正在进行安全检测...
发布时间：2024-04-29 11:22:16
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 轧钢加热炉自动控制原理作者：刘洪远来源：《数字化用户》2013年第15期
【摘 要】轧钢加热炉自动控制在绝大多数场合被理想化，认为自动就是无人操作；同时也自然就有与之完全对立的另一种观点，认为轧钢加热炉自动根本不好用，只能手动。通过分析控制方法和现场可能出现的情况，总结了切合实际的自动运行机制，也是在目前现有条件和技术水平下切实可行的实现系统自动控制的最好途径。 【关键词】加热炉 自动控制 系统 一、 引言
无论生产什么产品的轧钢厂，加热炉都是这条生产线的龙头。因此加热炉能否保证安全、正常的运行，能否经过标准化作业，加热出合格的板坯，对整个轧线能否安全、持续、顺行的进行生产，都有着至关重要的决定作用，所以加热炉是一个不可忽视的重要环节。由于加热工没有严格地执行各项规章制度：温度制度、工艺制度、停轧降温制度，将导致板坯的加热质量不好，出现板坯的过热、过烧、脱碳、氧化铁皮过厚，以及加热温度不均引起的上翘下曲等常见的加热缺陷。轻的来说使烧损增大，轧机轧制困难，保证不了产品质量，重的来说钢材报废，甚至造成设备事故，给国家、企业、集体、个人带来直接的经济损失。因此，加强轧钢厂加热炉自动控制系统就显得尤为重要。本文就轧钢加热炉自动控制进行阐述。 二、 系统硬件配置
整个控制系统由一个工程师站、两个操作员站、一个S7-400H PLC和ET200M分布式IPO分站组成。工程师站、操作员站采用工控机，配置CP1413通信处理器用于连接到工业以太网的。S7-400H自动化系统包括一个分割为2个区的中央机架UR2-H，每个区为一个子单元，每个子单元均配置有电源模板PS407、414-4H CPU模板。ET200M分布式IPO站使用SM321PSM322数字输入P输出模块、SM331PSM332模拟输入P输出模块，每个站有两个接口模板IM 153-2，一个电源模板PS 307，一个接口模板的电源由本站电源模板提供，另一个接口模板的电源由另一分站提供，使得在同一个控制柜中的每个分站中接口模板的电源是冗余的。整个系统还装备有UPS电源。 三、软件系统设计
系统编程软件是PCS7软件包及其可选软件，软件系统设计包括PLC组态及参数配置、系统监控程序设计、网络通信配置、操作员站人机界面系统设计等几个部分。整个控制系统完成现场数据采集、数据处理、输出控制及报警等功能，操作站实现对过程数据的显示、历史趋势
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 的记录、控制设备的工作状态、报警、显示以及报表的打印等功能。并分别通过上位机和操作台实现燃烧和换向的自动、手动功能。 四、系统自动控制 （一） 有条件的自动控制
任何控制系统设计都是针对某种或某些特定干扰来制定的，自动控制应在这些特定干扰发生时能起到较好的作用，但当其他干扰发生或干扰克服不完全，仅靠PID闭环反馈起作用时，自动控制就显得缓慢且无力。
一般，在轧制节奏平稳、钢坯品种规格稳定时，采用最基本的串级比值控制方法即可满足控制质量要求。控制回路一方面按比例稳定调节煤气和空气的流量，另一方面对温度偏差进行细微的调整。它起到了比手动操作更为精细的调节作用。当轧制节奏波动频繁时，虽可采用生产率前馈的策略来克服，但由于前馈模型不可能十分精确，每次补偿都会有些剩余干扰而造成温度的波动，且从一个稳态到另一个稳态一般至少需30～50 min。如果轧制节奏波动周期小于这一时间，则必将使炉温对象失去稳态和控制质量的下降。
品种多且批量小是对燃烧自动提出的更大挑战，不同品种的加热制度使炉温设定值相应变化。由于缺乏针对品种变化干扰的控制手段，故仅靠温度闭环反馈控制调整会导致温度响应速度较慢。例如，钢种I要求出钢温度960e，相邻钢种II要求出钢温度1060e，此时炉温设定值相差较大，则很难获得理想的控制质量。 （二）不能持之以恒的手动控制
温度这类典型大滞后对象是智能控制理论应用的主要对象。换句话说，诸如模糊控制、专家控制等智能控制方法要优于常规控制方法的控制效果，这一点是肯定的。而另一个不能不承认的事实是：智能控制方法都是以专家经验为基础建立的知识计算和推理系统，无操作者的手动操作经验，智能控制规亦无法形成。也就是说，智能控制就像是用计算机来模仿代替一个有经验操作者的操作，而这种操作的效果是最佳的。由此，似乎可得到这样一个让所有从事自动化专业的人士都会感到失望的结论，即手动操作比自动控制强。其实不然，因为任何操作者都不可能像机器一样整天不眨眼的工作。一个有责任心且有经验的操作者可手动保持加热炉的正常生产和加热质量，但其操作强度较高也很难进行更为频繁和精细的调整。如果精力下降，操作频率降低，则控制质量也会降低。手动操作控制质量还将受到操作者情绪、习惯、水平等因素的影响，造成产品质量不稳定，重复性差，有可能出现较大随机性。因此，单纯的手动操作不应该是现代化企业的控制手段。
（三） 有操作者干预的加热炉燃烧系统自动
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 如果将加热炉燃烧系统自动理解成是无人操作，那么这个观点是完全错误的。无人值守的自动需要更全面的实时和专家信息支持，目前的技术水平无法做到。因此，由于经验知识不完整，自动控制在一些特殊情况下则需操作者的手动干预：
正如前文所述，鉴于一些制约因素的影响会出现自动控制效果差的情况，一些操作者就断然认为自动不好用，这种认识是不全面的。自动系统在另一些情况下会稳定运行，实现手动无法做到的精细调整。因此，要引导操作者熟悉自动操作，了解自动效果，掌握自动控制什么情况下有效，什么情况下会效果变差，对自动控制做到心中有数，最终形成大多数时间坚持自动，必要时少量手动干预的操作习惯。 五、结语
该自动控制系统自投入以来效果显著， 系统稳定可靠，操作简单方便，并减轻了工人 的劳动强度；实现了对加热炉炉温、蓄热室温度的控制，减少了热能损失；燃料吨钢消耗由原来的 2.5GJ/t 降至 1.56GJ/t， 每年直接经济效益2850多万元。 参考文献：
[1] 毕春长，李柠，黄道. 钢坯加热炉仿真系统研究[J]. 系统仿真学报. 2004（04） [2] 曹世海. 加热炉燃烧控制系统的几项改进措施[J]. 冶金自动化. 2002（04） [3] 梁军，吕勇哉. 轧钢加热炉混合智能控制系统[J]. 钢铁. 1996（S1）
正在进行安全检测...
