過控課程設計——步進梁式加熱爐dcs系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　加熱爐是將物料或工件加熱的設備。在冶金工業(yè)中加熱爐習慣上是指把金屬加熱到軋制成鍛造溫度的工業(yè)爐，包括有連續(xù)加熱爐和室式加熱爐等。連續(xù)加熱爐廣義來說，包括推鋼式爐、步進式爐、轉底式爐、分室式爐等連續(xù)加熱爐。由于本設計的內容是關于步進梁式加熱爐，所以要對其做一些簡單的介紹:步進式連續(xù)加熱爐靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進、下降、后退的

2、動作把料坯一步一步地移送前進的連續(xù)加熱爐。爐子有固定爐底和步進爐底，或者有固定梁和步進梁。前者叫做步進底式爐，后者叫做步進梁式爐。軋鋼用加熱爐的步進梁通常由水冷管組成。步進梁式爐可對料坯實現(xiàn)上下雙面加熱。 </p><p>　　本文以厚板加熱爐的技術改造為研究背景，對目前國內外加熱爐控制技術的發(fā)展和現(xiàn)狀進行了綜述。介紹了加熱爐集散控制系統(tǒng)的主要構成、系統(tǒng)配置及工控組態(tài)軟件的功能，深入分析了集散控制系統(tǒng)對步進式加熱

3、爐燃燒的自動控制原理，實現(xiàn)了雙交叉限幅燃燒控制、流量控制、加熱爐爐溫控制、爐壓控制、煤氣總管和空氣總管的壓力控制等。</p><p>　　關鍵詞：步進式加熱爐，燃燒工藝流程，集散控制系統(tǒng)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、緒論 …………………………………………………………………………3</p>

4、<p>　　二、步進式加熱爐 ………………………………………………………………4</p><p>　　2.1步進加熱爐概述…………………………………………………………4</p><p>　　2.2步進式加熱爐的工藝過程………………………………………………5</p><p>　　三、DCS選型………………………………………………………………………8<

5、/p><p>　　3.1 JX-300系統(tǒng)概要…………………………………………………………8</p><p>　　3.2系統(tǒng)的整體結構…………………………………………………………8</p><p>　　3.3系統(tǒng)主要設備和軟件……………………………………………………9</p><p>　　3.4系統(tǒng)的主要特點 ………………………………………………

6、………10</p><p>　　3.5硬件選型 ………………………………………………………………10</p><p>　　四、步進式加熱爐控制系統(tǒng)設計………………………………………………12</p><p>　　4.1爐溫控制 ………………………………………………………………12</p><p>　　4.2流量控制 …………………………………

7、……………………………14</p><p>　　4.3爐壓控制 ………………………………………………………………19 </p><p>　　五、監(jiān)控系統(tǒng)硬件連接及軟件使用……………………………………………25</p><p>　　5.1 系統(tǒng)軟件………………………………………………………………25</p><p>　　5.2 通信網絡…………

8、……………………………………………………26</p><p>　　5.3 組態(tài)軟件………………………………………………………………29</p><p>　　六、實時監(jiān)控操作畫面…………………………………………………………31</p><p>　　6.1工藝流程圖 ……………………………………………………………31</p><p>　　6.2溫

9、度報警圖 ……………………………………………………………31</p><p>　　6.3溫度實時/歷史趨勢圖及報警記錄圖…………………………………32</p><p>　　6.4閥門控制簡圖 …………………………………………………………33</p><p>　　七、心得體會……………………………………………………………………34</p><p&g

10、t;　　八、參考資料……………………………………………………………………35</p><p><b>　　一、緒論</b></p><p>　　隨著世界人口的不斷增加以及國民經濟的迅速發(fā)展，能源危機日益加深。在1973年發(fā)生第一次石油危機以后，開發(fā)新能源和節(jié)能的研究便成為世界各國關注的主要課題。自70年代中期以來，各工業(yè)先進園對各種燃燒設備的節(jié)能控制進行了廣泛深入的研

11、究，大大降低了能耗。冶金工業(yè)是耗能大戶，其中鋼坯加熱爐就占鋼鐵工業(yè)總能耗的25％。因此，提高加熱爐熱效率、降低能耗，對整個鋼鐵工業(yè)節(jié)能具有重要意義，在國內外都得到了廣泛的重視。隨著現(xiàn)代化軋機向連續(xù)、大型、高速、高精度和多品種方向發(fā)展，對鋼坯加熱質量的要求也越來越高，從而也對加熱過程提出了更高的要求。</p><p>　　加熱爐是鋼鐵工業(yè)軋鋼生產線關鍵設備之一，也是主要的耗能設備。加熱爐燃燒過程具有非線性、強耦合、

12、不確定性、分布參數(shù)特性，是一個高度復雜的工業(yè)過程。鋼坯加熱的質量直接影響到鋼材的質量、產量、能源消耗和軋機壽命，加熱爐燃燒過程控制技術成為鋼鐵企業(yè)研究的重要課題之一，在國內外都得到了廣泛的重視。從雙交叉限幅燃燒控制、流量控制、加熱爐爐溫控制、爐壓控制、煤氣總管和空氣總管的壓力控制等方面進行深入研究。</p><p><b>　　二、步進式加熱爐</b></p><p>

13、;　　2.1步進加熱爐概述</p><p>　　加熱爐即是將金屬加熱至軋制溫度要求的工業(yè)爐。最初，在軋線規(guī)模和效率的限制下，小型的均熱爐即可滿足軋線需求。均熱爐即是坑狀的加熱爐，上面有爐蓋。均熱爐內溫度不分段，原坯在爐中加熱至軋制溫度，在軋線需要時由人工的方式將原坯送入軋線。這種爐生產能力低，爐子熱效率較低。在軋線生產效率的提升的情況下，新建均熱坑雖然是一種解決方法，但是受到生產場地和距離等因素限制。</p

14、><p>　　推鋼式加熱爐是更大型的連續(xù)加熱爐。按照原坯進入軋線的順序，原坯在推鋼式加熱爐內，由推鋼機向前推行。由于原坯僅需要在出爐前達到軋制溫度，因此推鋼式加熱爐爐內的溫度并不一致，而是分為幾個溫度段，這樣就避免了熱量的浪費。一般的，爐膛沿長度方向分為預熱段、加熱段和均熱段。進料端爐溫較低為預熱段，其作用在于利用爐氣熱量，以提高爐子的熱效率。加熱段為主要供熱段，爐氣溫度較高，以利于實現(xiàn)快速加熱。均熱段位于出料端，爐

15、氣溫度與金屬料溫度差別很小，保證出爐料坯的斷面溫度均勻。</p><p>　　推鋼式加熱爐由于是推鋼機手臂將原坯推入爐中，因此原坯之間沒有間隙。而由于推鋼機手臂的原因，爐長不能大幅增加。在50—60年代，軋線的生產效率迅速提高，為了提高單位爐底面積的生產率，開始在進料端增加供熱段，取消不供熱的預熱段。但是供熱段的長度增加，意味著高溫原坯的數(shù)量增加。由于推鋼式加熱爐的原坯之間處于一種“接觸”狀態(tài)，因此容易出現(xiàn)粘鋼，

16、拱鋼。</p><p>　　1967年4月，由美國米德蘭公司設計的全世界第一座“二面供熱步進梁式加熱爐，，在美國格蘭拉特城鋼鐵公司問世;緊接著同年5月，日本中外爐公司設計的全世界第二座步進梁式加熱爐又在日本名古屋鋼鐵廠投產。這兩座步進梁式加熱爐的投產，宣告加熱爐進入了嶄新的時代。</p><p>　　相對于推鋼式加熱爐，步進梁式加熱爐的優(yōu)點顯而易見。首先，步進梁式加熱爐中的原坯是放置于橫跨

17、整個加熱爐的步進梁上，并由步進梁的運動帶動其向前移動，因此步進梁式加熱爐的爐長(規(guī)模)理論上可以不受限制。其次，步進梁式加熱爐中的原坯不是用“推動”的方式移動，因此原坯之間有一定距離，這就完美的解決了粘鋼，拱鋼的故障問題。并且原坯之間不相互接觸，爐內熱氣可以使原坯更加均勻的加熱。</p><p>　　由于步進梁式加熱爐的爐長受限的因素少，其最大特點是規(guī)模大。原蘇聯(lián)契涅波維茨鋼鐵廠熱帶車間所用的步進梁式加熱爐，爐內

18、寬11.25m，有效爐長49.59m，爐子產量達420比;德國克勒克納公司的不萊梅鋼鐵廠熱軋線采用的步進梁式加熱爐，產量400曲;法國索拉克熱軋帶鋼鐵廠的步進梁式加熱爐，有效爐長53.9m，產量更達到525t/h。</p><p>　　隨著近二十年來控制理論和電子技術的長足進步，在DCS等先進控制系統(tǒng)的帶動下，步進梁式加熱爐又在最優(yōu)爐溫控制和節(jié)能等方面取得突破。如今的步進梁式加熱爐，己經向著功能多，規(guī)模大，耗能少

19、的方向發(fā)展。功能多，既可以適應多種不同原坯，如板坯、方坯等;規(guī)模大，即單位時間的產量高;耗能少，即符合國際能源和污染排放的規(guī)定。</p><p>　　我國的鋼鐵生產起步較晚，在建國后雖有所發(fā)展，但受歷史和技術原因，七十年代仍處于世界落后。八十年代后，在國家經濟建設的號召下，大量引入外國先進技術，國內鋼鐵生產有了長足進步。我國在1979年投產的步進梁式爐長為犯.5米，生產能力為270比t/h。</p>

20、<p>　　步進梁式加熱爐雖然優(yōu)點多，但其投資也較其他加熱爐高。若引進外國技術，投資更會增加一倍。隨著我國鋼鐵技術的發(fā)展，我國已經逐步開始自行設計步進梁式加熱爐，并使用國產加熱爐部件。近年來在國家提出“節(jié)能減排”的目標指引下，一大批鋼鐵企業(yè)開始對其生產線進行大規(guī)模改造。而加熱爐是鋼鐵廠重耗能重污染的單位，因此其改造相當普遍。</p><p>　　2.2步進梁式加熱爐工藝過程</p>&l

21、t;p>　　步進梁式加熱爐是整個系統(tǒng)的核心部分。步進梁是一種梁式的搬運裝置，分為定梁和動梁。步進梁的工作原理如圖1.2所示。</p><p>　　爐底由固定梁和步進梁組成。開始鋼坯放置在固定梁上，這時移動梁位于鋼坯下面最低點1。開始動作時，移動梁由1點垂直上升到2點的位置，在到達固定梁水平面時把鋼坯托起，接著移動梁載著鋼坯沿水平方向移動一段距離從2點到3點；然后推動梁再垂直下降到4點位置，當經過固定梁水平面

22、時又把鋼坯放到固定梁上。這時鋼坯實際已經前進到一個新的位置。這樣移動梁經過上升---前進---下降---后退四個動作，完成了一個周期，鋼坯便遷進一步。然后開始第二個周期，不斷循環(huán)使鋼坯一步步前進。移動梁往復一個周期所需的時間和升降倒退的距離，是按操作和設計的要求規(guī)程確定的。可以根據(jù)不同鋼種和斷面尺寸確定鋼材在爐內加熱的時間，并按加熱時間的需要，調整步進周期的時間和進退的行程。</p><p>　　為了對鋼坯實現(xiàn)有

23、效地加熱，步進式加熱爐沿爐長方面分為：預熱段、加熱段和均熱段，如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3步進式加熱爐工藝圖</p><p>　　步進式加熱爐加熱段分為I加熱段和II加熱段。預熱段長度較長，可出充分利用煙氣來預熱裝爐鋼坯，從而提高燃料的利用率。鋼坯在加熱初期會因溫差過大而產生熱應力，因此要求控制升溫速度。鋼坯經過預熱段預熱后進入加熱段，加熱段是加熱爐中最重要的段，鋼坯在加

24、熱段被加熱的程度決定了鋼坯是否能被燒透、爐口能否正常出鋼。均熱段主要將鋼坯均勻加熱到規(guī)定的出鋼溫度。若均熱段溫度過高，將出現(xiàn)鋼體打滑現(xiàn)象，溫度過低，則不能出鋼。三段的溫度互相耦合，互相影響。加熱爐的熱工制度主要包括：溫度制度、燃料燃燒制度幫爐壓割度等。為了保證燃燒的正常進行，一般采用雙交叉限幅燃燒控制系統(tǒng)和帶動番補償?shù)臓t膛壓力控制系統(tǒng)，同時對煤氣的溫度，壓力與助燃控制的溫度、壓力以及熱風放散溫度分別進行控制。</p>&l

25、t;p>　　圖2.1 步進式加熱爐工藝流程圖</p><p><b>　　三、DCS選型</b></p><p>　　基于DCS控制技術的步進式加熱爐控制系統(tǒng)簡介。</p><p>　　3.1JX-300系統(tǒng)概要</p><p>　　浙江浙大中控自動化有限公司于1997 年推出了全數(shù)字化的新一代的集散控制系統(tǒng)JX-

26、300。該系統(tǒng)不僅具有原JX-100 集散控制系統(tǒng)的一切功能和優(yōu)良的性能， 更吸納了九十年代在微處理器、CRT 圖形顯示和絡通訊等領域的最新技術，成為近幾年國外著名DCS 系統(tǒng)在中國市場的最主要競爭對手。公司本著不斷改進完善系統(tǒng)性能，最大限度地滿足應用需要的原則，充分應用了最新信號處理技術、高速網絡通信技術、可靠的軟件平臺和軟件設計技術和現(xiàn)場總線技術，采用了高性能的微處理器和成熟的先進控制算法，全面提高了JX-300 的性能和功能，使

27、其兼具了高速可靠的數(shù)據(jù)輸入輸出、運算、過程控制功能和 PLC 聯(lián)鎖邏輯控制功能，能適應更廣泛更復雜的應用要求，成為一個全數(shù)字化的、結構靈活、功能更加完善的新型開放式集散控制系統(tǒng)。區(qū)別于早期推出的JX-300 系統(tǒng)，我們稱該新型系統(tǒng)為JX-300X。</p><p>　　JX-300X 的基本組成包括工程師站（ES）、操作站（OS）、控制站（CS）和通訊網絡SCnet II。 </p><p

28、>　　通過在JX-300X 的通訊網絡上掛接總線變換單元（BCU）可實現(xiàn)與JX-100、JX-200、JX-300 系統(tǒng)的連接；在通訊網絡上掛接通信接口單元（CIU）可實現(xiàn)JX-300X 與PLC等數(shù)字設備的連接；通過多功能計算站（MFS）和相應的應用軟件Advantrol-PI 可實現(xiàn)與企業(yè)管理計算機網的信息交換，實現(xiàn)企業(yè)網絡（Intranet）環(huán)境下的實時數(shù)據(jù)采集、實時流程查看、實時趨勢瀏覽、報警記錄與查看、開關量變位記錄與查

29、看、報表數(shù)據(jù)存貯、歷史趨勢存貯與查看、生產過程報表生成與輸出等功能，從而實現(xiàn)整個企業(yè)生產過程的管理、控制全集成綜合自動化。</p><p>　　3.2系統(tǒng)的整體結構：</p><p>　　JX-300X 系統(tǒng)的整體結構如圖2.1 所示。</p><p>　　圖3.1JX300-系統(tǒng)結構圖</p><p>　　圖3.1 中構成系統(tǒng)的主要設備說明

30、如下：</p><p>　　OS：操作站 ES：工程師站 MFS：多功能計算站</p><p>　　BCU：總線變換單元 CIU：通信接口單元</p><p>　　PCS：過程控制站 LCS：邏輯控制站

31、 DAS：數(shù)據(jù)采集站</p><p>　　SBUS：系統(tǒng)I/O 總線 IOU：IO 單元 RIOU：遠程IO 單元</p><p>　　3.3 系統(tǒng)主要設備和軟件 </p><p>　　3.3.1系統(tǒng)主要設備 </p><p>　　作為典型的通

32、訊系統(tǒng)，JX-300X 系統(tǒng)有如下類型的節(jié)點： </p><p>　　􀂾現(xiàn)場過程控制設備節(jié)點； </p><p>　　􀂾操作監(jiān)視設備節(jié)點； </p><p>　　􀂾智能設備的通信接口節(jié)點； </p><p><b>　　􀂾工程師站； </b><

33、/p><p><b>　　􀂾高級計算站。</b></p><p>　　3.3.2系統(tǒng)軟件 </p><p>　　用于給CS、OS、MFS 進行組態(tài)的專用軟件，包括：SCKey （系統(tǒng)定義）、SCNetDiag（系統(tǒng)診斷）、SCFBD（功能塊圖）等工具軟件包，稱之為組態(tài)軟件包。 用于過程實時監(jiān)視、操作、記錄、打印、事故報警等功能的人

34、機接口軟件稱為實時監(jiān)控軟件AdvanTrol。</p><p>　　3.4 系統(tǒng)的主要特點 </p><p>　　JX-300X 覆蓋了大型集散系統(tǒng)的安全性、冗余功能、網絡擴展功能、集成的用戶界面及信息存取功能，除了具有模擬量信號輸入輸出、數(shù)字量信號輸入輸出、回路控制等常規(guī)DCS 的功能，還具有高速數(shù)字量處理、高速順序事件記錄（SOE）、可編程邏輯控制等特殊功能；它不僅提供了功能塊圖（SC

35、FBD）、梯形圖（SCLD）等直觀的圖形組態(tài)工具，又為用戶提供開發(fā)復雜高級控制算法（如模糊控制）的類C 語言編程環(huán)境SCX。系統(tǒng)規(guī)模變換靈活，可以實現(xiàn)從一個單元的過程控制，到全廠范圍的自動化集成。</p><p><b>　　3.5 硬件選型</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)實際測點和控制情況，選擇系統(tǒng)需要的硬件設備（機柜、機籠、卡件、操作站等），使硬件配置可以滿

36、足設計中的數(shù)據(jù)監(jiān)控、畫面瀏覽等要求，并為將來的系統(tǒng)擴展升級留有一定的余量。</p><p><b>　　加熱爐I/O點數(shù)</b></p><p><b>　　硬件配置：</b></p><p>　　四、步進式加熱爐控制系統(tǒng)設計</p><p><b>　　4.1爐溫控制</b>

37、</p><p>　　加熱爐分三段實現(xiàn)爐溫自動控制，包括加熱一段、加熱二段和均熱段。每段爐溫各自獨立控制，每段取爐頂和爐側2點溫度為測量值，正常情況以爐頂測量溫度為控制目標值，當爐項處熱電偶出現(xiàn)故障時，以爐側測量溫度為控制目標值。加熱一段爐溫控制范圍：1 1 00-1 200℃，加熱二段溫度控制范圍：1200-1300℃，均熱段溫度控制范圍：1200-1280℃。</p><p>　　三段

38、爐溫采用相同的溫度控制方案，爐溫自動控制是以爐溫控制為主環(huán)，煤氣流量調節(jié)為副環(huán)的串級回路控制，下面以均熱段為例說明爐溫是如何實現(xiàn)自動控制的。</p><p>　　4.1.1串級控制簡介</p><p>　　所謂串級控制系統(tǒng)就是由兩臺控制器串聯(lián)在一起，控制一個控制閥的控制系統(tǒng)。串級控制系統(tǒng)原理圖如圖3．1所示。</p><p>　　圖4.1串級控制系統(tǒng)原理圖</

39、p><p>　　串級控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比，由于在系統(tǒng)結構上多了一個副回路，因而具有以下主要特點：</p><p>　　(1)改善了被控過程的動態(tài)特性，可以使系統(tǒng)的響應加快，控制更為及時；</p><p>　　(2)提高了系統(tǒng)的工作頻率，可使振蕩周期縮短；</p><p>　　(3)具有較強的抗擾動能力；</p><p&

40、gt;　　(4)具有一定的自適應能力。</p><p>　　綜上所述，串級控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比具有許多特點，其控制質量較高，但是所用儀表較多，投資較高，調節(jié)器參數(shù)整定較復雜。所以在工業(yè)應用中，串級控制并不是任何場合都適用，往往應用于以下場合：</p><p>　　(1)用于克服被控過程較大的容量滯后：</p><p>　　(2)用于克服被控過程的純滯后：&l

41、t;/p><p>　　(3)用于抑制變化劇烈而且幅度大的擾動；</p><p>　　(4)用于克服被控過程的非線性。</p><p>　　4.1.2爐溫一煤氣流量串級控制</p><p>　　由于加熱爐爐溫過程是一個具有大慣性、非線性和多擾動等特點的過程，根據(jù)串級控制系統(tǒng)的特性，本文采用爐溫一煤氣流量串級控制方案來實現(xiàn)加熱爐爐膛溫度的自動控制。在

42、此串級控制系統(tǒng)中，將變化較劇烈的煤氣流量等擾動包含在副環(huán)回路中，利用副環(huán)回路的優(yōu)良特性來抑制這些擾動對被控量即爐膛溫度的影響。同時，利用串級控制系統(tǒng)可以改善被控過程動態(tài)特性和具有較強自適應能力的特點，來克服加熱爐爐溫過程的較大的容量滯后以及非線性等問題。</p><p>　　圖4.2加熱爐爐溫與煤氣流量串級控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　在圖4.2中，爐溫控制器為主控制器，它的輸出作為副

43、控制器即煤氣流量控制器的設定值，而由煤氣流量控制器的輸出去控制煤氣的調節(jié)閥，調節(jié)閥采用氣開式，爐溫控制器和煤氣控制器均采用反作用方式。</p><p>　　在穩(wěn)定狀態(tài)下，爐溫控制器和煤氣控制器的輸出都處于相對穩(wěn)定值，煤氣調節(jié)閥也相應地處于某一開度上。如果穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，爐溫控制器和煤氣控制器的串級控制開始作用。</p><p>　　第一種情況：煤氣流量發(fā)生變化。當煤氣流量變送器檢測出流量值

44、與設定值進行比較，當實際流量值高于設定值4000 Nm3／h時，煤氣流量控制器輸出減小，通過執(zhí)行器調整煤氣流量，直至達到設定值。所以對于煤氣流量的小變化，經過煤氣流量控制器這一控制的結果，將不會引起爐溫的變化；對于煤氣流量的大變化，也將會大大削弱它對爐溫的影響。隨著時間的增長，煤氣流量變化對爐溫的影響將顯示出來。爐溫發(fā)生變化，爐溫控制器開始工作，不斷改變控制輸出，直到爐溫重新回到設定值為止。</p><p>　　

45、第二種情況：爐溫發(fā)生變化。假定當實測爐溫高于1280℃，根據(jù)爐溫控制器的反作用，控制輸出減小，即煤氣流量的設定值減小。由于此時煤氣流量并沒有變，即測量值暫時沒有變化，又根據(jù)煤氣流量控制器的反作用，其控制輸出減小，調節(jié)閥應減小開度，煤氣流量減小，爐溫逐漸下降，直到爐溫回到1200℃～l280℃為止。爐溫降低時，其調節(jié)過程相反。</p><p>　　第三種情況：假定爐溫和煤氣流量同時發(fā)生變化。這時分為兩種情形：一種情

46、形是溫度、煤氣流量同向發(fā)生變化；另一種情形是溫度、煤氣流量反向發(fā)生變化。對于第一種情形，以爐溫升高、煤氣流量增大為例進行分析。這時，爐溫控制器輸出應減小，即煤氣流量設定值減小。同時，煤氣流量測量值增大，兩方面作用一綜合，這樣流量控制器的輸出應大幅度的減小，調節(jié)閥將大幅度關小開度，煤氣流量大幅度減小，爐溫很快回到設定值。對于第二種情形，以爐溫升高、煤氣流量減小為例進行分析。這時，爐溫控制器輸出應減小，即煤氣流量設定值減小。同時，煤氣流量測

47、量值減小，兩方面的作用結果，比較煤氣控制器的輸入是正偏差還是負偏差，然后經煤氣控制器的作用控制調節(jié)閥的開度，使爐溫回到設定值。</p><p><b>　　4.2流量控制</b></p><p>　　為了使煤氣充分燃燒必須供給足夠量的空氣，即保證一定的過?？諝庀禂?shù)u或空燃比γ。它們的定義分別為</p><p>　　其中，F(xiàn)a和Famax分別為空

48、氣流量的測量值和最大值，F(xiàn)f和Ffmax分別為煤氣流量的測量值和最大值，A。為單位體積或質量的煤氣完全燃燒所需的理論空氣量。</p><p>　　空燃比γ與過?？諝庀禂?shù)μ的關系為</p><p><b>　　γ=β*μ</b></p><p>　　其中，β稱為量程修正系數(shù)，它的計算式為</p><p>　　以煤氣為原料的

49、燃燒過程中空氣過剩系數(shù)與節(jié)能防止污染是非常關鍵的?？諝獠蛔闳紵煌耆?、冒黑煙、熱損失增大，即熱效率降低?？諝膺^量又會從爐內帶走大量的熱能、降低火焰溫度并導致氧化氮、氧化硫排量增加，污染環(huán)境。熱效率與熱損失及空氣過剩系數(shù)之間的關系，見圖4．3。</p><p>　　圖4.3各種熱損失與過?？諝庀禂?shù)之間的關系</p><p>　　有圖可見，在上述兩種情況之間存在著一個熱損失小與污染最小、熱效率

50、最高的低氧燃燒區(qū)，這種狀態(tài)使排煙量減少，此外火焰溫度升高又使高溫區(qū)熱效率提高。這就是最佳燃燒區(qū)，一般以煤氣為燃燒的燃燒系統(tǒng)最佳燃燒區(qū)的空氣過剩系數(shù)u在1．05～1．10之間。理想的燃燒過程應該是無論負荷穩(wěn)定還是急劇變化的情況下都能在最佳燃燒區(qū)內進行。</p><p>　　在加熱爐燃燒過程中，為保證燃料煤氣的合理經濟燃燒，就必須對進入爐膛的煤氣流量與空氣流量進行合理配比。本文采用比值控制方法來保證進入爐膛的煤氣流量

51、與空氣流量之間的恰當比值關系。</p><p>　　雙閉環(huán)比值控制方案是比值控制系統(tǒng)的一種，由于它對比值控制系統(tǒng)的主、從動量均進行了閉環(huán)調節(jié)，因此它不但能夠保證兩種物料流量之間的靜態(tài)比值關系，而且控制系統(tǒng)的動態(tài)比值特性也較好。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的主動量控制回路能克服主動量的擾動，實現(xiàn)其定值控制。從動量控制回路能克服作用于從動量回路中的擾動，維持與主動量之間的比值關系。</p><p>　　

52、但是，在燃燒負荷發(fā)生急劇變化的情況下，煤氣流量一空氣流量雙閉環(huán)比值控制無法很好的保證煤氣流量與空氣流量之間的動態(tài)比值關系。在燃燒負荷發(fā)生急劇變化的情況下，為了保持燃料煤氣的最佳燃燒，本文采用雙交叉限幅控制策略來克服雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)動態(tài)比值特性不優(yōu)的缺陷。雙交叉限幅控制是在雙閉環(huán)比值控制的荃礎上，增加了交叉限幅功能，可以很好地解決上述問題。</p><p>　　由于雙交叉限幅控制響應速度慢，因此當負荷較平穩(wěn)時，采

53、用煤氣一空氣流量雙閉環(huán)比值控制策略，只有當負荷發(fā)生劇烈變化時，才采用雙交叉限幅控制策略。</p><p>　　4.2.1煤氣流量一空氣流量雙閉環(huán)比值控制</p><p>　　本加熱爐燃燒過程中，當燃燒負荷較平穩(wěn)時，本文采用了雙閉環(huán)比值控制方案來實現(xiàn)煤氣流量和空氣流量之間的合理配比。在本系統(tǒng)中，煤氣流量是主動量，空氣流量是從動量，煤氣流量和空氣流量雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)框圖如圖4．4所示。<

54、;/p><p>　　圖4.4煤氣和空氣雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　在穩(wěn)定狀態(tài)下，煤氣流量和空氣流量以一定的比值(1：1．05)定量地進入加熱爐中。當爐膛溫度受干擾作用，燃燒負荷波動不大時，或工藝上需要升降負荷的時候，爐溫控制器的輸出一方面輸入煤氣流量控制器進行煤氣流量的控制；另一方面經比值器后作為空氣控制器的設定值。煤氣和空氣雙閉環(huán)比值控制開始作用：當爐溫稍稍升高時，在爐溫控制

55、器反作用下，其輸出減小，即煤氣流量設定值減小，同時，爐溫控制器輸出經比值器給空氣流量的設定值也減小。此時，煤氣流量的測量值暫時沒有變化，經煤氣流量控制器輸出減小，控制煤氣調節(jié)閥開度減?。和瑯涌諝饬髁康臏y量值暫時也沒有變化，經空氣流量控制器輸出也減小，相應地控制空氣調節(jié)閥開度減小。當爐溫稍稍降低時，爐溫控制器反作用下輸出增大，即煤氣流量設定值增大，同時，爐溫控制器輸出經比值器給空氣流量的設定值也增大。此時，煤氣流量的測量值暫時沒有變化，經

56、煤氣流量控制器輸出增大，控制煤氣調節(jié)閥開</p><p>　　度增大：同樣空氣流量的測量值暫時也沒有變化，經空氣流量控制器輸出也增大，相應地控制空氣調節(jié)閥開度增大。</p><p>　　綜上，不論爐溫稍稍升高還是稍稍降低，通過煤氣流量和空氣流量的雙閉環(huán)比值控制，可以實現(xiàn)較好的動態(tài)比值特性。</p><p>　　4.2.2煤氣流量一空氣流量雙交叉限幅控制</p&

57、gt;<p>　　在燃燒負荷發(fā)生急劇變化的情況下，由于空氣流動管道與煤氣流動管道特性間的差異，各閥門的響應速度和系統(tǒng)的響應速度不同，會帶來缺氧燃燒現(xiàn)象和過氧燃燒現(xiàn)象的發(fā)生，此時若仍采用煤氣流量一空氣流量的雙閉環(huán)比值控制將無法保證燃料與空氣之間的最佳動態(tài)配比關系。</p><p>　　當負荷增加時，燃料系統(tǒng)所需的煤氣流量和空氣流量理論上同時上升，但由于空氣管道和煤氣管道的特性的不同(通常空氣流量滯后的

58、比較大)，雙交叉限幅使煤氣流量的增加速度受到空氣流量實際值的限制，即煤氣流量的設定值應大于等于出現(xiàn)過氧燃燒的煤氣流量的低限并且同時小于等于出現(xiàn)缺氧燃燒的煤氣流量的高限(高限和低限是決定于當前的空氣流量設定)，這樣，煤氣流量的設定值的增長幅度受限，防止了缺氧燃燒現(xiàn)象的發(fā)生：同理，當荷減少時，煤氣流量的設定值的減少幅度受限，防止了過氧燃燒現(xiàn)象的發(fā)生。</p><p>　　綜上，在燃燒負荷發(fā)生急劇變化的情況下，本文采用

59、雙交叉限幅控制策略來保證燃料流量和空氣流量之間的最佳配比關系。</p><p>　　爐溫雙交叉限幅控制系統(tǒng)框圖如圖4．5所示。</p><p>　　圖4．5爐溫雙交叉先付控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　其中雙交叉限幅工作原理示意圖4．6所示。</p><p>　　圖4．6雙交叉限幅原理圖</p><p>　　雙交叉限

60、幅燃燒控制采用煤氣流量和空氣流量的實測值來分別對副回路控制器的空氣流量和煤氣流量的設定值進行限幅，通過相互制約防止負荷變化很快時出現(xiàn)煤氣或空氣的過渡過剩。通過雙交叉限幅，副回路控制器在主回路的輸出、以及防止燃燒系統(tǒng)出現(xiàn)過氧和缺氧燃燒的上下限中選擇一個合適的值給副回路控制器作為設定值，這樣，煤氣流量和空氣流量會嚴格地按照一個合理的比值交替地上升，使實際的空燃比保持在合理的范圍之內。</p><p>　　雙交叉限幅燃

61、燒控制系統(tǒng)的優(yōu)點：雙交叉限幅燃燒控制方式能有力地限制空氣過剩率的實際值，克服了傳統(tǒng)的串級控制系統(tǒng)的不足，從而保證了空氣過剩率不至于遠遠地偏離設定值，保證燃燒同工作在最佳燃燒區(qū)內，減少了缺氧燃燒和過氧燃燒帶來的損失，并且最大程度上降低了黑煙以及NOx和SOx給環(huán)境帶來的污染。</p><p><b>　　4.3爐壓控制</b></p><p>　　爐壓控制不當是造成工業(yè)

62、爐燃料浪費的最主要因素之一，爐內負壓使得冷的空氣通過爐門、爐襯裂縫以及其它開口進入爐內。這些漏入的冷空氣必須被加熱到爐溫以后才能排出，這樣會造成燃燒系統(tǒng)的額外負擔并浪費大量燃料。另外，如果爐膛內爐壓太高，會大大降低加熱爐的使用壽命，而且由于爐膛口的高壓將使爐門往外噴火，同樣會浪費大量的燃料。所以，為保證安全生產和節(jié)能燃燒，我們有必要對爐壓實現(xiàn)自動控制，以確保爐膛內壓力的微正壓。</p><p>　　加熱爐的爐膛壓

63、力控制，包括加熱一段、加熱二段、均熱段爐膛壓力控制。加熱段的爐膛壓力控制是通過對排煙溫度的自動控制來間接實現(xiàn)的；主要原因在于在加熱段中，沒有壓力檢測點，所以只能通過對排煙溫度的控制來間接實現(xiàn)穩(wěn)定爐膛壓力的目的。</p><p>　　由于在均熱段爐頂有壓力檢測點，因此，均熱段爐壓采用直接控制方式。</p><p>　　4.3.1加熱一段和加熱二段爐壓自動控制</p><p

64、>　　加熱段爐壓自動控制，是利用加熱段排煙閥進行排煙溫度調節(jié)，排煙閥通過控制排煙流量來調節(jié)排煙溫度，從而間接實現(xiàn)加熱段爐膛壓力的穩(wěn)定。</p><p>　　控制合適、相對平穩(wěn)的排煙溫度對提高加熱爐的熱效率和為加熱爐提供溫度穩(wěn)定的預熱空氣，維持加熱爐的爐內氣氛非常重要。一般來說，排煙溫度不能低于120℃，否則說明蓄熱效果差，達不到節(jié)能的目的，也影響預熱煤氣和空氣的質量；另外，排煙溫度也不能太高，否則排煙溫度中

65、將帶走很大的一部分熱量，加熱爐的熱效率就不高，排煙溫度過高，會燒壞閥門等非耐熱部件，因此需要對排煙溫度進行控制。當該段排煙溫度過高時，應適當?shù)販p小該段排煙閥的開度，減少煙氣的流通量。當任何一個排煙溫度有高高報警時(一般排煙溫度大于180℃時)，采取應急措施，將排煙閥強行關閉；只有當高高報警消除時，才重新將該排煙閥打開。實際上，整段排煙被禁止時，對爐膛內的溫度場影響很大，不應該使該排煙閥長時間地處于關閉狀態(tài)。一般當一組換向裝置的排煙溫度有

66、高報警時，該換向裝置就會以定溫方式換向，只要一換向，通過熱交換的方向改變，排煙溫度會很快得到控制，煙溫也不大可能會有高高報警。</p><p>　　本加熱爐設計中，加熱段的排煙閥控制方法是一樣的。每個加熱段上有4個鉑熱電阻測其排煙溫度，當該段的4個排煙溫度沒有煙溫高高報警信號時，取該段的4個排煙溫度的平均值作為其受控量，調節(jié)其平均排煙溫度在設定的要求范圍之內(1 20℃一180℃)即可。受控量的選擇是4個排煙溫度

67、的平均值，沒有選擇單個煙溫或者它們中的最大和最小值，這是由于各個蓄熱體安裝并不能完全一樣，而且各個排煙溫度跟蓄熱體的安裝位置等因素都有關系，所以同一加熱段的各個排煙溫度都是不一樣的，而且排煙溫度的波動起伏比較大，如果選擇單個煙溫，則控制器將會有震蕩現(xiàn)象，因此，4個排煙溫度的平均值是具有一定代表性的。</p><p>　　加熱段通過排煙溫度間接調節(jié)爐壓的控制系統(tǒng)框圖如圖4．7所示。</p><p

68、>　　圖4.7加熱段爐壓控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　4.3.2均熱段爐壓自動控制</p><p>　　均熱段的爐膛壓力過高時，爐膛內的熱氣從出鋼口往外噴，造成很大的一部分熱損失：爐膛壓力也不能過低，尤其是當出現(xiàn)負爐壓時，冷空氣從爐膛口進入爐膛，這會大大浪費燃料能源。因此，必須保證均熱段爐膛壓力的穩(wěn)定。由于在均熱段爐頂有壓力檢測點，因此，均熱段爐壓采用直接控制方式。但是，如果排煙

69、溫度過高，蓄熱室溫度也高，若達到蓄熱體的耐熱極限，將會影響蓄熱體的壽命，所以在加熱爐煙溫過高時，爐膛壓力波動就變成了次要矛盾，而煙溫過高成為了主要矛盾，所以必須盡快將煙溫回復到正常范圍。綜上，本文設計了均熱段爐膛壓力和排煙溫度的選擇性控制系統(tǒng)，來滿足工藝過程對爐膛壓力及排煙溫度的要求。在煙溫正常情況下，選擇性控制系統(tǒng)將選擇爐膛壓力控制器來控制調節(jié)閥的開度，從而實現(xiàn)爐膛壓力的穩(wěn)定：煙溫超高時，選擇性控制系統(tǒng)將選擇煙溫控制器來控制調節(jié)閥的開

70、度，從而使煙溫能夠盡快回復到工藝允許的范圍。</p><p>　　均熱段爐膛壓力和排煙溫度的選擇性控制系統(tǒng)功能如下：</p><p>　　(1)排煙溫度正常時，選擇性控制系統(tǒng)將選擇爐膛壓力控制器來控制調節(jié)閥的開度，從而實現(xiàn)爐膛壓力的穩(wěn)定；</p><p>　　(2)排煙溫度較高(超過煙溫警戒線)時，選擇性控制系統(tǒng)將選擇煙溫控制器來控制調節(jié)閥的開度，從而使得煙溫能夠盡

71、快回復到工藝允許的范圍；</p><p>　　(3)排煙溫度有高高報警(超過180℃)或換向出現(xiàn)故障時，為保護蓄熱體，</p><p>　　控制系統(tǒng)將立即強制關閉排煙閥；</p><p>　　(4)不起作用的控制器需要跟蹤正在工作的控制器的輸出，以實現(xiàn)控制器之間的無擾切換。</p><p>　　均熱段爐壓與排煙溫度的選擇性控制系統(tǒng)框圖如圖4．

72、8所示。</p><p>　　圖4.8均熱段爐壓控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　4.3.3 均熱段爐壓控制系統(tǒng)幾點說明：</p><p>　　1 煙溫控制器與爐壓控制器</p><p>　　煙溫控制器和爐壓控制器共用一個調節(jié)閥。其中，在煙溫正常時爐壓控制器工作，煙溫控制器處于備用狀態(tài)，兩個控制器的輸出信號同時送至選擇器，選擇器選擇爐壓控制器

73、輸出的控制信號送給調節(jié)閥實現(xiàn)對爐壓的自動控制。當煙溫不正常時，選擇器選擇煙溫控制器取代爐壓控制器工作，直到煙溫恢復正常，然后通過選擇器的自動切換，再由爐壓控制器來控制生產的正常進行。</p><p>　　2 膛容積對爐壓的影響</p><p>　　目前我國大多數(shù)軋鋼連續(xù)加熱爐均是二段式的爐型三段式的操作，即均熱段和加熱段的爐頂是一平的，在熱負荷的分配上卻有明顯的均熱段、加熱段和預熱段之分

74、。又因為大多數(shù)爐子都是以容積熱強度較高的熱臟煤氣為燃料，所以在爐膛容積的設計上，基本不考慮是否有足夠的燃燒空間。在爐膛高度和下加熱深度的選擇上主要考慮二個方面：</p><p>　?。?）使火焰（爐氣）充滿爐膛，使爐氣貼附金屬表面流動。設計時在結構允許的條件下適當壓低爐頂（包括預熱段），這樣有兩個好處：一是爐氣貼附金屬表面流動，防止了爐氣與金屬中間形成較低溫的氣層；二是從輻射傳熱方面講，有利于爐頂和爐墻對金屬的輻

75、射傳熱。</p><p>　?。?）從有利于控制爐頭出鋼的壓力考慮。如果產量低、爐氣量小，再加上爐膛容積大，必然形成爐氣充不滿爐膛，爐膛內壓力小，這是極易形成出鋼口吸冷風。反之，易形成出鋼口正壓太大，爐口噴火。所以，設計時根據(jù)爐子的小時產量來確定爐膛容積（包括上下空間）是十分必要的。</p><p>　　3 燒嘴的布置與爐壓控制目前，連續(xù)加熱爐上的燒嘴布置，爐頂上安裝平焰燒嘴的越來越少。

76、即便是加熱6m長的坯料、爐寬在6.5m—7m的爐子上，也多是采用改變上下側燒嘴的火焰長度來解決沿爐寬度方向上的溫度均布問題?，F(xiàn)在我們就這種爐膛形狀簡單、不改變燒嘴上下左右角度的（也是最常見的）設計方法來研討控制爐頭出鋼口壓力的操作方法。端燒嘴射流噴入到爐膛內，沿射流進程中（即爐長方向），盡管動量迅速降低，壓力有所增加，但端燒嘴的射流依然給出鋼口附近帶來的是負壓。這時如把側上加熱的第一對燒嘴開啟會大大增加端燒嘴射流進程的阻力，增加爐頭出鋼

77、口部位的爐壓。</p><p>　　在實際生產中，我們經?？吹焦と苏{整爐頭出鋼口壓力的方法有：生產轉入正常，出鋼量提高，熱負荷增加，爐內壓力增加，出鋼口跑火嚴重。這時除提高煙閘的開度外，還有兩種方法，一是關閉（全關或半關）端燒嘴，降低爐頭區(qū)域熱負荷；二是關閉（全關或半關）側加熱上下第一對燒嘴，降低端燒嘴的射流阻力。反之，要提高出鋼口壓力的操作則相反。</p><p>　　這段話指出了兩點操

78、作準則：第一，生產越正常，總熱負荷越大，均熱段的熱負荷反而要越??；第二，側上第一對燒嘴開得越大，出鋼口處的壓力越高。</p><p>　　4 調整煙道閘板的開度對爐壓的影響煙道閘板的主要作用應是調節(jié)爐氣更新速度的。例如：生產不順和換輥時，爐內熱負荷小，這時如不部分或全部關閉煙閘，必然造成爐氣更新速度過快，大量熱量從煙囪排出，能源浪費。反之，生產正常，爐內熱負荷大，煙閘開度小，爐氣更新速度跟不上，勢必影響爐子的加

79、熱能力。其次，煙道閘板的作用才是調整爐內壓力。從理論上講，改變煙道閘板的開度（即改變爐尾處煙道的吸力），主要影響到整個爐內的壓力水平，而基本不影響爐內壓力分布的趨勢。</p><p>　　但是，在實際生產中會見到：調整煙閘對爐尾壓力的影響比對爐頭壓力的影響更為靈敏、顯著，這時因為實際的爐膛并不是簡單的連續(xù)的嚴密空間，而是沿途有氣體的進入或溢出的緣故。因此，單靠調整煙閘的開度（增大或減?。﹣砜刂平鉀Q爐頭出鋼口始終保

80、持微正壓的問題，效果并不理想。</p><p>　　5 其它幾件與爐壓有關的事</p><p>　?。?） 如 有 較 強 氣 流 通 過 加 熱 爐 區(qū)域，對爐內壓力分布有影響。</p><p>　?。?）如果不存在爐尾拱鋼問題，盡可能壓低爐尾橫梁，好處有兩個：一是減少爐尾溢氣；二是給按標準調整爐壓創(chuàng)造了條件。</p><p>　?。?）

81、均熱段爐頂高度對均熱床、出鋼口處的壓力影響很大，如果過分壓低，會嚴重影響爐頂壽命。</p><p>　　（4）有的加熱爐在加熱段和預熱段之間的爐頂上澆筑了擋火墻，或在下部爐底上砌筑了擋火墻，這必然對爐內壓力分布有影響，但這是否有好處，要具體問題具體分析。如果加熱爐經常出現(xiàn)爐頭吸冷風并同時爐尾嚴重溢氣的狀態(tài)，擋火墻起正面作用；反之，起負面作用。</p><p><b>　　6 結

82、論</b></p><p>　　連續(xù)加熱爐通過優(yōu)化設計和改進操作來達到爐頭微正壓和爐尾零壓的目的是可以實現(xiàn)的。但是，從操作上講，單獨依靠調整煙閘的開度是達不到理想效果的，必須把調煙閘和調爐內各段熱負荷的分配結合起來，才能達到理想的效果。</p><p>　　從另外一方面講，如果燒火工的操作比較合理，但仍然改變不了爐頭吸冷風和爐尾冒火的狀態(tài)，或者是爐頭冒火和爐尾吸冷風的狀態(tài)，那就

83、是工程師對爐型設計不合理所致。</p><p>　　可見，均熱段爐壓控制系統(tǒng)不但能夠在煙溫正常的情況下克服外來擾動對于壓力的影響，實現(xiàn)平衡操作，而且還可以在煙溫偏高的情況下克服對加熱爐蓄熱體的影響，延長加熱爐壽命。</p><p>　　五、監(jiān)控系統(tǒng)軟件的使用</p><p><b>　　5.1 系統(tǒng)軟件 </b></p><

84、p>　　JX-300X 系統(tǒng)軟件基于中文Windows 95/98/NT 開發(fā)，用戶界面友好，所有的命令都化為形象直觀的功能圖標，只須用鼠標即可輕而易舉地完成操作，使用更方便簡潔；再加上SC8004B 操作員鍵盤的配合，控制系統(tǒng)設計實現(xiàn)和生產過程實時監(jiān)控快捷方便。</p><p>　　圖5.1系統(tǒng)軟件體系圖</p><p>　　5.1.1 軟件特點 </p><

85、;p>　　·軟件運行環(huán)境：中文Windows 95/98/NT </p><p>　　·采用多任務、多線程，32 位代碼 </p><p><b>　　·采用實時數(shù)據(jù)庫 </b></p><p>　　·圖形組態(tài)與語言組態(tài)結合 </p><p>　　·圖形分辨率800

86、×600，256 色 </p><p>　　·數(shù)據(jù)更新周期1 秒，動態(tài)參數(shù)刷新周期1 秒 </p><p>　　·按鍵響應時間≤0.2 秒</p><p>　　· 流程圖完整顯示時間≤2 秒，其余畫面≤1 秒 </p><p>　　·命令響應時間≤0.5 秒 </p><p

87、><b>　　·支持語音報警 </b></p><p>　　·支持與上層管理網的連接（高級應用） </p><p>　　·支持離線數(shù)據(jù)讀?。ǜ呒墤茫?lt;/p><p>　　5.1.2. 軟件組成 </p><p>　　JX-300X AdvanTrol 軟件包分實時監(jiān)控軟件和系統(tǒng)組態(tài)

88、軟件兩大部分，主要由以下組件組成： </p><p>　　·AdvanTrol 實時監(jiān)控軟件 </p><p>　　·SCKey 系統(tǒng)組態(tài)軟件 </p><p>　　· SCLang C 語言組態(tài)軟件(簡稱SCX 語言) </p><p>　　·SCLD 梯形圖組態(tài)軟件 </p>&l

89、t;p>　　·SCFBD 功能模塊組態(tài)軟件 </p><p>　　·MfcDraw 流程圖制作軟件 </p><p>　　·Sprt 報表制作軟件 </p><p>　　·SCSOE SOE 事故分析軟件 </p><p>　　·SCConnect OPC Server 軟件(可

90、選) </p><p>　　·SCViewer 離線察看器軟件軟件(可選) </p><p>　　·SCNetDiag 測試和故障診斷軟件(可選) </p><p>　　·SCSignal 信號調校軟件(可選)</p><p><b>　　5.2 通信網絡 </b></p>&

91、lt;p>　　JX-300X DCS 的通信網絡分三層，如圖2-1 所示： </p><p>　　第一層網絡是信息管理網（用戶可選） </p><p>　　第二層網絡是過程控制網，稱為SCnet Ⅱ </p><p>　　第三層網絡是控制站內部I/O 控制總線，稱為SBUS</p><p>　　圖5.2 JX-300X DCS 系統(tǒng)網

92、絡結構示意圖</p><p>　　5.2.1 信息管理網（Ethernet） </p><p>　　信息管理網采用以太網絡，用于工廠級的信息傳送和管理，是實現(xiàn)全廠綜合管理的信息通道。該網絡通過在多功能站（MFS）上安裝雙重網絡接口轉接的方法，實現(xiàn)企業(yè)信息管理網與SCnet Ⅱ過程控制網絡之間的網間橋接，以獲取JX-300X 集散控制系統(tǒng)中過程參數(shù)和系統(tǒng)的運行信息，同時也向下傳送上層管理

93、計算機的調度指令和生產指導信息。管理網采用大型網絡數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)信息共享，并可將各個裝置的控制系統(tǒng)連入企業(yè)信息管理網，實現(xiàn)工廠級的綜合管理、調度、統(tǒng)計、決策等。 </p><p>　　5.2.2 過程控制網絡（SCnet Ⅱ網） </p><p>　　JX-300X 系統(tǒng)采用了雙高速冗余工業(yè)以太網SCnet Ⅱ作為其過程控制網絡。它直接連接了系統(tǒng)的控制站、操作站、工程師站、通訊接口單元等

94、，是傳送過程控制實時信息的通道，具有很高的實時性和可靠性，通過掛接網橋，SCnet Ⅱ可以與上層的信息管理網或其它廠家設備連接。 過程控制網絡SCnet Ⅱ是在10base Ethernet 基礎上開發(fā)的網絡系統(tǒng)，各節(jié)點的通訊接口均采用了專用的以太網控制器，數(shù)據(jù)傳輸遵循TCP/IP 和UDP/IP 協(xié)議。</p><p>　　5.2.3 SBUS 總線 </p><p>　　SBUS

95、 總線是控制站內部I/O 控制總線，主控制卡、數(shù)據(jù)轉發(fā)卡、I/O 卡通過SBUS進行信息交換。</p><p>　　圖5.4 控制站 SUBS結構示意圖</p><p>　　SBUS 總線分為兩層： </p><p>　　第一層為為雙重化總線SBUS-S2。SBUS-S2 總線是系統(tǒng)的現(xiàn)場總線，物理上位于控制站所管轄的I/O 機籠之間，連接了主控制卡和數(shù)據(jù)轉發(fā)卡，用

96、于主控制卡與數(shù)據(jù)轉發(fā)卡間的信息交換。 </p><p>　　第二層為SBUS-S1 網絡。物理上位于各I/O 機籠內，連接了數(shù)據(jù)轉發(fā)卡和各塊I/O卡件，用于數(shù)據(jù)轉發(fā)卡與各塊I/O 卡件間的信息交換。 SBUS-S1 和SBUS-S2 合起來稱為JX-300X DCS 的SBUS 總線，主控制卡通過它們來管理分散于各個機籠內的I/O 卡件。SBUS-S2 級和SBUS-S1 級之間為數(shù)據(jù)存儲轉發(fā)關系， 按SBUS

97、 總線的S2 級和S1 級進行分層尋址。</p><p><b>　　5.3 組態(tài)軟件 </b></p><p>　　JX-300X 系統(tǒng)組態(tài)軟件包包括基本組態(tài)軟件SCKey、流程圖制作軟件MfcDraw、報表制作軟件Sprt；用于控制站編程的編程語言SCX、梯形圖軟件SCLD、功能塊圖軟件SCFBD 和順控軟件SCSFC 等。各功能軟件之間通過對象鏈接與嵌入技術，動

98、態(tài)地實現(xiàn)模塊間各種數(shù)據(jù)、信息的通訊、控制和管理。該軟件包以SCKey 系統(tǒng)組態(tài)軟件為核心，各模塊彼此配合，相互協(xié)調，共同構成了一個全面支持 JX-300X 系統(tǒng)結構及功能組態(tài)的軟件平臺。系統(tǒng)組態(tài)軟件包在系統(tǒng)的工程師站上運行，在未設工程師站的系統(tǒng)中亦可在操作站上運行。</p><p>　　圖5.5 Sckey組態(tài)畫面</p><p>　　基本組態(tài)軟件Sckey 。系統(tǒng)基本組態(tài)指完成對系統(tǒng)

99、硬件構成的軟件設置，如設置系統(tǒng)網絡節(jié)點、冗余狀況、控制周期；I/O 卡件的數(shù)量、地址、冗余狀況、類型；設置每個I/O 點的類型、處理方法、報警選項和其他特殊的設置；選擇控制方案；定義操作畫面。</p><p>　　5.3.1 系統(tǒng)單元登錄 </p><p>　　系統(tǒng)單元登錄是對JX-300X 各控制站與操作站在SCnet Ⅱ網絡中的分布進行組態(tài)，是系統(tǒng)組態(tài)的第一步，也是進一步組態(tài)的基礎。

100、</p><p>　　5.3.2 I/O 組態(tài) </p><p>　　系統(tǒng)I/O 組態(tài)是對某一控制站內部的硬件進行分層組態(tài)。從SBUS-S2 網絡上的數(shù)據(jù)轉發(fā)卡組態(tài)至SBUS-S1 網絡上的I/O 卡件登錄，最后為信號點組態(tài)、信號點參數(shù)設置組態(tài)。</p><p>　　對信號單元的組態(tài)包括模入（AI）信號、模出（AO）信號、開關（DI/DO）信號、脈沖輸入（PI）信

101、號的組態(tài)。除了都需設定信號的位號、描述以及報警狀態(tài)外，根據(jù)信號類型的不同，分別有不同的內容。用戶只需按照對話框內的提示，根據(jù)現(xiàn)場實際要求，逐項填寫即可。</p><p>　　5.3.3控制方案組態(tài) </p><p>　　完成某一控制站的硬件組態(tài)后，可開始進行系統(tǒng)控制方案的組態(tài)?？刂品桨附M態(tài)又分為常規(guī)控制方案組態(tài)和自定義控制方案組態(tài)兩部分。 </p><p>　　對一

102、般要求的常規(guī)控制，系統(tǒng)提供的控制方案基本都能滿足要求，易于組態(tài)，方便操作，且在實際應用中控制運行可靠、穩(wěn)定。因此，對于無特殊要求的常規(guī)控制，建議采用系統(tǒng)提供的控制方案：手操器、單回路PID、串級PID、單回路前饋（二沖量）、串級前饋（三沖量）、單回路比值、串級變比值-除法器、串級變比值-乘法器、選擇性控制、采樣控制、SMITH 補償、混合PI 控制。 </p><p>　　對一些有特殊要求的控制，必須根據(jù)實際需要

103、，自己定義控制方案，通過控制站編程的SCX 編程語言、SCLD 梯形圖軟件、SCFBD 功能塊圖軟件和SCSFC 順控軟件來實現(xiàn)。</p><p>　　六、實時監(jiān)控操作畫面</p><p><b>　　6.1工藝流程圖：</b></p><p><b>　　6.2溫度報警圖：</b></p><p>

104、;　　包括預熱段、加熱段、均熱段三段溫度的上下線報。</p><p>　　6.3溫度實時/歷史趨勢圖：</p><p><b>　　報警記錄圖：</b></p><p>　　6.5閥門控制簡圖：</p><p><b>　　六、心得體會</b></p><p>　　兩周的課程

105、設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。</p><p>　　在設計的過程中遇到的問題可以說是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對

106、以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過此次課程設計，我學到了很多課內學不到的東西，如獨立思考解決問題，出現(xiàn)差錯的隨機應變，及與人合作共同提高…….都使我受益匪淺，為自己將來獨立高質量的完成各項任務奠定了基礎；同時在設計中遇到了很多專業(yè)知識問題，最后在老師的辛勤指導下，終于迎刃而解。</p><p>　　最后，感謝老師的細心指導，也同樣謝謝其他各組同學的無私幫助！</p><p&g

107、t;<b>　　七、參考資料：</b></p><p>　?。?）《控制裝置與儀表》 吳勤勤 化學工業(yè)出版社</p><p>　　（2）《過程控制工程》 王樹青 化學工業(yè)出版社</p><p>　?。?）《過程控制原理》 王愛廣 化學工業(yè)出版社</p><p>　　（4）《自動化儀表與過程控制》施仁，

108、劉文江，鄭輯光：電子工業(yè)出版社</p><p>　?。?）JX-300X DCS 系統(tǒng)手冊</p><p>　　（6）浙大中控JX-300X系統(tǒng)與應用【期刊論文】周小力</p><p>　?。?）電子文獻：加熱爐爐壓自學習控制</p><p>　　（8）《分布式控制系統(tǒng)(DCS)設計與應用實例》/王常力, 羅安主編北京:電子工業(yè)出版社,200