目  录

摘  要 I

Abstract II

第一章 引言 1

第二章 加热反应炉工艺 3

2.1 加热反应炉简介 3

2.1.1 加热反应炉的概念 3

2.1.2 步进式炉的几种类型 3

2.1.3 步进式炉的优缺点 3

2.2 加热反应炉的工艺简介 4

2.2.1 加热反应炉的生产工艺流程 4

2.2.2 影响钢坯质量的若干因素 7

第三章 加热反应炉控制系统硬件设计 9

3.1 控制方案 9

3.1.1 燃料燃烧的控制系统设计 9

3.1.2 炉温的控制系统设计 10

3.1.3 炉膛压力的控制系统设计 13

3.2 检测元件的选择 13

3.2.1 温度检测元件 13

3.2.2 流量检测元件 14

3.2.3 压力检测元件 14

3.3 执行器的选择 15

3.3.1 执行机构的选择 15

3.3.2 调节机构的选择 16

3.4 控制器的选择 17

3.4.1 控制规律的选择 17

3.4.2 控制器的正反作用选择 18

3.5 PLC选型 20

3.5.1 S7-200简介 20

3.5.2 S7-200的模块选择 21

3.5.3 PLC的I/O地址分配 21

3.6 DCS选型 22

第四章 加热反应炉控制系统的软件设计 25

4.1 软件系统介绍 25

4.2 系统流程图 33

4.2.1 主程序流程图 33

4.2.2 燃料与空气比值控制系统 34

4.2.3 温度控制系统 34

4.2.4 炉膛压力控制系统 36

4.3 程序编制 36

4.4 系统调试 37

4.4.1 系统软件调试 37

4.4.2 系统硬件调试 37

第五章 总结 38

参考文献 39

附录A 源程序 41

附录B 组态图 56

致  谢 57

第五章 总结

加热反应炉是近年来加热炉设计中一种热门的新型炉子，其自动控制水平的高低对钢坯的出钢温度、加热炉设备的寿命、加热炉的能耗等因素都有直接的决定作用。

为了提高钢坯的质量，保证轧钢生产能够安全进行，本文结合轧钢生产状况，根据生产工艺，分析了影响轧钢生产的各个因素，设计了钢坯加热过程中炉膛温度控制系统和炉膛压力控制系统。在深入分析了PLC和DCS技术及网络通信技术基础上，设计采用西门子PLC系统和DCS系统来实现的, 下位机采用的是PLC控制，用S7-200 PLC 的LAD或STL编程图和演示加热反应炉的工作流程，上位机监控软件采用的是King View组态软件，完成了现场数据采集、实时和历史数据处理、报警及数据显示、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。工业控制采用PLC与DCS控制, 显示了突出的优越性, 因它可以对用户提出生产控制要求和意见, 能方便地在现场进行程序修改和调试, 并能通过画面直接显示当前的运行状况，使系统的灵活性大大增强。内部的软继电器使系统在控制中能严格地起到互锁作用, 增加了系统的可靠性, 简化设备, 维修方便。

本毕业设计针对加热反应炉的生产工艺和控制要求设计了加热炉控制系统，不仅使我们加深了对PLC、DCS等一系列控制方法的了解和实际运用，而且从实际运行的效果来看，总体方案设计合理，系统稳定可靠，出钢温度符合要求，能源消耗降低，各方面均达到控制要求。它是一个可行的、高效率的系统，该控制系统充分考虑了大中型企业的现状和控制要求,可以应用于大量类似的工况环境和场合。由于PLC和DCS构建的控制系统可靠、灵活、具有较强适应性,它在类似的控制系统领域具有很强的生命力。