全氢罩式退火炉系统分析论文

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1.控制系统硬件构成和控制功能

1.1硬件构成。全氢罩式退火炉Ⅰ级自动控制系统部分采用西门子s7—300系列PLC，形成的是主从结构，该结构由现场总线Profibus实现。其中，公辅PLC为主站，主要用来控制能源介质减压阀站和液压站，另外通过DP网络连接4个ET200来控制终冷台。现场每个炉台各有1个s7—300PLC子站，配置相同，其中CPU都选择CP315-2DP，各站都由ET200模块、OP面板和M440变频器等组成，以此实现控制炉台退火的目的。Ⅱ级采用工业以太网结构来与一级通信，完成钢卷组炉，退火程序的下载和退火模型的在线计算，对将操作过程中设定的退火曲线和数据进行保存。

1.2控制功能。Ⅱ级计算机退火模拟计算的结果作为整个全氢罩式退火炉工作的基础，满足了整个退火流程中要控制的对象，具体有温度、自动点火控制、H2含量、N2流量、阀门操作等等，详细情况如下：第一，科学合理的控制氢气、氮气的流量和含量，同时也实现了对料室的压力控制。第二，实时监测每个流程中的变量情况，主要有氧含量监测、氢气氮气等可燃性气体流量监测等。第三，对退火过程中任何一种故障的检查、报警进行严格控制。第四，对燃烧室和料室温度进行严格的控制，并执行自动点火功能。第五，顺利实现和Ⅱ级计算机之间的数据交互，能完全接受各种模型设备得到的计算数据，也能将监控到的各种信息和故障信息及时的传送给Ⅱ级计算机，便于其对选用的退火曲线进行及时修改，最后将修改的结果返回给Ⅰ级计算机。

2.系统中主要控制回路的执行

2.1退火过程的温度控制。本文研究的退火炉控制系统执行的是双闭环控制，同时控制了料室温度和燃料室的温度，其中将燃料室闭环温度设置为加热罩所能承受的最大温度850℃，并且可以根据料室的温度和加热罩温度上升的情况实现两个闭环间的转化，但需要具备一定的切换条件：第一，倘若料室的温度不小于原有的设置值，就可实现燃烧室到料室的闭环切换。第二，倘若燃烧室的实际温度大于加热罩的给定值，或者提高了10摄氏度，又或者料室的实际温度滑落了15摄氏度，则需要将料室闭环切换到燃料室闭环。

2.2气体流量和料室压力的控制。从图2可以看出，PI调节器在控制气体压力和流量的过程中，以串联的形式实现控制，其中存在两个闭环回路，主回路主要实现对流量的把控，剩下一个回路则对压力进行把控，两个闭环实现的装置都为阀门定位器。

3.结语

总之，全氢罩式退火炉控制软件并没有脱离原有的工艺技术，而是以此为研究基础进行的改进，该软件不仅在温度控制和模糊控制算法上具有更前卫的计算技术，而且还更加智能、环保，对精度的控制也呈现出卓越的效果。本套系统和软件部分是对西门子S7-300PLC进行的设计，但对其他应用PLC进行退火炉控制同样适用，仅需要改变语言的使用环境和设备接口即可，因此在冶金冷轧领域具有广泛的市场。

作者:冯桂敏单位:唐钢微尔自动化公司