电渣炉动态结晶过程控制系统的设计及控制方法的研究

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从总体的电渣重熔技术水平和生产能力来看,目前我国处于世界的前列。但是随着这一行业的不断发展和对产品种类、品质等要求的不断提高,对于传统固定型电渣炉来说,在某些方面已经不能满足实际生产的需要。因此,具有动态结晶生产方式的电渣炉正逐渐成为该行业的新宠。 本课题考虑到电渣重熔行业快速发展的需要,并结合某钢铁企业一台四十吨连铸式板坯电渣炉建设项目,在首先确定了合理的电渣重熔工艺参数的基础上,开发了一套以PLC控制器为核心,且控制系统采用模糊控制方法的计算机控制系统,使该电渣炉设备无论在生产工艺,还是在控制系统方面都具有先进性和独创性。整个电渣炉控制系统采用上、下位机结构:上位机硬件采用工业控制计算机和液晶显示器,软件采用SIEMENS公司出品的WinCC上位机组态软件,主要功能是实现本电渣炉生产过程监控,实时地监视整个生产过程的各个数据以及报警信息,并可以存储和打印历史数据;下位机硬件采用SIEMENS公司S7-300系列PLC,软件采用与PLC控制器配套的STEP7对控制器进行软件编程,从而实现电渣炉生产过程的全部控制动作。整个控制系统的网络结构采用PROFIBUS-DP协议的分布式连接结构,上位机和PLC系统利用SIEMENS公司出品的S7-300系列和ET200系列模块将电渣炉所用各种驱动器、控制器连成控制系统网络。 本文对电渣炉的冶炼控制方法进行了论述,结合几种递减功率策略所作的分析和本电渣炉动态结晶的生产方式,试采用递减功率基础上的恒渣阻控制方案。同时,针对电渣炉是一个多变量、非线性、强耦合、时变及随机干扰较强的系统,且无法确定其精确的数学模型,本文在采用传统的PID控制的基础上,结合电渣炉炼钢生产的实际情况,对具有模糊控制PID的控制算法,在动态结晶生产方式电渣炉中的应用进行了探讨,得到了比较好的仿真效果,为下一步运用于实际生产打下坚实基础。
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