加熱爐控制系統(tǒng)

1、TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 第1章加熱爐控制系統(tǒng)工藝分析1 HYPERLINK l bookmark2 1.1加熱爐的工藝流程簡述1 HYPERLINK l bookmark4 1.2加熱爐控制系統(tǒng)的組成2 HYPERLINK l bookmark6 第2章加熱爐控制系統(tǒng)設(shè)計3 HYPERLINK l bookmark8 2.1步進梁控制3 HYPERLINK l bookmark10 2.2爐溫控制4 HYPERLINK l bookmark12 2.3緊急停爐保護和連鎖5 HYPERLINK l bookmark14 第3章基于REALINFO的

2、加熱爐系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計7 HYPERLINK l bookmark16 3.1加熱爐的主控界面7 HYPERLINK l bookmark18 3.2加熱爐的趨勢界面8 HYPERLINK l bookmark20 3.3加熱爐的儀表界面9 HYPERLINK l bookmark22 第4章結(jié)論與體會10參考文獻(xiàn)11控制系統(tǒng)綜合實驗控制系統(tǒng)綜合實驗2 第1章加熱爐控制系統(tǒng)工藝分析在煉油化工生產(chǎn)中常見的加熱爐是管式加熱爐。其形式可分為箱式、立式和圓筒爐三大類。對于加熱爐，工藝介質(zhì)受熱升溫或同時進行汽化，其溫度的高低會直接影響后一工序的操作工況和產(chǎn)品質(zhì)量。加熱爐是傳統(tǒng)設(shè)備的一種，同樣具有熱量傳遞

3、過程。熱量通過金屬管壁傳給工藝介質(zhì)，因此他們同樣符合導(dǎo)熱與對流的基本規(guī)律。但加熱爐屬于火力加熱設(shè)備，首先由燃料的燃燒產(chǎn)生炙熱的火焰和高溫的氣流，主要通過輻射傳熱將熱量傳給管壁，然后由管壁傳給工藝介質(zhì)，工藝介質(zhì)在輻射室獲得的熱量約占總符合的70%80%,而在對流段獲得的熱量約占熱負(fù)荷的20%30%。因此加熱爐的傳熱過程比較復(fù)雜，想從理論上獲得對象特性是很困難的。當(dāng)爐子溫度過高時，會使物料在加熱爐內(nèi)分解，甚至造成結(jié)焦而燒壞爐管。加熱爐的平穩(wěn)操作可以延長爐管使用壽命。因此，加熱爐出口溫度必須嚴(yán)加控制。加熱爐的對象特征一般基于定性分析和實驗測試獲得。從定性角度出發(fā)，可以看出其傳熱過程為：爐膛熾熱火焰輻

4、射給爐管，經(jīng)熱傳導(dǎo)、對流傳熱給工藝介質(zhì)。所以與一般傳熱對象一樣，具有較大的時間常數(shù)和純滯后時間。特別是爐膛，它具有較大的熱容量，故滯后更為顯著，因此加熱爐屬于一種多容量的被控對象。根據(jù)若干實驗測試，并做了一些簡化，可以用一介環(huán)節(jié)加純滯后來近似，其時間常熟和純滯后時間與爐膛容量大小及工藝介質(zhì)停留時間有關(guān)。爐膛容量大，停留時間長，則時間常數(shù)和純滯后時間大，反之亦然。1.1加熱爐的工藝流程簡述隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，工業(yè)控制自動化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展，從而反映出當(dāng)今自動化技術(shù)的發(fā)展方向?，F(xiàn)加熱爐控制系統(tǒng)主要特點：（1）生產(chǎn)能耗大幅度降低。（2）產(chǎn)量大幅度提高。（3）生產(chǎn)自動

5、化水平非常高，原加熱爐的控制系統(tǒng)大多是單回路儀表和繼電邏輯控制系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)也大多是模擬量控制式的供電裝置，現(xiàn)在的加熱爐的控制系統(tǒng)都是PLC或DCS系統(tǒng)，而且大多還具有二級過程控制系統(tǒng)和三級生產(chǎn)管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)的工藝流程圖如下圖：圖1-1加熱爐工藝流程框圖1.2加熱爐控制系統(tǒng)的組成加熱爐的控制系統(tǒng)主要包括加熱爐的啟停、安全連鎖保護、負(fù)荷調(diào)節(jié)（所有這些都將涉及到燃料系統(tǒng)和助燃風(fēng)系統(tǒng)等）和報警管理、與DCS間的通訊等。加熱爐被加熱的介質(zhì)是熱媒，因此熱媒自然成為熱媒循環(huán)系統(tǒng)和加熱爐系統(tǒng)間的紐帶。熱媒循環(huán)系統(tǒng)的工作必然會送至加熱爐控制系統(tǒng)進行監(jiān)視，但熱媒循環(huán)系統(tǒng)的工作又有相對的獨立性。加熱爐系統(tǒng)一般由

6、以下幾個部分組成：爐體、燃燒器、燃料供給、助燃風(fēng)以及CO滅火等組成。2爐體是實現(xiàn)熱媒加熱的主要部件。它包括：爐盤管、爐殼、煙道和熱媒進出匯管及管線以及相應(yīng)的儀表等。燃燒器是加熱爐進行燃燒加熱的關(guān)鍵設(shè)備，其各部件在PLC的控制下有機的結(jié)合在一起，相互協(xié)調(diào)工作，完成燃燒加熱工作。與燃燒器配合工作是燃料供給系統(tǒng)。燃料供給系統(tǒng)又分為燃?xì)夤┙o和燃油供給兩個部分。當(dāng)加熱爐正常運行中出現(xiàn)熱媒出口溫度異常高時，系統(tǒng)會認(rèn)為加熱系統(tǒng)存在異常故障（如爐盤管破裂等），此時為防止事故擴大會立即采取緊急停爐，同時CO滅火控制系統(tǒng)啟動，進行應(yīng)急滅火。第2章加熱爐控制系統(tǒng)設(shè)計2.1步進梁控制步進梁的動作方式有周期方式和踏步方

7、式，周期方式用于運送鋼管向前移動，而踏步方式用于等待出鋼。步進梁的周期方式:活動梁上升180mm，前進145mm,下降180mm，后退145mm,鋼管前進一個齒距。其運行軌跡如下：rr.刖進L*上升下降固定梁面3后退圖2-1步進梁動作軌跡圖在步進梁接近固定梁面時，放慢步進梁的上升速度，以使步進梁輕接觸固定梁上的鋼管，同樣下降時也是如此。步進梁的控制系統(tǒng)如圖2-2。周期/踏步命:啟動連鎖圖2-2步進梁控制原理圖步進梁踏步方式：活動梁上升180mm，后退45mm，下降180mm，前進45mm,鋼管在固定梁原齒槽內(nèi)轉(zhuǎn)動。運行軌跡如下圖所示：控制系統(tǒng)綜合實驗控制系統(tǒng)綜合實驗 亠后退下降Fi上升固定梁面

8、1rrr.刖進圖2-3步進梁踏步軌跡圖2.2爐溫控制爐子溫區(qū)劃分淬火爐共8個控溫區(qū)。加熱段沿爐寬分四個區(qū)，即加熱1、加熱2、加熱3、加熱4、。保溫段沿爐寬也分4個區(qū)，即保溫1、保溫2、保溫3和保溫4?；鼗馉t共10個控溫區(qū)。加熱段沿爐寬分二個區(qū)，加熱1為中間段，加熱2為左右兩段組成。均溫段沿爐寬分4個區(qū)，即均溫1、均溫2、均溫3、均溫4。保溫段沿爐寬也分4個區(qū)，即保溫1、保溫2、保溫3和保溫4。以上每個區(qū)均為獨立控溫。各區(qū)爐溫的設(shè)定方式各區(qū)的溫度有二種設(shè)定方式：手動設(shè)定方式：即在工控機上手動改變各區(qū)溫度設(shè)定值對爐溫進行設(shè)定。程序設(shè)定方式：對于不同規(guī)格及材質(zhì)的鋼管，按工藝要求對應(yīng)不同的設(shè)定溫度，操

9、作者可予先將不同規(guī)格和材質(zhì)的鋼管的爐溫設(shè)定值以數(shù)據(jù)庫形式保存在PLC內(nèi)，并在工控機CRT的鋼管選擇界面上，可按需要，通過“一觸式”軟按鍵對各區(qū)爐溫進行批量設(shè)定。各區(qū)溫度的調(diào)節(jié)方式采用PID調(diào)節(jié)方式，其過程是由熱電偶檢測來的實際爐溫傳給FM355PID模塊，并與該區(qū)設(shè)定值進行比較，由該模塊實現(xiàn)PID運算并輸出420mA信號，并將此信號傳輸至Krom公司的連續(xù)控制或脈沖控制器的輸入端，再去控制燃燒系統(tǒng)，實現(xiàn)溫度控制。其體控制過程如下：對于淬火爐加熱1、加熱2、加熱3、加熱4四個溫區(qū)，是采用德國Krom公司的比例燃燒連續(xù)控制系統(tǒng)，溫度模塊的PID輸出420mA信號控制系統(tǒng)的空氣電磁蝶閥?？諝怆姶诺y

10、開度發(fā)生變化，通過空/燃比例調(diào)節(jié)閥使燒嘴前煤氣壓力發(fā)生變化，從而使供熱發(fā)生變化，實現(xiàn)爐溫的自動控制。對于淬火爐的保溫1、保溫2、保溫3、保溫4四個區(qū)和回火爐的各區(qū)而言，是采用德國Krom公司的脈沖燃燒控制系統(tǒng)，脈沖控制器MPT-700,接受PID模塊的PID輸出信號并將該信號變成具有脈沖調(diào)寬時序信號去控制脈沖燒嘴的開關(guān)時序及開關(guān)時間比例，從而達(dá)到調(diào)節(jié)空氣、煤氣的流量，達(dá)到控制爐溫的目的。為保證爐溫均勻度5C和沿鋼管全長溫度均勻性小于10C要求，淬火爐的保溫段及回火爐均采用脈沖燃燒控制，在脈沖燃燒控制中，燒嘴只工作在開或關(guān)兩種狀態(tài)下，根據(jù)對燒嘴的功率、混合比、噴出速度等要求，將燒嘴一次性調(diào)至最佳

11、工作狀態(tài)，我們采用的是Krom公司的調(diào)溫?zé)?，這樣對于提高燃燒效率，降低排放物污染程度都有明顯效果。其控制系統(tǒng)示意圖見圖2-4。L燃?xì)怆姶砰y2燒嘴控制器3點火變壓器4燃?xì)怆姶砰y?小灰燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥6大火燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥-空氣電磁噂閥8波紋管9燒嘴10爽焰監(jiān)控認(rèn)11脈沖控制器系統(tǒng)圖2-4脈沖燃燒控制原理圖2.3緊急停爐保護和連鎖（1）自動停爐當(dāng)發(fā)生以下情況時應(yīng)自動停爐:車間煤氣總管壓力超低限熱風(fēng)壓力超低限冷卻水壓力超低限或斷水助燃風(fēng)機故障停轉(zhuǎn)停電自動停爐過程：總管煤氣緊急切斷f氮氣吹掃管道一管道內(nèi)煤氣放散。(2)緊急手動停爐它用于控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障等特殊情況，該系統(tǒng)為獨立于PLC控制的聯(lián)鎖系統(tǒng)，由操作者按急

12、停按鈕完成停爐。停爐過程仍具有下面聯(lián)鎖功能：總管煤氣緊急切斷一氮氣吹掃管道一管道內(nèi)煤氣放散。應(yīng)用紫金橋軟件，可設(shè)計“糧倉控制系統(tǒng)”對溫度和濕度進行監(jiān)控，這樣可以保證糧食的運輸質(zhì)量與運輸效率，從而加強對糧食運輸?shù)墓芾?。建立?yīng)用工程的一般過程通常情況下，建立一個應(yīng)用工程大致可分為以下幾個步驟：第一步：創(chuàng)建新工程。第二步：定義硬件設(shè)備并添加工程變量。第三步：制作圖形畫面并定義動畫連接。第四步：編寫命令語言。第五步：進行運行系統(tǒng)的配置。第六步：保存工程并運行：完成以上步驟后，一個可以拿到現(xiàn)場運行的工程就制作完成了。第3章基于Realinfo加熱爐的系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件是由紫金橋軟件公司自

13、主研發(fā)的軟件產(chǎn)品，它廣泛應(yīng)用于石化、鋼鐵、水利、煤炭、制藥、交通、機械、煙草等多個行業(yè)，其功能強大、可靠穩(wěn)定、構(gòu)架先進的優(yōu)點得到了廣大用戶的認(rèn)可和贊譽。從功能上分，紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件可以分成組態(tài)和運行兩個部分，從結(jié)構(gòu)層次上分，可分為io驅(qū)動、數(shù)據(jù)庫、人機界面三個層次。組態(tài)環(huán)境主要完成工程的創(chuàng)建與管理、工程中各種功能的配置、工程畫面的繪制以及動畫連接等工作。組態(tài)環(huán)境包括工程管理器和開發(fā)系統(tǒng)兩個部分。3.1加熱爐的主控界面Realinfo紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)系統(tǒng)是一個集成開發(fā)環(huán)境，應(yīng)用紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)系統(tǒng)能實現(xiàn)界面組態(tài)、驅(qū)動組態(tài)、畫面配置、數(shù)據(jù)庫配置、安全管理、生成報表等操作。打開工程管理

14、器，在工程列表中選擇一個工程后，在上方工具欄中點擊進爲(wèi)態(tài)按鈕可以進入組態(tài)畫面，即開發(fā)系統(tǒng)。紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)系統(tǒng)如下圖所示：圖3-1開發(fā)系統(tǒng)1建立新窗口，如圖所示:圖3-2新建加熱爐窗口加熱爐主控界面如下圖:圖3-3窗口設(shè)置圖圖3-4加熱爐主控界面3.2加熱爐的趨勢界面從工具箱中調(diào)用歷史趨勢，對于這種歷史趨勢，用戶需要對曲線的各個操作按鈕進行定義，即建立命令語言連接才能操作歷史曲線。在此監(jiān)控系統(tǒng)中將實時趨勢和歷史趨勢放在一個畫面中。點擊“工具”選擇“組件對象”添加“歷史趨勢”，單擊右鍵，選擇控件屬性，則可以對“歷史趨勢曲線”進行設(shè)置。3.3加熱爐的儀表界面對加熱爐的出口溫度、燃燒過程、聯(lián)鎖

15、保護等進行的自動控制。早期加熱爐的自動控制僅限控制出口溫度，方法是調(diào)節(jié)燃料進口的流量?，F(xiàn)代化大型加熱爐自動控制的目標(biāo)是進一步提高加熱爐燃燒效率，減少熱量損失。為了保證安全生產(chǎn)，在生產(chǎn)線中增加了安全聯(lián)鎖保護系統(tǒng)。出口溫度控制：影響加熱爐出口溫度的干擾因素很多，爐子的動態(tài)響應(yīng)一般都比較遲緩。因此加熱爐溫度控制系統(tǒng)多選擇串級和前饋控制方案，如圖3-5。區(qū)域1-1上頁下頁前一天后一天全確認(rèn)刪除實時抿警J查詢儉號說明類型級別砸認(rèn)曰期時間數(shù)值1*匚rrrIt圖3-5界面設(shè)置圖第4章結(jié)論與體會通過這次的課程設(shè)計我對加熱爐控制系統(tǒng)的原理和流程有了很多的了解，學(xué)到了很多的知識。我充分認(rèn)識到了把理論應(yīng)用到實際的重

16、要性。動手能力有了很大的提高。在此過程中雖然碰到了很多難點，但只要用心去做，肯學(xué)，肯問，再難的問題都是可以解決的。剛開始使用紫金橋軟件時，我可以說一無所知，在老師的悉心指導(dǎo)下，隨著不斷的聯(lián)系總結(jié)我深知做學(xué)問的艱辛，使得我對本專業(yè)的認(rèn)識又加深了一步，通過這段時間的課程設(shè)計，培養(yǎng)了我實際分析能力和動手操作的能力，使得我掌握了組態(tài)王的基本操作，提高了我適應(yīng)實際、動手的能力。做完這個課程設(shè)計我感覺學(xué)好紫金橋軟件并不是那么容易的事，雖然它只是一個軟件，但是它融匯了好多領(lǐng)域的知識，女如c語言、自動化控制、通信等。這次課程設(shè)計讓我受益匪淺，人生在歷練中成長，經(jīng)歷一次勝過千萬次的彷徨。在這短暫的實習(xí)過程中，我收獲了許多，知識是需要經(jīng)過實踐檢驗的。這次的實驗同時也讓我看到了自己的不足之處。自進入學(xué)校，從小學(xué)到高中再到大學(xué)，我們學(xué)了很多知識，但在實際運用中就會發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)知識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以用來解決問題。因此我會在以后的學(xué)習(xí)中，嚴(yán)格要求自己，不斷進步，不斷完善，真正做到把所學(xué)的知識應(yīng)用到實際生活中。謝謝老師的指導(dǎo)，我會更加努力