熱風(fēng)爐送風(fēng)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、學(xué) 號(hào)： 課 程 設(shè) 計(jì)題 目熱風(fēng)爐送風(fēng)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院自動(dòng)化學(xué)院專 業(yè)自動(dòng)化卓越工程師班 級(jí)自動(dòng)化zy1201班姓 名指導(dǎo)教師傅 劍2015年12月8日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化zy1201 指導(dǎo)教師： 傅劍 工作單位： 武漢理工大學(xué) 題 目: 熱風(fēng)爐送風(fēng)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 初始條件：煉鋼 高爐采用內(nèi)燃式熱風(fēng)爐,燃燒所采用的燃料為高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣。兩種燃料混合后進(jìn)入熱風(fēng)爐燃燒室,再與助燃空氣一起燃燒, 要求向高爐送風(fēng)溫度達(dá)到1350 ，則爐頂溫度必須達(dá)到1400 ±10。要求完成的主要任務(wù): 1、了解內(nèi)燃式熱風(fēng)爐工藝設(shè)備2、繪制內(nèi)燃式熱風(fēng)爐溫度控制系統(tǒng)方案

2、圖3、確定系統(tǒng)所需檢測(cè)元件、執(zhí)行元件、調(diào)節(jié)儀表技術(shù)參數(shù)4、撰寫系統(tǒng)調(diào)節(jié)原理及調(diào)節(jié)過程說明書時(shí)間安排11月3日 選題、理解課題任務(wù)、要求 11月4日 方案設(shè)計(jì) 11月5日-11月8日 參數(shù)計(jì)算撰寫說明書11月9日 答辯指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目 錄前 言11.熱風(fēng)爐工藝2 1.1主要結(jié)構(gòu).21.2工作方式31.2.1 直接式高凈化熱風(fēng)爐31.2.2 間接式熱風(fēng)爐31.3工作原理31.4高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程42.熱風(fēng)爐溫度控制方案設(shè)計(jì)72.1熟悉工藝過程，確定控制目標(biāo)72.2選擇被控變量72.3選擇操縱變量72.4確定控制方案72.5溫度傳感器的選擇8

3、2.6執(zhí)行器的選擇92.7調(diào)節(jié)器的選擇103. 小 結(jié)124. 參考文獻(xiàn)13前 言熱風(fēng)爐是現(xiàn)代大型高爐主體的一個(gè)重要組成部分，其作用是把從鼓風(fēng)機(jī)來的冷風(fēng)加熱到工藝要求的溫度形成熱風(fēng)，然后從高爐風(fēng)口鼓入，幫助焦炭燃燒。所以熱風(fēng)爐的熱風(fēng)溫度大小或穩(wěn)定與否都對(duì)于整個(gè)高爐煉鐵有著很大的影響。所以我們要做一套設(shè)計(jì)，控制熱風(fēng)爐的溫度，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。本次課程設(shè)計(jì)正是針對(duì)于轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中熱風(fēng)爐的單爐送風(fēng)系統(tǒng)，利用單閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)反饋控制，使得熱風(fēng)爐的熱風(fēng)溫度能夠達(dá)到轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的工藝要求。國內(nèi)大部分高爐均采用每座高爐帶3至4臺(tái)熱風(fēng)爐并聯(lián)輪流送風(fēng)方式，保證任何瞬時(shí)都有一座熱風(fēng)爐給高爐送風(fēng)，而每座熱風(fēng)爐都按

4、：燃燒-休止-送風(fēng)-休止-燃燒的順序循環(huán)生產(chǎn)。當(dāng)一座或多座熱風(fēng)爐送風(fēng)時(shí)，另外的熱風(fēng)爐處于燃燒或休止?fàn)顟B(tài)。送風(fēng)中的熱風(fēng)爐溫度降低后，處于休止?fàn)顟B(tài)的熱風(fēng)爐投入送風(fēng)，原送風(fēng)熱風(fēng)爐即停止送風(fēng)并開始燃燒、蓄熱直至溫度達(dá)到要求后，轉(zhuǎn)入休止?fàn)顟B(tài)等待下一次送風(fēng)。1.熱風(fēng)爐工藝1.1主要結(jié)構(gòu)熱風(fēng)爐是將鼓風(fēng)機(jī)送出的冷風(fēng)加熱成熱風(fēng)的設(shè)備。通過提高高爐鼓風(fēng)溫度，可以增加噴煤量，降低燃料比。熱風(fēng)爐的原理是借助煤氣燃燒將熱風(fēng)爐格子磚燒熱，然后再將冷風(fēng)通入格子磚。冷風(fēng)被加熱并通過熱風(fēng)管道送往高爐。目前蓄熱式熱風(fēng)爐有三種基本結(jié)構(gòu)形式，即內(nèi)燃式熱風(fēng)爐、外燃式熱風(fēng)爐、頂燃式熱風(fēng)爐。如下使用的是雙球形內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。傳統(tǒng)內(nèi)燃式熱風(fēng)爐

5、及主要組織部分（如圖1-1所示4）包括燃燒室和蓄熱室兩大部分，并由爐基、爐底、爐襯、爐箅子、支柱等構(gòu)成。熱風(fēng)爐主要尺寸決定于高爐有效容積、冶煉強(qiáng)度要求的風(fēng)溫。 拱頂構(gòu)造 主體結(jié)構(gòu) 燃燒室構(gòu)造圖圖11.2工作方式1.1.1 直接式高凈化熱風(fēng)爐就是采用燃料直接燃燒，經(jīng)高凈化處理形成熱風(fēng)，而和物料直接接觸加熱干燥或烘烤。該種方法燃料的消耗量約比用蒸汽式或其他間接加熱器減少一半左右。因此，在不影響烘干產(chǎn)品品質(zhì)的情況下，完全可以使用直接式高凈化熱風(fēng)。1.1.2 間接式熱風(fēng)爐主要適用于被干燥物料不允許被污染，或應(yīng)用于溫度較低的熱敏性物料干燥。如：奶粉、制藥、合成樹脂、精細(xì)化工等。此種加熱裝置，即是將蒸氣、

6、導(dǎo)熱油、煙道氣等做載體，通過多種形式的熱交換器來加熱空氣。1.3工作原理高爐熱風(fēng)爐按工作原理可分為蓄熱式和換熱式兩種。蓄熱式熱風(fēng)爐，按熱風(fēng)爐內(nèi)部的蓄熱體分球式熱風(fēng)爐（簡稱球爐）和采用格子磚的熱風(fēng)爐，按燃燒方式可以分為頂燃式，內(nèi)燃式，外燃式等幾種，提高熱風(fēng)爐熱風(fēng)溫度是高爐強(qiáng)化冶煉的關(guān)鍵技術(shù)。如何提高風(fēng)溫，是業(yè)內(nèi)人士長期研究的方向。常用的辦法是混燒高熱值煤氣，或增加熱風(fēng)爐格子磚的換熱面積，或改變格子磚的材質(zhì)、密度，或改變蓄熱體的形狀（如蓄熱球），以及通過種種方法將煤氣和助燃空氣預(yù)熱。 熱風(fēng)爐主要有三種工作狀態(tài)：即燃燒狀態(tài)、送風(fēng)狀態(tài)和悶爐工作狀態(tài)。(1) 熱風(fēng)爐燃燒狀態(tài)熱風(fēng)爐處于燃燒狀態(tài)時(shí)，通過熱風(fēng)

7、爐煤氣管道和助燃空氣管道向熱風(fēng)爐送入高爐煤氣和助燃空氣，高爐煤氣和助燃空氣燃燒產(chǎn)生熱煙氣使熱風(fēng)爐蓄熱；熱風(fēng)爐處于燃燒狀態(tài)時(shí)，其廢氣閥、煙道閥、助燃空氣燃燒閥、高爐煤氣燃燒閥、高爐煤氣切斷閥等閥均處于開啟狀態(tài)，其它各閥（切斷閥）均處于關(guān)閉狀態(tài)。(2) 熱風(fēng)爐送風(fēng)狀態(tài)熱風(fēng)爐處于送風(fēng)狀態(tài)時(shí)，向燃燒結(jié)束蓄有一定熱量的熱風(fēng)爐送入冷風(fēng)，冷風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)爐加熱后再送入高爐。熱風(fēng)爐處于送風(fēng)狀態(tài)時(shí)，其冷風(fēng)閥、熱風(fēng)閥、冷風(fēng)充壓閥等處于開啟狀態(tài)，其它各閥（切斷閥）均處于關(guān)閉狀態(tài)。(3) 熱風(fēng)爐悶爐狀態(tài)熱風(fēng)爐處于悶爐狀態(tài)時(shí)，為保持溫度，熱風(fēng)爐所有的閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)。熱風(fēng)爐處于上述三種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程定義為換爐過程。在熱

8、風(fēng)爐的操作過程中最基本的工作過程是換爐。換爐時(shí)，應(yīng)保證整個(gè)熱風(fēng)爐系統(tǒng)不間斷的向高爐送風(fēng)，并應(yīng)盡量使進(jìn)入高爐的風(fēng)量、風(fēng)壓波動(dòng)很小，還要注意煤氣安全。1.4高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，高爐煉鐵的實(shí)質(zhì)在于用焦炭做燃料和還原劑，在高溫下，將鐵礦石或含鐵原料中的鐵，從氧化物或礦物狀態(tài)還原為液態(tài)生鐵。因此，高爐煉鐵的本質(zhì)是鐵的還原過程。高爐生產(chǎn)的產(chǎn)品是生鐵，副產(chǎn)品是爐渣 、高爐煤氣和爐塵灰。高爐冶煉過程是一個(gè)連續(xù)的、大規(guī)模的、高溫生產(chǎn)過程。爐料（礦石、熔劑、焦炭）按照確定的比例通過裝料設(shè)備分批地從爐頂裝入爐內(nèi)。從下部風(fēng)口鼓入高溫?zé)犸L(fēng)使焦炭燃燒。燃燒生成的高溫還原性煤氣，在上升過程中與下

9、降的爐料相遇，使其加熱、還原、熔化、造渣，產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)變化，最后生成液態(tài)渣、鐵，聚集于爐缸，周期的從高爐排出。上升的煤氣流由于將能量傳給爐料，溫度不斷降低，成分逐漸變化，最后變成高爐煤氣從爐頂排出。高爐實(shí)質(zhì)是一個(gè)爐料下降、煤氣上升兩個(gè)逆向流運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)器。高爐一經(jīng)開爐就必須連續(xù)地進(jìn)行生產(chǎn)。但高爐煉鐵環(huán)節(jié)中，熱風(fēng)爐的溫度穩(wěn)定控制成了高爐煉鐵成功與否的關(guān)鍵因素。如圖1-1，圖1-2。圖1-1 高爐工藝流程風(fēng)機(jī)焦 炭石灰石硅 石鐵礦石球團(tuán)礦燒結(jié)礦爐 塵塵 泥污 水脫水器除塵器洗滌塔文氏管凈煤氣熱風(fēng)爐高爐魚雷罐充渣 圖1-2 高爐工藝流程熱風(fēng)爐是現(xiàn)代大型高爐煉鐵主體的一個(gè)重要組成部分，其作用是把

10、從鼓風(fēng)機(jī)來的冷風(fēng)加熱到工藝要求的溫度形成熱風(fēng)，然后從高爐風(fēng)口鼓入，幫助焦碳燃燒。熱風(fēng)爐是按“蓄熱”原理工作的熱交換器，在燃燒室里燃燒煤氣，高溫廢氣通過格子磚并使之蓄熱，當(dāng)格子磚充分加熱后，熱風(fēng)爐就可以改為送風(fēng)，此時(shí)有關(guān)燃燒各閥關(guān)閉，送風(fēng)各閥打開，冷風(fēng)經(jīng)格子磚而被加熱并送出。高爐一般裝有3-4座熱風(fēng)爐，在單爐送風(fēng)時(shí)，兩座或三座在加熱，一座在送風(fēng)，輪流更換，在并聯(lián)送風(fēng)時(shí)，兩座在加熱，兩座在送風(fēng)。這里以一座熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)組態(tài)為例，其它熱風(fēng)爐與其類似。后面的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是在熱風(fēng)爐單爐送風(fēng)條件下做的。如圖1-3。 圖1-3 熱風(fēng)爐工藝氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備工藝，按照配料要求，先把廢鋼等裝入爐內(nèi)，然后倒入鐵水

11、，并加入適量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧氣噴槍從爐頂插入爐內(nèi)，吹入氧氣（純度大于99的高壓氧氣流），使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生氧化反應(yīng)，除去雜質(zhì)。用純氧代替空氣可以克服由于空氣里的氮?dú)獾挠绊懚逛撡|(zhì)變脆，以及氮?dú)馀懦鰰r(shí)帶走熱量的缺點(diǎn)。在除去大部分硫、磷后，當(dāng)鋼水的成分和溫度都達(dá)到要求時(shí)，即停止吹煉，提升噴槍，準(zhǔn)備出鋼。出鋼時(shí)使?fàn)t體傾斜，鋼水從出鋼口注入鋼水包里，同時(shí)加入脫氧劑進(jìn)行脫氧和調(diào)節(jié)成分。鋼水合格后，可以澆成鋼的鑄件或鋼錠，鋼錠可以再軋制成各種鋼材。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在煉鋼過程中會(huì)產(chǎn)生大量棕色煙氣，它的主要成分是氧化鐵塵粒和高濃度的一氧化碳?xì)怏w等。因此，必須加以凈化回收，綜合利用，以

12、防止污染環(huán)境。從回收設(shè)備得到的氧化鐵塵?？梢杂脕頍掍摚灰谎趸伎梢宰骰ぴ匣蛉剂?；煙氣帶出的熱量可以副產(chǎn)水蒸氣。此外，煉鋼時(shí)，生成的爐渣也可以用來做鋼渣水泥，含磷量較高的爐渣，可加工成磷肥，等等。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法具有冶煉速度快、煉出的鋼種較多、質(zhì)量較好，以及建廠速度快、投資少等許多優(yōu)點(diǎn)。但在冶煉過程中都是氧化性氣氛，去硫效率差，昂貴的合金元素也易被氧化而損耗，因而所煉鋼種和質(zhì)量就受到一定的限制。2.熱風(fēng)爐溫度控制方案設(shè)計(jì)2.1熟悉工藝過程，確定控制目標(biāo)高爐煉鐵對(duì)于熱風(fēng)爐送進(jìn)高爐的熱風(fēng)溫度有著嚴(yán)格的要求，從鼓風(fēng)機(jī)來的風(fēng)溫約150-200，經(jīng)過熱風(fēng)爐的風(fēng)溫可高于1300，而本次課設(shè)高爐所需的熱

13、風(fēng)溫度為1350，爐頂溫度必須達(dá)到1400 ±10，且須溫度穩(wěn)定。所以在確保系統(tǒng)安全運(yùn)行情況下，爐頂溫度保持在1400，不能出現(xiàn)大的波動(dòng)。2.2選擇被控變量被控變量又稱為被控參數(shù)或被控量。在過稱控制系統(tǒng)中，被控變量的選擇應(yīng)體現(xiàn)控制目標(biāo)。且必須根據(jù)工藝要求，深入分析工藝過程，找出對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量、安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、環(huán)境環(huán)保等具有決定性作用并且可直接測(cè)量的工藝參數(shù)作為被控參數(shù)，構(gòu)成過程控制系統(tǒng)。在熱風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中溫度的測(cè)量比較方便，信號(hào)的轉(zhuǎn)換也比較簡單，并且對(duì)于溫度有著較為嚴(yán)格精確的要求。所以，選擇爐頂溫度為被控參數(shù)。2.3選擇操縱變量操縱變量又稱控制量。一般情況下，對(duì)于被控過程的某

14、個(gè)被控變量，通常有多個(gè)可供選擇的操縱變量，要從工藝要求入手，具體選擇操縱變量。影響送入高爐的熱風(fēng)溫度的主要因素有冷風(fēng)溫度、熱風(fēng)爐內(nèi)熱風(fēng)溫度和煤氣的流量。選擇其中任何一變量作為控制參數(shù)，都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)送入高爐熱風(fēng)溫度的控制。但是對(duì)工藝分析可知，從鼓風(fēng)機(jī)冷風(fēng)溫度約150-200，并沒有采取相應(yīng)的方法來改變其溫度。而在熱風(fēng)爐對(duì)高爐進(jìn)行單爐送風(fēng)時(shí)，熱風(fēng)爐處于送風(fēng)狀態(tài)，并不能對(duì)熱風(fēng)爐進(jìn)行加熱來改變熱風(fēng)爐內(nèi)的熱風(fēng)溫度，并且通過改變冷風(fēng)溫度或者高爐內(nèi)的熱風(fēng)溫度來控制送入高爐熱風(fēng)溫度時(shí)，控制通道長，滯后時(shí)間長，對(duì)被控參數(shù)的校正作用不靈敏。而煤氣流量對(duì)最終熱風(fēng)溫度影響較大，并且較為容易控制，所以選擇煤氣流量作為控

15、制參數(shù)，被控參數(shù)的信號(hào)送往控制器控制煤氣切斷閥的開度。2.4確定控制方案控制方案主要取決于控制目標(biāo)。由前面介紹，熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)比較簡單，被控過程純延時(shí)和慣性小，負(fù)荷和擾動(dòng)變化比較平緩，對(duì)于控制方案的要求不高，所以可以采用單閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，易于設(shè)計(jì)和實(shí)施。如圖2-1. 圖2-1 熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)方框圖圖2-2 熱風(fēng)爐溫度控制流程圖2.5溫度傳感器的選擇由工藝可知，熱風(fēng)溫度一般在0-1400之間。熱電偶是在工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是： 測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。 測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50+1600均可邊續(xù)測(cè)量，某

16、些特殊熱電偶最低可測(cè)到-269（如金鐵鎳鉻），最高可達(dá)+2800（如鎢-錸）。 構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便。 滿足熱風(fēng)爐工藝要求的熱電偶型號(hào)有B型和S型，B型測(cè)溫范圍是0-1700，S型測(cè)溫范圍是0-1450，所以從經(jīng)濟(jì)適用方面選擇S型鉑銠10-鉑熱電偶。具體參數(shù)見表2-1。表2-1 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶技術(shù)數(shù)據(jù)熱電偶名稱分度號(hào)熱電極標(biāo)示E（100,0）（mV）測(cè)溫范圍（）對(duì)分度表允許誤差極性識(shí)別長期短期等級(jí)使用溫度（）允差鉑銠10-鉑S正亮白較硬0.646013001600III600±

17、1.5負(fù)亮白柔軟600±0.25t用鉑電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，當(dāng)橋路平衡時(shí)，導(dǎo)線電阻的變化對(duì)測(cè)量結(jié)果沒有任何影響，這樣就消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測(cè)量誤差。采用三線制會(huì)大大減小導(dǎo)線電阻帶來的附加誤差，工業(yè)上一般都采用三線制接法。溫度測(cè)量選用的溫度變送單元已包含在PLC功能模塊中，不需另行選擇。2.6執(zhí)行器的選擇控制過程中常用的執(zhí)行器有電動(dòng)和氣動(dòng)兩種，他們均由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥組成。根據(jù)安全生產(chǎn)原則，當(dāng)熱風(fēng)溫度不夠時(shí)，進(jìn)入高爐燃燒不充分，高爐溫度降低，鐵水凝固，導(dǎo)致生產(chǎn)被迫停產(chǎn)，嚴(yán)重會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)事故，所以選擇

18、氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)器輸出的模擬信號(hào)為4-20mA，當(dāng)電信號(hào)為4 mA時(shí)，調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)；當(dāng)電信號(hào)為20 mA時(shí)，調(diào)節(jié)閥處于全關(guān)狀態(tài)。根據(jù)管路特性、生產(chǎn)規(guī)模及工藝要求，宜選用百分比流量特性的調(diào)節(jié)閥，而具體的調(diào)節(jié)閥尺寸則要根據(jù)被控介質(zhì)流量大小及調(diào)節(jié)閥流通能力來選擇。由于本次設(shè)計(jì)選用的是熱風(fēng)爐，選擇溫度控制器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用對(duì)應(yīng)的MJYD-JL-20型單相交流模塊。PLC控制器輸出的數(shù)字量經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換成溫度控制器可識(shí)別的模擬電壓信號(hào)后，根據(jù)不同的電流值，MJYD-JL-20型單相交流模塊輸出相應(yīng)的電壓值從而控制煤氣調(diào)節(jié)閥的開度，達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。2.7調(diào)節(jié)器的選擇根據(jù)構(gòu)成控制系統(tǒng)為負(fù)反饋原

19、則，選擇調(diào)節(jié)器作用方式。由于調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)式，故Kv為“-”， 當(dāng)煤氣調(diào)節(jié)閥開度增加時(shí)，熱風(fēng)爐溫度上升，故被控對(duì)象的Ko為“+”；測(cè)溫儀表的Km為“+”，根據(jù)閉環(huán)內(nèi)只有奇數(shù)個(gè)副作用的原則調(diào)節(jié)器的Kp應(yīng)為“+”，故調(diào)節(jié)器選用負(fù)作用方式。工業(yè)中常用的控制器有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和可編程控制器等。與其它幾種控制器相比較，可編程控制器是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與繼電器邏輯控制概念而開發(fā)的一代新型工業(yè)控制器，是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它可以取代傳統(tǒng)的繼電器完成開關(guān)量的控制，比如，將行程開關(guān)、按鈕開關(guān)、無觸點(diǎn)開關(guān)或敏感元器件作為輸入信號(hào)，輸出信號(hào)可控制電動(dòng)閥門、開關(guān)、電磁閥和步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它采

20、用可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。工業(yè)控制采用PLC，顯示了突出的優(yōu)越性，因它可對(duì)用戶提出的生產(chǎn)控制要求和意見，能方便地在現(xiàn)場進(jìn)行程序修改和調(diào)試，使系統(tǒng)的靈活性大大增強(qiáng)。內(nèi)部的軟繼電器使系統(tǒng)在控制中能嚴(yán)格地起到互鎖作用，增加了系統(tǒng)的可靠性，簡化設(shè)備，維修方便。而且，隨著PLC的發(fā)展，在硬件、軟件方面都會(huì)有更先進(jìn)的計(jì)數(shù)出現(xiàn)。針對(duì)系統(tǒng)的特點(diǎn)，分析各控制器的優(yōu)缺點(diǎn)，采用PLC作為本次設(shè)計(jì)的控制器。與單片機(jī)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.由專業(yè)大公司精心設(shè)計(jì)的硬件和軟件系統(tǒng)，功能強(qiáng)大、可

21、靠性好。2.編程簡單易學(xué)，即使不熟悉電腦的工程師也能用它開發(fā)復(fù)雜的控制系統(tǒng)。3.抗干擾能力強(qiáng)，適用于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制場合。4.有豐富的擴(kuò)展模塊和聯(lián)網(wǎng)能力，可以做成大型復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)。同時(shí)，目前在張力、速度、液位特別是溫度等過程控制中，經(jīng)常使用溫控器等專用控制器或用戶自制設(shè)備。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，PLC的處理速度越來越快，功能也越來越豐富。因此，采用PLC進(jìn)行PID控制可以逐漸取代一些傳統(tǒng)的控制手段。就以溫度為例，可以比較出采用PLC的優(yōu)點(diǎn)。通常所使用的溫度控制器適用于單純的單回路溫度控制，而PLC可以實(shí)現(xiàn)多回路的整體控制，相比主要有以下的特點(diǎn)：在多點(diǎn)加熱時(shí)，可以錯(cuò)開加熱導(dǎo)通時(shí)序，避免

22、同時(shí)導(dǎo)通引起的大電流;在控制過程中可以自由簡便地修改設(shè)定值及其它參數(shù)；可以定時(shí)自動(dòng)執(zhí)行所需的控制曲線；可以使用相位控制，降低沖擊電流、峰值電流，減少加熱器頻繁冷熱變化引起的熱壓力；可以同時(shí)控制系統(tǒng)或機(jī)械中的其它動(dòng)作；可以實(shí)現(xiàn)多種報(bào)警功能等等。最初的PLC主要是用于取代繼電器進(jìn)行順序控制，其后又逐步擴(kuò)充了數(shù)值運(yùn)算、模擬量、電機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)通信。從發(fā)展趨勢(shì)看，PID控制特別是溫度控制將是今后PLC應(yīng)有的功能。3. 小 結(jié)在熱風(fēng)爐溫度控制系統(tǒng)中，單回路控制系統(tǒng)完全可以勝任。而且其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，所需自動(dòng)化技術(shù)工具少，投資比較低，操作維護(hù)也比較方便。用熱電偶作為傳感器測(cè)量熱風(fēng)管道溫度，把反饋回來的信號(hào)送給PLC進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成0-5V或者4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，再把標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)送給溫度控制器進(jìn)行比較、運(yùn)算和輸出，最后把處理后的信號(hào)送給調(diào)節(jié)閥對(duì)熱風(fēng)溫度調(diào)節(jié)，系統(tǒng)整體使用單回路閉環(huán)負(fù)反饋調(diào)節(jié)，使整個(gè)系統(tǒng)可以穩(wěn)定、連續(xù)、精確的實(shí)現(xiàn)對(duì)爐頂溫度的調(diào)節(jié)，使?fàn)t頂溫度穩(wěn)定的保持1400 ±10，保證生產(chǎn)穩(wěn)定，安全的運(yùn)行，使燃料充分燃燒，減少污染提高生產(chǎn)效益。熱風(fēng)爐通過長時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)踐，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，只有利用熱風(fēng)作為介質(zhì)和載體才能更大地提高熱利用率和熱工作效果。但是現(xiàn)在的熱風(fēng)爐存在大量浪費(fèi)能源及造成附屬設(shè)備過多、工藝過