基于WINCC的工业高炉测控系统监控界面设计-开题报告

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1、广西工学院电子信息与控制工程系本科生毕业论文（设计）开题报告（2012届）题目名称：WINCC-basedcontrolsystemforIndustrialfurnaceMonitoringInterfaceDesign基于WINCC的工业高炉测控系统监控界面设计填写时间2012-3-266一、选题的根据1）本选题的理论、实际意义高炉作为一种成熟的炼铁工艺已有一百多年的历史了，高炉的冶炼过程十分复杂。高炉开炉后，生产连续不断进行着，炉料不断下降，焦碳在风口处燃烧，炉料在高炉内不断地进行化学反应，生成铁水和炉渣。高炉生产过程的控制过去一直主要依赖于人们在长期生产实践中所积累起来的种种

2、经验，难以实现炉况的长期稳定。研究高炉控制技术，利用现代控制技术对高炉生产过程进行监视和控制，提高高炉生产自动化水平，最大限度地降低工序之间的衔接时间，合理安排布料顺序，优化燃料配比，减少高炉生产的波动，可以及时跟踪并预测高炉的状态，预报扰动的发生，保证高炉长期稳定运行，从而能极大提高生产效率及产品质量。2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解我国高炉自动化始于上世纪五十年代，但现代化的控制技术和控制系统则是八十年代初才相继研究和使用成功的，九十年代以来，国内高炉推进基础自动化改造取得了显著成效。许多高炉在完成基础自动化改造中采用了计算机数据采集系统PLC或DCS替代了高炉仪表

3、，实现了高炉过程参数的集中监控。这些基础自动化改造取得了炼铁生产的应用成效，高炉冶炼过程的顺行状态和经济技术指标得到改善。我国大中型钢铁企业仍以高炉炼铁为主，高炉检测手段尚不完备，炉况波动大，与先进国家相比，冶炼水平还有相当的差距。我国在高炉计算机控制方面起步较晚，但是发展迅速。目前我国高炉自动化控制技术的发展，主要是从国外引进成套先进的高炉自动化控制技术和设备，再以国外先进的自动控制技术和设备为榜样，进行开发、消化移植和创新，并在局部改造中投入运行。国外高炉自动化数学模型的研究阶段实际上是与计算机技术发展水平相适应的。它经历了初期研究、炉热指数模型研究、铁水硅含量预报模型研究，模型

4、集成研究，开发专家系统和智能控制自动化等几个发展阶段。七十年代成功的数学模型主要是热风炉的设定和高炉炉热的判断，后者由单个模型转为多个模型综合判断而提高了精度：七十年代末和八十年代初高炉炉况判定已转为多参数综合判断整个高炉好坏的方式；八十年代初和中期由于高炉反应复杂，空气动力学问题也较为复杂，闭环控制没有成功。与此同时，人工智能得到实用6化，特别是专家系统的出现。专家系统是智能控制的一个重要分支，它的实质是使系统的构造和运行都基于控制对象和控制规律的各种专家知识，而且要以智能的方式来利用这些知识，求得受控系统尽可能地优化和实用化。专家系统通过某种知识获取手段，把人类专家的知识和经验技

5、巧移植到计算机中，并且模拟人类专家的推理、决策过程，表现出求解复杂问题的人工智能。二、研究内容1）主要研究内容及观点高炉作为一种成熟的炼铁工艺已有一百多年的历史了，高炉的冶炼过程十分复杂，它涉及到气、固、液三相的交互作用，是一个多变量、大滞后、非线性的系统，它是在炉料下降和煤气上升的逆流条件下进行的。高炉开炉后，生产连续不断进行着，炉料不断下降，焦碳在风口处燃烧，炉料在高炉内不断地进行化学反应，生成铁水和炉渣。高炉生产过程的控制过去一直主要依赖于人们在长期生产实践中所积累起来的种种经验，难以实现炉况的长期稳定。根据工艺要求，高炉过程检测及控制项目主要有：（1）富氧及冷风系统：富氧量控

6、制，富氧压力、流量监测，冷风流量、温度、压力监测等；（2）高炉炉体系统：热风温度、压力监测；高压水、常压水的流量、压力监测；炉体各层（炉底至炉顶）温度监测；炉体冷却水压力监测；炉身各段冷却水压力、全压差监测；炉顶压力自动控制及联锁；高炉透气性运算；（3）无料钟炉顶及其附属系统：采用PW型式的无料钟炉顶，其检测及控制项目主要有：气密箱、阀箱、密封阀座温度监测及联锁，蒸汽加热系统的蒸汽温度监测，蒸汽压力自动控制，水冷系统水流量监测，氮封系统的氮气流量监测、压力控制等；（4）风口平台出铁场：压缩空气压力监测（5）重力除尘器温度、压力监测等；（6）控制室安装CO报警器。2）研究重点本文研究的

7、是基于WINCC的工业高炉控制系统，重点在于控制系统，控制系统对于工业高炉来说是置关重要的。控制系统有许多，如仪表控制、PLC控制、6DCS、FCS。本文主要运用PLC控制，重点研究设计一种性价比理的、使用和维护方便的新型工业高炉控制系统。3）研究难点根据高炉工艺对计算机监控系统的要求，采用西门子公司S7-300系列的PLC和研华工业控制计算机(IPC)，组成以工业以太网为基础的计算机监控系统。主要完成对高炉本体、卷扬系统和热风炉过程监控系统的设计。监控部