烧结自动化系统设计 —烧结配料自动控制系统设计 开题报告.doc

河北联合大学轻工学院本科生毕业设计开题报告题 目：烧结自动化系统设计烧结配料自动控制系统设计学 部：信息科学与技术部专 业：自动化班 级：09自动化（3）班姓 名：学 号：指导教师：2013年 3 月 15 日一、选题背景烧结是把粉状物料转变为致密体，是一个传统的工艺过程。人们很早就利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料等。一般来说，粉体经过成型后，通过烧结得到的致密体是一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。烧结过程直接影响显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布。无机材料的性能不仅与材料组成（化学组成与矿物组成）有关，还与材料的显微结构有密切的关系。众所周知，烧结厂配料系统是整个烧结生产的源头，它担负着所有烧结机的混合料供应任务，如果配料系统遇到问题，那么整个烧结生产都要被迫停止，而且配料系统的计算也要准确无误，以为烧结原料的种类多，配料成分随其供货渠道的变化而变化，各单配料的配合比例也会根据生产的要求随时变化，而且在生产过程中，物料的黏度、比重、粒度及环境的温度、湿度的变化，也会严重影响下斜的精度，因此，配料系统对于提高烧结矿的质量至关重要。烧结配料自动控制系统在现在应用十分广泛，是在自动控制仪表方面尤其突出。在此方面根据烧结工艺需求能将各种矿按照所需量自动投入，由皮带运到混合机中进行下一步工艺的生产。而近年来，我国的钢铁冶炼行业发展十分迅速，烧结矿是炼铁的主原料，而配料这一工艺是影响烧结质量的重要环节，各称量设备只有达到一定精度才能保证矿的质量。因此烧结配料自动控制系统是各大型钢铁厂必不可少的，也可大大提高生产效率。据相关统计，目前我国有烧结机近500台，其中在建和投产的180660 m2的大中型烧结机有125台，烧结机面积已达近40000平方米。未来，我国的烧结机将继续推进全流程工艺技术装备的升级换代，西门子提供的全集成过程控制系统SIMATICPCS7，可以帮助钢铁企业在提升产品质量的同时也将进一步降低能源消耗、减少污染物排放。由此可见，烧结配料自动控制系统的前景十分乐观，对它的需求只会越来越大，不会减少。随着烧结厂配料系统自动化程度的逐步提高，工业对配料的要求也越来越严格，如果配料系统异常，会造成烧结矿矾矿率增加，结矿率低，同时导致烧结矿消耗燃料上升，烧结矿应有成分波动较大、过少氧化等众多问题。因此，完善烧结配料系统对提高工厂的技术经济指标十分重要。本文介绍的事在配料系统中采用西门子S7-300/400系列PLC系列在实际中的成功设计及应用。粉碎筛分粉碎配料混合布料点火烧结除尘抽风烟囱粉碎筛分冷却排入大气高炉矿槽冷去结矿返矿煤气灰尘石灰石、白石灰粉精矿、富矿粉碎焦、无烟煤高炉灰、轧带钢轧钢皮图1 烧结工艺流程图 烧结生产的工艺流程一般包括：原燃料接受，贮存及熔剂，燃料的准备，配料，混合，布料，点火烧结，热矿破碎，热矿筛分及冷却，冷矿筛分及冷矿破碎，铺底料，成品烧结矿的贮存及运出，返矿贮存等工艺环节。该自动配料系统由5台电子皮带秤配料线组成，编号分别为1#、2#、3# 、4#、5#、，其中1#4#为一组，1#为主料秤，其余三台为辅料秤。当不需要添加辅料时，5#电子秤单独工作输送主料。系统具有恒流量和配比控制两种功能。对于恒流量控制时，电子皮带秤根据皮带上物料的多少自动调节皮带速度，以达到所设定流量要求。以主秤（1#）系统工艺流程来分析，工艺流程如图2所示。图2自动配料工艺流程自动配料系统加电后，皮带驱动电机开始旋转，微处理机根据当前操作控制电机转速。料斗中的物料落在落料区，经皮带运送到达称重区，由电子皮带秤对皮带上的物料进行称重。称重传感器根据所受力的大小输出一个电压信号，经变送器放大，输出一个正比于物料重量的计量电平信号。该信号送至上位机的接口，经采样后并转换成一个流量信号，在上位机上显示当前流量值。同时将此流量信号送至PLC接口，与上位机设定的各种配料给定值进行比较，然后进行调节运算，其控制量送至变频器，以此来改变变频器的输出值，从而改变驱动电动机的转速。调整给定量，使之与设定值相等，完成自动配料过程。 之所以选择用PLC做烧结配料自动控制系统是因为它有不一样的功能。根据工艺流程及设备安装位置的不同，对烧结机的电气控制分为破碎筛分系统，配料系统，混合制粒系统，烧结系统，风机系统。其主要功能如下： 对所有胶带机启动停止的逻辑控制； 对胶带机等启动设备声光报警的控制； 对所有破碎、配料、烧结的设备控制； 对所有仪表检测参数的采集，显示，分析和报警； 对所有需进行调节的阀门、给料机等进行调节、控制； 事故状况的紧急停车； 混合料添加水份控制； 点火及保温燃烧控制； 烧结机烧透点控制； 烧结机料层厚度控制。在正常情况下自己顺序启动，如果出现意外情况导致机器不运转，那么要在人工检查修理后进行顺序启动，检修时，系统解除联锁，机旁单机启动。二、设计方案随着烧结厂配料系统自动化程度的逐步提高，工业对配料的要求也越来越严格，如果配料系统异常，会造成烧结矿矾矿率增加，结矿率低，同时导致烧结矿消耗燃料上升，烧结矿应有成分波动较大、过少氧化等众多问题。因此，完善烧结配料系统对提高工厂的技术经济指标十分重要。本文介绍的事在配料系统中采用西门子S7-300/400系列PLC系列在实际中的成功设计及应用。 本套系统考虑采用集散控制配料系统。在这个控制系统中，各仪表的数据可由计算机键盘操作实现对每台仪表的配比设定及启停动作，计算机主要承担管理工作，不直接控制配料，故计算机出现故障时可关掉计算机，此时仪表仍可独自配料，形成一个小小的闭环。画面监控可实现现场动态画面，显示设备运行状况，可以实施定值、配比、料种、时间的设定，可以进行记录的查询，显示历史实时趋势曲线，并对故障、异常情况进行记录、保存、打印和查询，所以这套系统应能很好的满足现场工艺的要求。此设计包含以下主要内容：（一）、监控组态、PLC编程及硬件设计1）具有工艺流程图。2）具有电气接线图。3）具有程序流程图。4）具有组态软件界面。（二）、PLC编程及硬件设计1）具有工艺流程图。2）具有电气接线图。3）具有程序流程图。（三）、监控组态设计1）具有工艺流程图。2）具有电气接线图。3）组态软件界面图。关于PLC编程及硬件需要用计算机绘图，而且还要随时去实验室调试程序，确保设计的正确无误。可以通过此设计实现了现在无人操作的高度自动化，只需在操作室操作就可以完成全部配料生产，减轻了工作人员的负担。三、进度安排14周：找老师确定自己的课题，去图书馆及网上查阅资料了解自己的课题，写开题报告。57周：再次去图书馆及网上查阅资料，此次查阅要详细，在查阅过程中要记录，并且动脑筋思考。下载安装绘图需要的软件，并且学会使用。89周：绘制工艺流程图，电气接线图，程序流程图，初步设计程序。1011周：同学一起讨论相关问题，解决不懂的事情。1213周：设计详细的程序，进行程序调试。1416周：将毕业设计进行完善，准备答辩。四、参考文献1 张万忠，刘明芹.电器与PLC控制技术M .北京:化学工业出版社, 2008,5:2572782 罗萍，罗志勇，岂兴明等.西门子S7300/400PLC工程实例详解M.北京: 人民邮电出版社,2012,1:1263 张还，王志秋，赵丽清等.图解西门子S7300/400PLC控制系统设计快速入门M.北京:机械工业出版社,2011,2:118 4 弥洪涛，孙铁军，牛国成.PLC技术实用教程基于西门子S7300M.北京:电子工 业出版社，2011，3：19345 郑凤翼.例说西门子S7300/400系列PLCM.北京:机械工业出版社,2011,3:2113356 吉红，耿惊涛.PLC控制系统（西门子）M.北京:化学工业出版社,2012,1:1021337 柳春生.西门子PLC应用于设计教程M.北京:机械工业出版社,2011,2: 21348 向晓汉，陆彬.西门子PLC工业通信网络应用案例精讲M.北京:化学工业出版 社,2011,2:7409 Kevin Collins . PLC Programming for Industrial AutomationM . Exposure Publi