓力調(diào)節(jié)都無(wú)從談起。本回路為一串級(jí)隨動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在控制回路中建立數(shù)學(xué)模型，煤氣混合壓力的設(shè)定值隨著高、焦氣源的壓力波動(dòng)而自動(dòng)計(jì)算設(shè)定，同時(shí)又加以上下限幅，使工藝操作變得更加合理。從熱值的穩(wěn)定方面來(lái)看，機(jī)前混壓能夠隨高、焦煤氣壓力波動(dòng)而適時(shí)適度地調(diào)整，保證了焦?fàn)t煤氣能夠按所需的量順利配人；從加壓機(jī)后壓力的穩(wěn)定方面來(lái)看，機(jī)前壓力變化范圍不至于太寬，減少了對(duì)加壓機(jī)后出口壓力調(diào)節(jié)的干擾?；靿赫{(diào)節(jié)回路如圖2.2所示給定值壓力控制器調(diào)節(jié)器壓力變送器混合煤氣量控制器圖2.2混壓調(diào)節(jié)回路圖混壓調(diào)節(jié)就是控制高爐煤氣的兩道閥門。為了避免“瓶頸”

19、，同樣如上所述，也采用了一臺(tái)軟調(diào)節(jié)器控制2臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的方式，減少對(duì)機(jī)后出口壓力調(diào)節(jié)的干擾。2.1.3加壓機(jī)后壓力（變頻）調(diào)節(jié) 加壓機(jī)后壓力是用戶氣源的主要質(zhì)量指標(biāo)之一，本回路為一定值單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其設(shè)定值為13.5kpa，當(dāng)加壓機(jī)后出口壓力升高降低時(shí)，增大減小變頻器的輸出頻率。從而改變加壓機(jī)的轉(zhuǎn)速，以“變”求“穩(wěn)”。在計(jì)算機(jī)和變頻器上都設(shè)置了最低運(yùn)行頻率，從而保證出口壓不至于太低，也保證了自帶油泵能夠給出足夠的油壓油量，以免燒壞軸瓦。這兩個(gè)頻率運(yùn)行下限是保證加壓機(jī)設(shè)備安全、用戶正常生產(chǎn)的兩道防線。加壓機(jī)后壓力（變頻）調(diào)節(jié)回路如圖2.3所示設(shè)定值壓力變送器器變頻器壓力變送器油壓油量

20、控制器圖2.3加壓機(jī)后壓力（變頻）調(diào)節(jié)回路2.1.4加壓機(jī)后壓力（泄放）調(diào)節(jié)這是加壓機(jī)后壓力調(diào)節(jié)的另一手段。本回路為一定值單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其設(shè)定值為14kpa，當(dāng)加壓機(jī)后出口壓力升高降低時(shí)，增大減小泄壓閥的開(kāi)度，以“泄”求“穩(wěn)”。加壓機(jī)后壓力（泄放）調(diào)節(jié)回路如圖2.4所示混合氣調(diào)節(jié)器壓力調(diào)節(jié)器泄放閥壓力變送器煤氣量圖2.4加壓機(jī)后壓力（泄放）調(diào)節(jié)回路圖通常，泄放調(diào)節(jié)器的設(shè)定值高于變頻調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，一般情況下，變頻器負(fù)責(zé)系統(tǒng)全部的調(diào)節(jié)，而泄放閥處于關(guān)閉的“休閑”狀態(tài)。當(dāng)用戶突然大減量，造成出口壓驟然升高，變頻的調(diào)節(jié)速度不足以使出口壓迅速降下來(lái)時(shí)（即出口壓超過(guò)14kpa），泄放回路立即參與調(diào)節(jié)。

21、泄放回路比例帶、積分時(shí)間都設(shè)得很小，因而，動(dòng)作很快，與變頻“雙管齊下”，可使壓力迅速降下來(lái)，保證了用戶氣源壓力穩(wěn)定，避免了以前類似情況下加壓機(jī)進(jìn)入喘振的可能，保障了設(shè)備安全。在調(diào)節(jié)過(guò)程中，絕不會(huì)出現(xiàn)既保持加壓機(jī)轉(zhuǎn)速較高，又使泄放開(kāi)啟一定高度的“穩(wěn)定平衡”狀態(tài)。2.2混合加壓站系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.1單加壓工藝流程根據(jù)資料得高爐煤氣進(jìn)站壓力為1315 kpa，焦?fàn)t煤氣壓力進(jìn)站壓力為3-6 kpa的煤氣壓力供應(yīng)特點(diǎn)，并結(jié)合煤氣用戶現(xiàn)場(chǎng)布置的實(shí)際情況。最后方案確定為單加壓焦?fàn)t煤氣。加壓后的壓力為14 kpa。然后與高爐煤氣或轉(zhuǎn)爐煤氣混合。2.2.2三個(gè)混合站供氣能力的確定煤氣混合加壓站中混合站共有三個(gè)。1

22、#混合站為高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣混合。主要供150 t轉(zhuǎn)爐、爐卷軋機(jī)加熱爐用氣。根據(jù)用戶用量，即平均量12萬(wàn)，最大量144萬(wàn)。最小量6萬(wàn)，混合煤氣管道直徑設(shè)計(jì)為dnl 800。高焦?fàn)t煤氣管道分別為dnl 600和dnl 000?；旌媳壤秊?.67：0.33，混合煤氣熱值7 674±209，壓力大于10 kpa，該混合煤氣管道與公司。加壓站具備聯(lián)網(wǎng)供氣的條件。2#混合站為高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣混合。主要供中板機(jī)組、2×150 t轉(zhuǎn)爐及1780常規(guī)熱連軋機(jī)3座加熱爐用氣，根據(jù)其用氣量，即平均量12萬(wàn)。最大量17萬(wàn)，最小量6萬(wàn)，混合管道直徑設(shè)計(jì)為dn2 200，高爐煤氣管道和焦?fàn)t煤氣管道

23、分別為dnl 800和dnl 200。高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣的混合比例為067：033。混合煤氣熱值7 674±209。壓力大于10 kpa。3#混合站為高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣混合的三混煤氣主要供一軋廠3個(gè)機(jī)組、動(dòng)力鍋爐。即平均量72萬(wàn)，最大量86萬(wàn)，最小量36萬(wàn)，混合管道直徑設(shè)計(jì)為dn2 000，高、焦、轉(zhuǎn)爐煤氣管道分別為dnl 000、dn800和dnl 600。轉(zhuǎn)爐煤氣供應(yīng)量為6萬(wàn)，其余高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣的混合比例為0.67:0.33。混合站的混合煤氣熱值根據(jù)煤氣使用情況調(diào)整，高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣使用四個(gè)蝶閥調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)爐煤氣只有一個(gè)蝶閥控制。平時(shí)不參與調(diào)節(jié)。2.2.3流量調(diào)節(jié)閥組

24、考慮到用戶對(duì)煤氣熱值的要求較嚴(yán)格且煤氣用量大。單一的流量調(diào)節(jié)蝶閥的調(diào)節(jié)范圍具有一定的限制?？紤]將混合站及混合站的高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣的二道流量調(diào)節(jié)蝶閥改用調(diào)節(jié)閥組形式，調(diào)節(jié)閥組設(shè)計(jì)為三個(gè)調(diào)節(jié)蝶閥，流量分配比例為0.65:0.25:0.1，則兩混合站的二道流量調(diào)節(jié)閥組設(shè)計(jì)形式。混合加壓站工藝如圖2.5所示dn2200混合煤氣dn2200混合煤氣dn1000dn800dn1800dn1200dn1500焦?fàn)t煤氣dn1000dn1500轉(zhuǎn)爐煤氣dn2200高爐煤氣dn1500焦?fàn)t煤氣dn1800混合煤氣混合站加壓機(jī)加壓機(jī)加壓機(jī)加壓機(jī)dn1600高爐煤氣混合站混合站圖2.5混合加壓站工藝流程圖2.3混合

25、加壓站的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1模糊解耦控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在一個(gè)生產(chǎn)裝置中，往往需要設(shè)置若干個(gè)控制回路，來(lái)穩(wěn)定各個(gè)被控變量。在這種情況下，幾個(gè)回路之間，就可能相互關(guān)聯(lián)，相互耦合，相互影響，構(gòu)成多輸入-多輸出的相關(guān)控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)叫做耦合控制系統(tǒng)。解耦控制設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是解除控制回路或系統(tǒng)變量之間的耦合。在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關(guān)鍵，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。然而，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量太多，往往難以正確的描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，于是工程師便利用各種方法來(lái)簡(jiǎn)化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，以達(dá)成控制的目的，但卻不盡理想。換言之，傳統(tǒng)的控制理論對(duì)于明確系統(tǒng)有強(qiáng)而

26、有力的控制能力，但對(duì)于過(guò)于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無(wú)能為力了。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來(lái)處理這些控制問(wèn)題。由于混合煤氣加壓過(guò)程復(fù)雜，氣源壓力的的波動(dòng)、加壓機(jī)轉(zhuǎn)速的改變、蝶閥開(kāi)度的調(diào)節(jié)、后續(xù)單位生產(chǎn)調(diào)整等因素都會(huì)影響混合煤氣壓力的穩(wěn)定。而目前為了控制好混合煤氣機(jī)后壓力，國(guó)內(nèi)采用最多的pid控制和模糊控制，形成一個(gè)閉環(huán)的反饋控制回路，一般沒(méi)有考慮加壓機(jī)前壓力的變化，控制效果很差。在自動(dòng)控制設(shè)計(jì)過(guò)程中，目標(biāo)值跟蹤特性和外擾抑制特性是設(shè)計(jì)者關(guān)注的兩個(gè)主要問(wèn)題。加壓前壓力的變化先于機(jī)后壓力的變化，也是加壓機(jī)后壓力波動(dòng)原因。設(shè)計(jì)一種更完善的壓力控制方案是實(shí)際生產(chǎn)需求之一。在煤氣混合過(guò)程中，其輸入量為

27、高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣，輸出量為混合煤氣壓力和熱值，輸入煤氣的改變影響混合煤氣壓力，又影響混合煤氣熱值。因此，該被控對(duì)象是一個(gè)耦合嚴(yán)重的雙輸入、雙輸出多變量系統(tǒng)，必須設(shè)計(jì)一個(gè)解耦控制器對(duì)其進(jìn)行控制，本方法選用的解耦器結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。熱值設(shè)定混壓設(shè)定+模糊解耦控制器煤氣混合過(guò)程圖2.6解耦原理圖在深入進(jìn)行煤氣混合加壓過(guò)程機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，利用模糊控制、解耦控制、專家控制、集成優(yōu)化建模等技術(shù)，建立了煤氣混合解耦控制模型，提出了二自由度專家控制方法，保證混合煤氣熱值壓力的穩(wěn)定。煤氣混合解耦控制模型由高爐煤氣模糊控制器、焦?fàn)t煤氣模糊控制器、專家控制器、模糊解耦控制器組成，基于過(guò)程的特點(diǎn)和操作人員經(jīng)驗(yàn)知

28、識(shí)，通過(guò)融合模糊控制、專家控制、模糊解耦等技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣的混合配比控制，從而穩(wěn)定了混合煤氣的熱值?；旌厦簹饧訅旱亩杂啥葘＜铱刂品椒ò粋€(gè)前饋專家控制器和一個(gè)反饋專家控制器，分別把加壓機(jī)前后的混合煤氣壓力引進(jìn)了專家控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)混合煤氣壓力的二自由度專家控制。模糊解耦控制器中解耦規(guī)則是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，其品質(zhì)、以及具體參數(shù)設(shè)置，直接關(guān)系整個(gè)系統(tǒng)控制效果好壞。本方法解耦規(guī)則的確立依據(jù)來(lái)自兩個(gè)方面：雙蝶閥并聯(lián)狀態(tài)增益矩陣和專家經(jīng)驗(yàn)。雙蝶閥并聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖2.7所示，圖中ql為焦?fàn)t煤氣流量，q2為高爐煤氣流量，u1,u2分別為1#蝶閥和2#蝶閥的開(kāi)度，h為混合管道煤氣總流量，a為

29、混合煤氣熱值。熱值設(shè)定混壓設(shè)定+專家控制器混壓模糊控制器熱值模糊控制器模糊解耦控制器焦閥控制器高閥控制器專家控制器煤氣混合過(guò)程圖2.7熱值壓力解耦控制方框圖雙蝶閥并聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖2.8所示，圖中ql為焦?fàn)t煤氣流量，q2為高爐煤氣流量，u1,u2分別為1#蝶閥和2#蝶閥的開(kāi)度，h為混合管道煤氣總流量，a為混合煤氣熱值。設(shè)高爐、焦?fàn)t煤氣熱值分別為、，由圖2.7可寫出混合過(guò)程靜態(tài)關(guān)系式為：設(shè)操作量 被調(diào)量 圖2.8焦?fàn)t-高爐煤氣混合過(guò)程圖根據(jù)相對(duì)增益的定義，先求取“到通道的第一和第二放大系數(shù)因此可求得同理可求得、，結(jié)合相對(duì)增益矩陣的性質(zhì)可求得相對(duì)增益矩陣為在實(shí)際生產(chǎn)中，焦?fàn)t煤氣熱值=17000，高爐煤氣

30、熱值=3000，混合煤氣熱值a在3000-17000之間變化。假設(shè)此時(shí)混合煤氣熱值偏低，a=4000，由上面公式可得到此時(shí)的系統(tǒng)相對(duì)增益矩陣為此時(shí)熱值偏低，有兩種調(diào)節(jié)方法：開(kāi)大焦閥或關(guān)小高閥。根據(jù)增益矩陣，若開(kāi)大焦閥，調(diào)節(jié)熱值的同時(shí)對(duì)流量影響很小，因?yàn)榫仃嚨牡谝涣袃蓚€(gè)值分別為13和1，可以計(jì)算出前一個(gè)式子說(shuō)明此時(shí)開(kāi)大焦閥調(diào)節(jié)熱值很有效，只需改變焦閥很小開(kāi)度就能實(shí)現(xiàn)熱值調(diào)節(jié)目標(biāo)；后一個(gè)式子說(shuō)明改變焦閥開(kāi)度對(duì)壓力影響很小，這種調(diào)節(jié)解除了耦合，系統(tǒng)是趨向穩(wěn)定的。2.3.2蝶閥組控制設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中使用了四蝶閥組調(diào)節(jié)熱值，當(dāng)控制器計(jì)算出焦?fàn)t和高爐閥門組控制值后，由蝶閥組控制策略決定到底如何調(diào)節(jié)相應(yīng)閥門組

31、的兩個(gè)閥門?？刂圃O(shè)計(jì)推導(dǎo)如下。以焦?fàn)t蝶閥組為例。焦?fàn)t煤氣壓力一流量管道系統(tǒng)如圖2.9所示。圖2.9焦?fàn)t煤氣壓力-流量過(guò)程圖在圖2.8中，為1#蝶閥前焦?fàn)t煤氣壓力，為2#蝶閥前焦?fàn)t煤氣壓力，為2#蝶閥后焦?fàn)t煤氣壓力，、分別為1#蝶閥和2#蝶閥的開(kāi)度，h為焦?fàn)t管道煤氣流量。根據(jù)公式，壓力-流量過(guò)程可以描述為兩個(gè)回路都處于開(kāi)環(huán)下，被調(diào)流h對(duì)的增量即第一放大系數(shù)是壓力回路閉合時(shí)，h對(duì)的偏導(dǎo)數(shù)即第二偏導(dǎo)數(shù)即第二放大系數(shù)是根據(jù)相對(duì)增益定義有由上式可得，用壓力來(lái)表示增益，即同樣可以求出對(duì)流量h的相對(duì)增益如果改用來(lái)描述此壓力-流量系統(tǒng)，即則可確定另一增益對(duì)上式求取偏導(dǎo)數(shù)，就可分別推導(dǎo)出、對(duì)的兩個(gè)通道的相對(duì)增益

32、。最后，壓力-流量系統(tǒng)的相對(duì)增益矩陣可寫為如果系統(tǒng)中接近，則陣就十分接近單位陣，說(shuō)明用閥1去控制流量，用閥2去控制壓力是合適的。如果系統(tǒng)中接近，則情況就應(yīng)把變量的配置一下，即用閥2去控制流量，用閥l去控制壓力是合適的。如果接近的中點(diǎn)，則同時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)閥門是最好的。2.4系統(tǒng)框圖根據(jù)以上的分析可得該系統(tǒng)的框圖為圖2.10所示西門子s7-200手操器手操器開(kāi)度輸出開(kāi)度輸出氣動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥執(zhí)行器氣動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥氣動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥執(zhí)行器氣動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥繼電器繼電器執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)聲光報(bào)警溫度流量、壓力變送器安全柵溫度流量、壓力變送器安全柵圖2.10系統(tǒng)框圖第3章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 plc選型3.1.1 i/o口的分配1

33、）輸入/輸出信號(hào)的分析根據(jù)本次設(shè)計(jì)模擬量輸入的信號(hào)有；高爐煤氣的流量，焦?fàn)t煤氣的流量，混合煤氣的溫度，混合煤氣的壓力，co的濃度。數(shù)字量輸入有；系統(tǒng)的啟動(dòng)，系統(tǒng)的手動(dòng)停止，消鈴按鈕，試燈按鈕。模擬量輸出信號(hào)有；變頻器的輸出頻率，泄放閥。數(shù)字量輸出有；溫度上限報(bào)警，混合煤氣壓力報(bào)警指示燈， co濃度上限報(bào)警指示燈，報(bào)警電鈴。表4-1 i/o口信號(hào)代碼輸入信號(hào)名稱代號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)1啟動(dòng)bg11混合煤氣壓力報(bào)警指示燈pg12停止bg22溫度上限報(bào)警指示燈pg23消鈴按鈕sf13co濃度上限報(bào)警指示燈pg34試燈按鈕sf24報(bào)警電鈴pb5高爐煤氣的流量bg35變頻器輸出下限頻率mb56焦?fàn)t煤氣的流

34、量bg46泄放閥mb67混合煤氣的壓力bg58混合煤氣的溫度t19co的濃度bg6由上面所述i/o分配表如表4-2所示表4-2 i/o口分配表輸入信號(hào)名稱i/o口分配輸出信號(hào)名稱i/o口分配1啟動(dòng)i0.01混合煤氣壓力報(bào)警指示燈q0.02停止i0.12溫度上限報(bào)警指示燈q0.13消鈴按鈕i0.23co濃度上限報(bào)警指示燈q0.24試燈按鈕i0.34報(bào)警電鈴q0.35高爐煤氣的流量aiw05變頻器輸出下限頻率aow26焦?fàn)t煤氣的流量aiw26泄放閥aow47混合煤氣的壓力aiw48混合煤氣的溫度aiw69co的濃度aiw82）i/o口統(tǒng)計(jì)初步估計(jì)數(shù)字量i/o點(diǎn)數(shù)為8個(gè)輸入和4個(gè)輸出點(diǎn)數(shù)，模擬量i/

35、o點(diǎn)數(shù)為5個(gè)輸入和5個(gè)輸出點(diǎn)數(shù)。增加20%備用量，以便隨時(shí)增加控制功能：數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)為：4（1 + 10%）=5輸出點(diǎn)數(shù)為：4（1 + 10%）=5模擬量輸入點(diǎn)數(shù)為：5（1 + 10%）=6輸出點(diǎn)數(shù)為：2（1 + 10%）=3控制系統(tǒng)plc的i/o點(diǎn)分配如表4.1所示。3.1.2 cpu及擴(kuò)展模塊的選擇西門子公司的s7-200 plc 是一種疊裝式結(jié)構(gòu)的小型plc，它指令豐富，功能強(qiáng)大，可靠性高，結(jié)構(gòu)緊湊，便于擴(kuò)展，性能價(jià)從cpu模塊的功能來(lái)講，s7-200 系列plc具有以下五種不同結(jié)構(gòu)配置的cpu單元。(1) cpu 221有6輸入/4輸出，無(wú)擴(kuò)展，存儲(chǔ)容量較小，有一定的高速計(jì)數(shù)能力，適

36、合于點(diǎn)數(shù)少的控制系統(tǒng)。(2) cpu 222有8輸出/6輸出，可以進(jìn)行模擬量的控制和2個(gè)模塊的擴(kuò)展，應(yīng)用更廣泛的全功能控制器。(3) cpu 224有14輸入/10輸出，存儲(chǔ)容量擴(kuò)大了一倍，有7個(gè)擴(kuò)展模塊，內(nèi)置時(shí)鐘，有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力，是s7-200系列中使用最多的產(chǎn)品。(4) cpu 224xp最新推出的一款實(shí)用機(jī)型，最大的不同是主機(jī)上增加了2輸入/1輸出的模擬量單元和一個(gè)通信口，適合有少量模擬信號(hào)的系統(tǒng)中使用。(5) cpu 226有24輸入/16輸出，增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)，用于點(diǎn)數(shù)較多，要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。所以選擇cpu 224，em235模擬量

37、輸入/輸出和em232模擬量輸出。本設(shè)計(jì)的plc選擇的cpu224的傳感器電源24v(dc)可以輸出600ma電流。模塊連接方式如圖3.1所示主機(jī)cpu224模塊1 em235模塊2 em235模塊3 em235圖3.1 模塊連接圖3.1.3cpu外部接線圖由i/o圖得cpu外部接線圖如圖3.2所示圖3.2cpu外部接線圖3.2傳感器的選擇3.2.1溫度傳感器的選擇溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器(rtd)和ic溫度傳感器。ic溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。熱電偶應(yīng)用很廣泛，因?yàn)樗鼈兎浅?jiān)固而且不太貴。熱電偶有多種類型，它們覆蓋非常寬的溫度范圍，從200

38、到2000。它們的特點(diǎn)是：低靈敏度、低穩(wěn)定性、中等精度、響應(yīng)速度慢、高溫下容易老化和有漂移，以及非線性。另外，熱電偶需要外部參考端。rtd精度極高且具有中等線性度。它們特別穩(wěn)定，并有許多種配置。但它們的最高工作溫度只能達(dá)到400左右。它們也有很大的tc，且價(jià)格昂貴(是熱電偶的410倍)，并且需要一個(gè)外部參考源。模擬輸出ic溫度傳感器具有很高的線性度 (如果配合一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器或adc可產(chǎn)生數(shù)字輸出)、低成本、高精度(大約1%)、小尺寸和高分辨率。它們的不足之處在于溫度范圍有限(+55+150)，并且需要一個(gè)外部參考源。數(shù)字輸出ic溫度傳感器帶有一個(gè)內(nèi)置參考源，它們的響應(yīng)速度也相當(dāng)慢(100 ms

39、數(shù)量級(jí))。雖然它們固有地會(huì)自身發(fā)熱，但可以采用自動(dòng)關(guān)閉和單次轉(zhuǎn)換模式使其在需要測(cè)量之前將ic設(shè)置為低功耗狀態(tài)，從而將自身發(fā)熱降到最低。與熱敏電阻、rtd和熱電偶傳感器相比，ic溫度傳感器具有很高的線性，低系統(tǒng)成本，集成復(fù)雜的功能，能夠提供一個(gè)數(shù)字輸出，并能夠在一個(gè)相當(dāng)有用的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度測(cè)量。綜上所述，因?yàn)闇囟葴y(cè)量范圍在0-800;所以選用pt100正溫度系數(shù)熱敏傳感器它的主要技術(shù)指標(biāo)如下：（1）測(cè)量范圍：-200+850;（2）允許變差值：a級(jí)±（0.15+0.002|t|）,b級(jí)±（0.30+0.005|t|）;（3）熱響應(yīng)時(shí)間:30s;（4）最小置入深度：熱電阻的最小

40、置入深度200mm；（5）允通電流5ma；另外，pt100溫度傳感器還具有抗震好、穩(wěn)定性高、準(zhǔn)確度高、耐壓高等優(yōu)點(diǎn)。鉑熱電阻的線性好，在0100之間變化時(shí)，最大非線性誤差小于0.5。實(shí)物圖如圖3.3所示：圖3.3 pt100正溫度系數(shù)熱敏傳感器3.2.2壓力傳感器選擇壓力傳感器目前最長(zhǎng)使用的工作原理:壓阻式、電容式、壓電式、晶體諧振式等。壓阻式的又有硅電阻、陶瓷電阻、應(yīng)變電阻等，是把壓力作用轉(zhuǎn)化為電阻變化的原理。電容式的主要是用陶瓷電容，是把壓力作用轉(zhuǎn)化為電容變化的原理。壓電式的是利用壓電材料，把壓力的作用轉(zhuǎn)化為電量的變化。晶體諧振式是把壓力的作用轉(zhuǎn)化為頻率的變化，這種原理的應(yīng)用是輸出信號(hào)接近

41、為數(shù)字信號(hào)。因?yàn)閴毫Φ淖兓秶€(wěn)定在13.5kpa左右，綜合價(jià)錢、性能等因素，我選用1151電容式壓力變送器。1151型電容式變送器的特點(diǎn)是精度高,穩(wěn)定性好，二線制(420ma)，固體元件，接插式印刷線路板，小型、重量輕、堅(jiān)固抗振，量程、零點(diǎn)外部連續(xù)可調(diào)，正遷移可達(dá)500；負(fù)遷移可達(dá)600,阻尼可調(diào) 單向過(guò)載保護(hù)特性好，無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件，維修工作量少，全系列統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，零部件互換性強(qiáng)，接觸介質(zhì)的膜片材料可選擇 (316l、tan、has-c、monel等耐腐蝕材。測(cè)量介質(zhì)：液體、氣體和蒸汽測(cè)量范圍：00.1kpa至040mpa工作方式：表壓，絕壓，差壓輸出信號(hào)：420ma dc(特殊可為四線制22

42、0v ac供電，010ma dc輸出)供電電源：1245v dc，一般為24v dc(見(jiàn)圖二十一負(fù)載特性)負(fù)載特性：與供電電源有關(guān)，在某一電源電壓時(shí)帶負(fù)載能力(負(fù)載特性)，負(fù)載阻抗rl，與電源電壓vs關(guān)系式為：rl50(vs-12)指示表：指針式線性指示0100刻度或lcd液晶式顯示量程和零點(diǎn)：外部連續(xù)可調(diào)溫度范圍：放大器工作溫度范圍：-29+93實(shí)物圖如圖3.4示：圖3.4 1151型電容式變送器3.2.3 流量變送器流量變送器選孔板流量計(jì)?？装辶髁坑?jì)又稱為差壓式流量計(jì)，是由一次檢測(cè)件(節(jié)流件)和二次裝置(差壓變送器和流量顯示儀)組成，廣泛應(yīng)用于氣體、蒸汽和液體的流量測(cè)量。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修

43、方便，性能穩(wěn)定，使用可靠等特點(diǎn)?？装骞?jié)流裝置是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件可不需標(biāo)定直接依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，1.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb2624-81<流量測(cè)量節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)安裝和使用；2.國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iso5167<國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織規(guī)定的各種節(jié)流裝置；3.化工部標(biāo)準(zhǔn)gj516-87-hk06?？装辶髁坑?jì)工作原理：充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置，在節(jié)流件附近造成局部收縮，流速增加，在其上、下游兩側(cè)產(chǎn)生靜壓力差。在已知有關(guān)參數(shù)的條件下，根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性原理和伯努利方程可以推導(dǎo)出差壓與流量之間的關(guān)系而求得流量。節(jié)流裝置組成：節(jié)流件：標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、14圓孔板、雙重孔板、偏心孔板、圓缺孔板、錐形入口：孔板等取壓

44、裝置：環(huán)室、取壓法蘭、夾持環(huán)、導(dǎo)壓管等：連接法蘭（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、各種標(biāo)準(zhǔn)及其它設(shè)計(jì)部門的法蘭）、緊固件：測(cè)量管jy-lgb孔板流量計(jì)是將標(biāo)準(zhǔn)孔板與多參數(shù)差壓變送器（或差壓變送器、溫度變送器及壓力變送器）配套組成的高量程比差壓流量裝置，可測(cè)量氣體、蒸汽、液體及天然氣的流量，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領(lǐng)域的過(guò)程控制和測(cè)量。 實(shí)物圖如圖3.5所示孔板流量計(jì)適用范圍 1. 公稱直徑： 15 mm dn1200mm 2. 公稱壓力：pn10mpa 3. 工作溫度：50t550 4. 量程比：1:10， 1:15 5. 精度：0.5級(jí)，1級(jí)圖3.5孔板流量計(jì)3.2.4氣動(dòng)式調(diào)節(jié)閥選擇因?yàn)檩?/p>

45、入氣體是可燃性氣體，用電動(dòng)式調(diào)節(jié)閥容易引起電火花，發(fā)生危險(xiǎn)。所以選用氣動(dòng)式調(diào)節(jié)閥。氣動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥,電動(dòng)三通分流調(diào)節(jié)閥,壓力調(diào)節(jié)閥亦稱調(diào)節(jié)閥、流量控制閥、流量控制器、動(dòng)態(tài)平衡閥、流量平衡閥，是一種直觀簡(jiǎn)便的流量調(diào)節(jié)控制裝置，調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)組成調(diào)節(jié)閥通常由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體兩部分共同組成。直行程主要有直通單座式和直通雙座式兩種，后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場(chǎng)合。角行程主要有：v型電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥、氣動(dòng)薄膜切斷閥,偏心蝶閥等。 通過(guò)查找資料選擇角-4 zhtb型三維偏心調(diào)節(jié)閥。它的原理是利用三維偏心原理。實(shí)現(xiàn)了消除碟版在90

46、6;（或60°）旋轉(zhuǎn)過(guò)程中閥座與密封圈之間的摩擦，使得使得碟版在施行關(guān)閉，入座時(shí)動(dòng)作靈敏，位置精確度高；同時(shí)安裝在碟版內(nèi)的彈性金屬密封圈，由于入座時(shí)的柔性擠壓而產(chǎn)生了彈性形變，密封面漲緊在閥座的密封表面上，確保了芯、座間密封效果良好，可靠性和穩(wěn)定性高，密封副使用壽命長(zhǎng)；這種產(chǎn)品具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，流路簡(jiǎn)單，壓力損失小，切斷性能佳的特點(diǎn)。它可以廣泛的應(yīng)用在石油、石化、冶金、污水、油罐、等不同場(chǎng)合；性能穩(wěn)定，維修量小。輸出信號(hào)：420madc實(shí)物圖如圖3.6所示圖3.6 zhtb型三維偏心調(diào)節(jié)閥3.2.5一氧化碳?xì)怏w報(bào)警器一氧化碳報(bào)警器按使用方向可分為家庭用一氧化碳報(bào)警器和工業(yè)

47、用一氧化碳報(bào)警器，另外按使用方式可分為壁掛/固定式一氧化碳報(bào)警器和便攜式一氧化碳報(bào)警器，根據(jù)不同使用要求可以選擇不同的儀器。技術(shù)規(guī)格：工作電壓：主電：220vac，（50-60）hz 備電：24vac（可選） 工作溫度：0-40 工作濕度：（10-95）% rh 功耗：每通道5w 探測(cè)器輸入：四線制可燃/有毒探測(cè)器 報(bào)警方式：聲音報(bào)警：分故障報(bào)警，濃度報(bào)警兩種不同的聲音； 光報(bào)警：通過(guò)led發(fā)光二極管顯示出電源故障報(bào)警、濃度報(bào)警、探測(cè)器故障報(bào)警。 輸出信號(hào)：4路報(bào)警繼電器輸出，沒(méi)路額定輸出5a，250vac/10a，30vac（注：輸出均為開(kāi)關(guān)量輸出）第1路為固定的脈沖輸出（打閥），探測(cè)器中任

48、意一路的報(bào)警都會(huì)引起該繼電器的打閥動(dòng)作。其余三路為正常的開(kāi)關(guān)功能，每一路繼電器對(duì)應(yīng)的探測(cè)器報(bào)警輸出路數(shù)的設(shè)置。 故障報(bào)警：系統(tǒng)可顯示探測(cè)器連線短路、斷路故障；傳感器故障；系統(tǒng)供電電源故障等。 歷史記錄：每通道記錄最近一次的報(bào)警時(shí)間。rbt氣體探測(cè)器具有檢測(cè)精度高，性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、抗中毒、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)?？梢蚤L(zhǎng)期檢測(cè)易燃易爆氣體，也可以長(zhǎng)期工作于有毒有害環(huán)境。與rbk系列報(bào)警控制器配套使用，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊功能，確保在第一現(xiàn)場(chǎng)，第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警信號(hào)，及時(shí)消除陷患。還可以接入其它二次儀表或dcs系統(tǒng)。 主要特點(diǎn)： 進(jìn)口傳感器、精度高、測(cè)量準(zhǔn)確、抗中毒、性能穩(wěn)定，探頭防爆式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，適用于工

49、廠等各類危險(xiǎn)場(chǎng)所，方便與各種dcs、plc以及其他系統(tǒng)連接，高防護(hù)等級(jí)，防塵、防水抗腐蝕性能強(qiáng)，能工作于酸性堿性環(huán)境。4-20ma/rs485多種信號(hào)接口形式。主要技術(shù)指標(biāo)： 檢測(cè)氣體：可燃/毒性氣體 測(cè)量范圍：0-100%lel 0-100/500/1000ppm 采樣方式：擴(kuò)散式 檢測(cè)原理：催化燃燒式/電化學(xué)式 傳感器壽命：2-3年 檢測(cè)誤差：±5%fs 響應(yīng)時(shí)間：<30s 長(zhǎng)期漂移：< 2%信號(hào)/月 恢復(fù)時(shí)間：<30s 工作電壓：dc24v 功 耗：1.5w 模擬輸出：dc420ma標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出 傳輸距離：1200m 大氣壓力：86106kpa 保存溫度：20

50、65 工作溫度：4065 工作濕度：<90%rh 重 量：約2.2（1.2）kg 防爆標(biāo)志：ex d ii ct6 出線孔連接螺紋g3/4”（ g1/2”）螺紋 安裝方式：固定支架、管裝、墻壁實(shí)物圖如圖3.7所示圖3.7可燃性氣體報(bào)警器3.2.6執(zhí)行器的選擇執(zhí)行器的選擇：調(diào)節(jié)閥的流量特性是流過(guò)閥門的流體的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開(kāi)度間的關(guān)系，相對(duì)開(kāi)度是調(diào)節(jié)閥某一開(kāi)度行程與全開(kāi)行程之比。執(zhí)行器是由執(zhí)行過(guò)程和調(diào)節(jié)閥組陳的，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)與正反兩種作用，調(diào)節(jié)閥也有正反兩種作用，因而組裝成的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥有氣關(guān)氣開(kāi)兩種形式。無(wú)壓力信號(hào)時(shí)閥全開(kāi)，隨著壓力信號(hào)增大，閥門逐漸關(guān)小的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)式；反之，無(wú)壓力

51、信號(hào)時(shí)閥全關(guān)，隨著壓力信號(hào)增大，閥門逐漸開(kāi)大的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥為氣開(kāi)式。 如圖3.8所示：圖3.8（a）氣關(guān)閥（b）氣開(kāi)閥從生產(chǎn)工藝的安全考慮，一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障，要保證人身的安全，煉油廠的精餾塔溫度控制系統(tǒng)，不可以讓精餾塔處于太高的溫度，所以執(zhí)行器應(yīng)選擇氣關(guān)閥。本系統(tǒng)選用valtek公司推出的starpac型智能調(diào)節(jié)閥，與上位機(jī)的控制系統(tǒng)的連接用420ma模擬信號(hào)，采用數(shù)字通信方式進(jìn)行組態(tài)、校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)檢索與故障診斷等信息傳輸。實(shí)物如圖3.9所示圖3.9 starpac型智能調(diào)節(jié)閥3.2.7變頻器的選擇變頻器的功用是將頻率固定的（通常為50hz的）交流電（三相或單相）變成頻率聯(lián)系可調(diào)（多數(shù)為0-4

52、00hz）的三相交流電。由公式：其中為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速通常稱為同步轉(zhuǎn)速f為電流的頻率p為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)當(dāng)頻率f連續(xù)可調(diào)時(shí)（一般p為定數(shù)），電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)。又因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低一些，所以，當(dāng)同步轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也是連續(xù)可調(diào)的。變頻器就是通過(guò)改變f（電流的頻率）來(lái)使電動(dòng)機(jī)調(diào)速的 為本次設(shè)計(jì)選西門子micromaster 440變頻器主要特征： 200v-240v ±10%，單相/三相，交流，0.12kw-45kw； 380v-480v±10%，三相，交流，0.37kw-250kw； 矢量控制方式，可構(gòu)成閉環(huán)矢量

53、控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制； 高過(guò)載能力，內(nèi)置制動(dòng)單元； 三組參數(shù)切換功能?？刂乒δ埽?線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點(diǎn)設(shè)定v/f控制，磁通電流控制免測(cè)速矢量控制，閉環(huán)矢量控制， 閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制，節(jié)能控制模式； 標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試軟件； 數(shù)字量輸入6個(gè)，模擬量輸入2個(gè)，模擬量輸出2個(gè)，繼電器輸出3個(gè)； 獨(dú)立i/o端子板，方便維護(hù)； 采用bico技術(shù)，實(shí)現(xiàn)i/o端口自由連接； 內(nèi)置pid控制器，參數(shù)自整定； 集成rs485通訊接口，可選profibus-dp/device-net通訊模塊； 具有15個(gè)固定頻率，4個(gè)跳轉(zhuǎn)頻率，可編程； 可實(shí)現(xiàn)主/從控制及力矩控制方

54、式； 在電源消失或故障時(shí)具有"自動(dòng)再起動(dòng)"功能； 靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器，帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性； 快速電流限制（fcl），防止運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘； 有直流制動(dòng)和復(fù)合制動(dòng)方式提高制動(dòng)性能。保護(hù)功能： 過(guò)載能力為200額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間3秒和150額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間60秒； 過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)； 變頻器、電機(jī)過(guò)熱保護(hù)； 接地故障保護(hù)，短路保護(hù)； 閉鎖電機(jī)保護(hù)，防止失速保護(hù)； 采用pin編號(hào)實(shí)現(xiàn)參數(shù)連鎖。實(shí)物圖如圖3.10所示圖3.10 micromaster 440變頻器第4章 軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主程序流程圖本設(shè)計(jì)主要是控制高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣之比為4:1，由于高爐煤氣的進(jìn)氣量不變，所以只控制焦?fàn)t煤氣的進(jìn)氣量就可以了。根據(jù)第二章的設(shè)計(jì)可知，主程序主要為熱值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，系統(tǒng)流程圖如圖4.1所示：否開(kāi)始初始化啟動(dòng)按鈕高、焦?fàn)t煤氣比為4