电子与信息工程学院
本科毕业论文(设计) 开题报告
论文题目：PLC在加热炉温控制系统中的应用学生姓名：
学号：
专业：
指导教师：
2012年 11 月
外文翻译
译文：
ＰＬＣＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｏｆａｎＥｌｅｃｔｒｉｃＨｅａｔｉｎｇＦｕｒｎａｃｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｆｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃｈｅａｔｉｎｇｆｕｍａｃｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＰＬＣｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｒｅｃｔｉｆｉｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ｙ．Ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｅａｌｓｏｏｕｔｌｉｎｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｈｅａｔｉｎｇｆｕｒｎａｃｅ；ＰＩＤ
1 Introduction
Hot stove using simple bit type constant temperature control method, temperature control precision is not high, the temperature control is of unidirectional rising, large inertia, large time delay, time-varying characteristics, and the heating, thermal insulation is dependent on the resistance wire heating, cooling, rely on the natural environment for cooling or add furnace material, once the overshoot is difficult to use control means to bring the temperature. According to mathematical model of controlled object is difficult to determine precisely the characteristics, the system consists of PLC as the core controller, according to the temperature change of the PID controller, the collection of temperature data, and then through the PLC output control, regulating thyristor conduction, to achieve accurate control of temperature. In this paper, the control object is commonly used in the metallurgical industry in HX1 type electric heating furnace, furnace temperature for 20-600°
2 System structure
.The hardware device is mainly composed of PC, programmable controller, temperature sensor, temperature transmitter, solid state relays and electric heating furnace. As shown in figure 1.
Fig 1 the block diagram of the control system of heating furnace
The control system of control information and data information in the computer centralized management, allocation, make the system more simple, effective, the user can browse, printing various field data, statements, and also to control the spot operation control. The temperature control system of single loop control system, by the Mitsubishi Co Fx2N series PLC as the core component, temperature detection using platinum thermal resistance KrlOO, used for real-time detection of temperature output, the RTD module is placed after the big into analog input module Fx2N 4AD, converted into digital quantity, the user procedure, call the PLC internal PID the control algorithm, a PID operational values, the values are converted into time value, to a time-varying PWM wave to control zero voltage trigger solid state relay SSR, to regulate the electric heating wire working current, to realize the heating furnace temperature control system. The software part Windows XP as the operating system, the industrial control configuration software MCGS as the application server platform. Between computer and PLC through the MPI port connection, the realization of PC and PLC communication. By the computer to complete the temperature setting, temperature and various control parameters real-time monitoring.
3 PID control algorithm to achieve the PLC
Using programmable controller for analog PID control, you can use the PID process control module, and this module is expensive, economy is poor. The system uses the PID function instruction, when P1D function instruction with the analog quantity when used together, not only can be similar to the PID process control module, and the economy is good. Due to the heating furnace is large delay, large inertia link control object, the system adopts the integral separation PID algorithm and Bang position Bang control methods, namely at the beginning of the process, the Cambodian guitar or substantially increase the set value, by using the Bang Bang control, prevent excessive deviation, integral accumulation, the system caused by larger overshoot even oscillation, so that the system stability decline. And to the process of the late, when the deviation to the specified range, increase the integral action, in order to improve the control precision. In the actual process of debugging, after several revisions of control parameters, can achieve good control parameters, to
achieve the required precision.
PLC main program flow diagram as shown in figure 2,
Fig 2
The PID algorithm program flow diagram as shown in Figure 3
Fig 3
4 PID algorithm for converting the PWM wave output
The adjustment of the temperature control is the control of the bidirectional thyristor turn-on time, thereby changing the heating wire heating power to realize the temperature control. First of all, the PID operation result is converted into an internal timer timing value, to determine the delay time. This system adopts the power regulating circuit, control a power cycle in the actual conduction time, the output MV is converted to a time value mode. Due to the use of an internal timer time base for 10ms, T200, and because the power cycle selected for Tz, so the actual heating time for t:fⅢ100Tz detector, the time value is stored in the data register D, for timer instruction calls. In PLC, there are two ways to generate PwM output pulse wave, one is by the PLC PWM special instruction generated, but PWM wave output channels is limited, such as the FXzN series PLC only Y0 and Y1 two channels; another is the internal timer to organization, the switch quantity output. The system uses second methods, by two timer T200 and T246 produce a PWM wave, T246 decided to transfer power cycle, in order to ensure the normal conduction of the thyristor main circuit, to ensure normal work, PLC output pulses and frequency to maintain strict synchronization relationship, therefore, will and power grid synchronization and to keep frequency relationship of basic digital pulse into the PLC input, as the timer T246 logic control signal, T200 decided to pulse width, delay time t by PID operation output value MV decision.
5 conclusions
In the control system of the furnace, the PLC is called when the built-in PID calculation program, realized PID control algorithm based on call, simplify program, improve the programming efficiency, and is not easy to make a mistake, the temperature reached the goal of accurate control; at the same time, by the PID operation result decided width, with the timer generated PWM wave, switch quantity instead of analog output, realize the PWM wave output, allows the system to control cost. Proved by practice, this system has a fast dynamic response, high control precision, strong robustness characteristics.
Change the heating wire heating power to realize the temperature control. First of all, the PID operation result is converted into an internal timer timing value, to determine the delay time. This system adopts the power regulating circuit, control a power cycle in the actual conduction time, need to be output
MV is converted to a time value mode. Due to the use of an internal timer
T200, time is 10 ms, because the power cycle selected for Tz, so real
During heating time for t:fⅢ100Tz detector, the time value is stored in the database
Register D, for timer instruction calls. In PLC, there are two ways to generate PwM output pulse wave, one is by the PLC PWM special instruction generated, but PWM wave output channels is limited, such as the FXzN series PLC only Y0 and Y1 two channels; another is the internal timer to organization, the switch quantity channel output. The system uses second methods, by two timer T200 and T246 produce a PWM wave, T246 decided to transfer power cycle, in order to ensure the normal conduction of the thyristor main circuit, ensure the normal work, the PLC output pulse must be with the grid frequency to maintain strict synchronization relationship, therefore, will and the electric power supply network sync and keep doubling between basic digital pulse into the PLC.
Reference
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步进式加热炉加热质量控制系统的设计 摘要：目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。本文通过对步进式加热炉加热质量控制系统的设计，从而反映出当今自动化技术的发展方向。同时,介绍了软件设计思想和脉冲式燃烧控制技术原理特点及在本系统的应用。 一、引言 加热炉是轧钢工业必须配备的热处理设备。随着工业自动化技术的不断发展，现代化的轧钢厂应该配置大型化的、高度自动化的步进梁式加热炉，其生产应符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求，以提高其产品的质量，增强产品的市场竞争力。 我国轧钢工业的加热炉型有推钢式炉和步进式炉两种，但推钢式炉有长度短、产量低，烧损大,操作不当时会粘钢造成生产上的问题,难以实现管理自动化。由于推钢式炉有难以克服的缺点,而步进梁式炉是靠专用的步进机构,在炉内做矩形运动来移送钢管,钢管之间可以 留出空隙，钢管和步进梁之间没有摩擦,出炉钢管通过托出装置出炉，完全消除了滑轨擦痕,钢管加热断面温差小、加热均匀，炉长不受限制，产量高,生产操作灵活等特点,其生产符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求。 全连续、全自动化步进式加热炉。这种生产线都具有以下特点：
①生产能耗大幅度降低。②产量大幅度提高。③生产自动化水平非常高,原加热炉的控制系统大多是单回路仪表和继电逻辑控制系统,传动系统也大多是模拟量控制式的供电装置，现在的加热炉的控制系统都是PＬC或DCＳ系统，而且大多还具有二级过程控制系统和三级生产管理系统。传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。 本工程是某钢铁集团新建的φ1８0小口径无缝连轧钢管生产线中的热处理线部分的步进式加热炉设备。 二、工艺描述 本系统的工艺流程图见图1 ?图1 步进式加热 炉工艺流程图 淬火炉和回火炉均为步进梁式加热炉。装出料方式：侧进，侧出;炉子布料：单排。活动梁和固定梁均为耐热铸钢，顶面带齿形面，直径小于１41.3mm钢管，每个齿槽内放一根钢管。直径大15 ３.7mm的钢管每隔一齿放一根钢管。活动梁升程180mm，上、下各90mm，齿距为１90mm，步距为145mm。因此每次步进时，
摘要 冶金工业消耗大量的能源，其中钢坯加热炉就占钢铁工业总能耗的四分之一。自70年代中期以来，各工业先进国对各种燃烧设备的节能控制进行了广泛、深入的研究，大大降低了能耗。 步进式加热炉不仅是轧线上最重要的设备之一，而且也是耗能大户。钢坯加热的技术直接影响带钢产品的质量、能源消耗和轧机寿命。因此步进式加热炉优化设定控制技术的推广对钢铁企业意义重大。步进式加热炉的生产目的是满足轧制要求的钢坯温度分布，并实现钢坯表面氧化烧损最少和能耗最小。由于步进式加热炉具有非线性、不确定性等特点，其动态特性很难用数学模型加以描述，因此采用经典的控制方法难以收到理想的控制效果，只能依靠操作人员凭经验控制设定值，当工况发生变化时，往往使工艺指标（如空燃比）实际值偏离目标值范围，造成产品质量下降消耗增加。针对以上情况，本文通过理论和仿真比较说明使用双交叉限幅控制系统是一种比较好的燃烧控制方法。 关键词：步进式加热炉；空燃比；双交叉限幅；系统仿真
Abstract Metallurgical industry consumes large amounts of energy, the billet heating furnace accounts for 1/4 of the total energy consumption of iron and steel industry. Since 70 time metaphase, the advanced industrial countries have conducted extensive research, in-depth on the energy saving control device of different combustion, greatly reduces the energy consumption. Reheating furnace is not only the most important one of the equipment of the rolling line, but also a large energy consumer. Billet heating technology directly affects strip steel product quality, energy consumption and mill life. The step type heating furnace optimal setting control technology is of great significance to the promotion of iron and steel enterprises. Step type heating furnace production is designed to meet the requirements of the temperature distribution of the billet rolling surface, and to achieve the fewest stock scale loss and energy consumption. Due to the characteristics of reheating furnace is a nonlinear, uncertainty, its dynamic characteristics is difficult to use mathematical model to describe, so using classic control theory to receive the ideal control effect, can only rely on the operation experience of the personnel to control the set value, when the conditions change, often make the process indicators (such as the air fuel ratio) the actual value is far from the target range, decrease the product quality consumption increase. In view of the above situation, this paper through theoretical and simulation results illustrate the use of double cross limiting control system is a good method for controlling combustion. Keywords: reheating furnace; air fuel ratio; double cross limit; system simulation
密级： NANCHANGUNIVERSITY 学士学位论文THESIS OF BACHELOR （2006 —2010年） 题目锅炉控制系统的设计 学院：环境与化学工程系化工 专业班级：测控技术与仪器 学生姓名：魏彩昊学号：5801206025 指导教师：杨大勇职称：讲师 起讫日期：2010-3至2010-6
南昌大学 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密□。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：日期： 导师签名：日期：
锅炉控制系统设计 专业：测控技术与仪器学号：5801206025 学生姓名：魏彩昊指导教师：杨大勇 摘要 温度是流程工业中极为常见的热工参数，对它的控制也是过程控制的一个重点。由于加热过程、加热装置特殊结构等具体原因，使得过程对象经常具有大时滞、非线性、难以建立精确数学模型等特点，利用传统的PID控制策略对其进行控制，难以取得理想的控制效果，而应用数字PID控制算法能得到较好的控制效果。 本文主要阐述了一种改进型的加热炉对象及其工艺流程，采用了PLC控制装置设计了控制系统，使加热炉的恒温及点火实现了自动控制，从而使加热炉实现了全自动化的控制。此种加热炉可广泛应用于铝厂、钢厂等金属冶炼、金属加工行业以及化工行业。 此设计以工业中的电加热炉为原型，以实验室中的电加热炉为实际的被控对象，采用PID控制算法对其温度进行控制。提出了一种适合电加热炉对象特点的控制算法，并以PLC 为核心，组成电加热炉自适应控制系统，其控制精度，可靠性，稳定性指标均远高于常规仪表组成的系统。 关键词：温度；电加热炉；PLC；控制系统
机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：加热炉装料机设计 院系：能源动力学院 学号：10041007 姓名：庞岩 年月日 北京航空航天大学
设计任务书 1、设计题目：加热炉装料机 2、设计要求 （1）装料机用于向加热炉内送料，由电动机驱动，室内工作，通过传动装置使装料机推杆作往复移动，将物料送入加热炉内。 （2）生产批量为5台。 （3）动力源为三相交流电380/220V，电机单向转动，载荷较平稳。 （4）使用期限为10年，每年工作300天，大修期为三年，双班制工作。 （5）生产厂具有加工7、8级精度齿轮、蜗轮的能力。 加热炉装料机设计参考图如图 3、技术数据 推杆行程300mm,所需推杆推力为6000N,推杆工作周期4.3s. 4、设计任务 （1）完成加热炉装料机总体方案设计和论证，绘制总体原理方案图。 （2）完成主要传动部分的结构设计。 （3）完成装配图一张（用A0或A1图纸），零件图两张。
（4）编写设计说明书1份。
总体方案设计 1、执行机构的选型与设计 （1）机构分析 ①执行机构由电动机驱动，原动件输出等速圆周运动。传动机构应有运动转换功能， 将原动件的回转运动转变为推杆的直线往复运动，因此应有急回运动特性。同时要 保证机构具有良好的传力特性，即压力角较小。 ②为合理匹配出力与速度的关系，电动机转速快扭矩小，因此应设置蜗杆减速器，减 速增扭。 （2）机构选型 方案一：用摆动导杆机构实现运动形式的转换功能。 方案二：用偏置曲柄滑块机构实现运动形式的转换功能。 方案三：用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串联组合，实现运动形式的转换功能。 方案一方案二方案三（3）方案评价 方案一：结构简单，尺寸适中，最小传动角适中，传力性能良好，且慢速行程为工作行程，快速行程为返回行程，工作效率高。 方案二：结构简单，但是不够紧凑，且最小传动角偏小，传力性能差。 方案三：结构复杂，且滑块会有一段时间作近似停歇，工作效率低，不能满足工作周
湖南理工学院南湖学院 课程设计 题目：电加热炉温度控制系统设计专业:机械电子工程 组名：第三组 班级：机电班 组成员:彭江林、谢超、薛文熙
目录 1 意义与要求 (2) 1.1 实际意义 (2) 1.2 技术要求 (2) 2 设计内容及步骤 (2) 2.1 方案设计 (2) 2.2 详细设计 (3) 2.2.1 主要硬件介绍 (3) 2.2.2 电路设计方法 (4) 2.2.3 绘制流程图 (7) 2.2.4 程序设计 (8) 2.3 调试和仿真 (8) 3 结果分析 (9) 4 课程设计心得体会 (10) 参考文献 (10) 附录............................................................ 10-27
1 意义与要求 1.1 实际意义 在现实生活当中，很多场合需要对温度进行智能控制，日常生活中最常见的要算空调和冰箱了，他们都能根据环境实时情况，结合人为的设定，对温度进行智能控制。工业生产中的电加热炉温度监控系统和培养基的温度监控系统都是计算机控制系统的典型应用。通过这次课程设计，我们将自己动手设计一个小型的计算机控制系统，目的在于将理论结合实践以加深我们对课本知识的理解。 1.2 技术要求 要求利用所学过的知识设计一个温度控制系统，并用软件仿真。功能要求如下： （1）能够利用温度传感器检测环境中的实时温度； （2）能对所要求的温度进行设定； （3）将传感器检测到得实时温度与设定值相比较，当环境中的温度高于或低于所设定的温度时，系统会自动做出相应的动作来改变这一状况，使系统温度始终保持在设定的温度值。 2 设计内容及步骤 2.1 方案设计 要想达到技术要求的内容，少不了以下几种器件：单片机、温度传感器、LCD显示屏、直流电动机等。其中单片机用作主控制器，控制其他器件的工作和处理数据；温度传感器用来检测环境中的实时温度，并将检测值送到单片机中进行数值对比；LCD显示屏用来显示温度、时间的数字值；直流电动机用来表示电加热炉的工作情况，转动表示电加热炉通电加热，停止转动表示电加热炉断
三江学院 本科生毕业设计（论文） 题目加热炉装料机传动装置的设计 机械工程院（系）机械设计制造及其自动化（数控技术）专业学生姓名邹翌学号12010152055 指导教师于彩敏职称讲师 指导教师工作单位三江学院机械工程学院 起讫日期2014年2月25日至2014年6月8日
摘要 传动装置主体为减速器，通过减速器中的两对齿轮的啮合，把电动机高转速降低，达到减速的目的。 传动装置中的执行机构选择摆动导杆机构，其中曲柄为原动件，滑块为从动件，经过导杆装置将曲柄的连续转动转变成装料机的往复移动，从而使装料机工作。 关键字：减速器；摆动导杆机构
ABSTRACT Gear selection actuator in the guide rod of the crank mechanism, the crank of the driving member, a driven member to slide through the continuous rotation of the rod, the rocker, the crank is converted into reciprocation of the slider, so that the push rod mounted material. Drive means for the main gear, the gear motor, engine, or other high speed power through a small number of teeth of the gear reducer input shaft to the output shaft of the gear engagement to achieve the purpose of reduction, according to type of transmission can be divided into gear reducer, worm gear and planetary gear reducer; gear shape can be divided in accordance with cylindrical gear reducer, bevel gear reducer and a cone - cylindrical gear reducer and so on. High-speed transmission connected to the motor shaft end choice belt drive, low speed shaft and the crank shaft coupling connection choice, to join the two axes of different organizations, so that together rotated to transmit torque
目录 一、工艺介绍 (2) 二、功能的设计 (4) 三、实现的情况以及效果 (6)
一、工艺介绍 在钢厂中轧钢车间在对工件进行轧制前需要将工件加热到一定的温度，如图1表示其中一个加热段的温度控制系统。在图中采用了6台设有断偶报警的温度变送器、3台高值选择器、1台加法器、1台PID调节器和1台电器转换器组成系统。 利用阶跃响应便识的，以控制电流为输入、加热炉温度为输出的系统的传递函数为： 温度测量与变送器的传递函数为： 由于，因此，上式中可简化为： 在实际的设计控制系统时，首先采用了常规PID控制系统，但控制响应超调量较大，不能满足控制要求。
图1 对如图1所示的加热炉多点平均温度系统采用可变增益自适应纯滞后补偿进行仿真。 加入补偿环节后，PID调节器所控制的对象包括原来的对象和补偿环节两部分，于是等效对象的特性G（s）可以写成： 即补偿后的广义被控对象不在含有纯延迟环节，所以，采用纯滞后的对象特性比原来的对象容易控制的多。 但实际应用中发现，加热锅炉由于使用时间长短不同及处理工件数量不同，会引起特性变化，导致补偿模型精度降低，从而使纯滞后补偿特性变差，很难满足实际生产的稳定控制要求。
为改善调节效果，在控制线路中加入两个非线性单元——除法器与乘法器，构成如图所示的加热炉多点温度控制纯滞后自适应控制系统。 二、功能的设计 1、系统辨识 经辨识的被控对象模型为： 所以，带可变增益的自适应补偿控制结构框图如图
图2 加热炉多点温度控制纯滞后自适应补偿系统控制框图2、无调节器的开环系统稳定性分析 理想情况下，无调节器的开环传递函数为： 上式中所示广义被控对象的Bode图如下图所示。 图3
第1章加热炉控制系统 加热炉控制系统工程背景及说明 加热炉自动控制（automatic control of reheating furnace），是对加热炉的出口温度、燃烧过程、联锁保护等进行的自动控制。早期加热炉的自动控制仅限控制出口温度，方法是调节燃料进口的流量。现代化大型加热炉自动控制的目标是进一步提高加热炉燃烧效率，减少热量损失。为了保证安全生产，在生产线中增加了安全联锁保护系统。 影响加热炉出口温度的干扰因素很多，炉子的动态响应一般都比较迟缓，因此加热炉温度控制系统多选择串级和前馈控制方案。根据干扰施加点位置的不同，可组成多参数的串级控制。使用气体燃料时，可以采用浮动阀代替串级控制中的副调节器，还可以预先克服燃料气的压力波动对出口温度的影响。这种方案比较简单，在炼油厂中应用广泛。 这种控制的主要目的是在工艺允许的条件下尽量降低过剩空气量，保证加热炉高效率燃烧。简单的控制方案是通过测量烟道气中的含氧量，组成含氧量控制系统,或设计燃料量和空气量比值调节系统,再利用含氧量信号修正比值系数。含氧量控制系统能否正常运行的关键在于检测仪表和执行机构两部分。现代工业中都趋向于用氧化锆测氧技术检测烟道气中的含氧量。应用时需要注意测量点的选择、参比气体流量和锆管温度控制等问题。加热炉燃烧控制系统中的执行机构特性往往都较差，影响系统的稳定性。一般通过引入阻尼滞后或增加非线性环节来改善控制品质。 在加热炉燃烧过程中，若工艺介质流量过低或中断烧嘴火焰熄灭和燃料管道压力过低,都会导致回火事故，而当燃料管道压力过高时又会造成脱火事故。为了防止事故，设计了联锁保护系统防止回火和温度压力选择性控制系统防止脱火。联锁保护系统由压力调节器、温度调节器、流量变送器、火焰检测器、低选器等部分组成。当燃料管道压力高于规定的极限时，压力调节系统通过低选器取代正常工作的温度调节系统，此时出料温度无控制，自行浮动。压力调节系统投入运行保证燃料管道压力不超过规定上限。当管道压力恢复正常时，温度调节系统通过低选器投入正常运行，出料温度重新受到控制。当进料流量和燃料流量低于允许下限或火焰熄灭时，便会发出双位信号，控制电磁阀切断燃料气供给量以防回火。 随着节能技术不断发展，加热炉节能控制系统正日趋完善。以燃烧过程数学模型为依据建立的最佳燃烧过程计算机控制方案已进入实用阶段。例如，按燃烧过程稳态数学模型组成的微机控制系统已开始在炼油厂成功使用。有时利用计算机实现约束控制，使加热炉经常维持在约束条件边界附近工作，以保证最佳燃烧。
机械设计课程设计计算说明书 设计题目：加热炉装料机设计院系：能源与动力工程学院设计者： 指导教师： 2014年6月3日
前言 加热炉装料机可用于向加热炉内送料。由电动机驱动，于室内工作。通过传动装置使装料机推杆往复运动，将物料送入加热炉内。 设计一台由减速器与传动机构组成装料机，配以适当的电动机等零部件，实现自动送料过程。尽量实现占地面积小，工作平稳及急回特性明显等工作特征。
目录 目录 一、设计任务书...................................... 错误!未定义书签。 1、设计题目..................................... 错误!未定义书签。 2、设计要求..................................... 错误!未定义书签。 3、技术数据..................................... 错误!未定义书签。 4、设计任务..................................... 错误!未定义书签。 二、总体方案设计.................................... 错误!未定义书签。 1、传动方案的拟定............................... 错误!未定义书签。 （1）原动机................................. 错误!未定义书签。 （2）传动机构............................... 错误!未定义书签。 （3）执行机构............................... 错误!未定义书签。 2、执行机构设计................................. 错误!未定义书签。 （1）设计计算过程........................... 错误!未定义书签。 （3）推板设计............................... 错误!未定义书签。 3、电动机的选择................................. 错误!未定义书签。 （1）电动机类型选择......................... 错误!未定义书签。 （2）选择电动机功率......................... 错误!未定义书签。 4、传动系统运动和动力参数....................... 错误!未定义书签。 三、传动零件设计.................................... 错误!未定义书签。 1、蜗轮蜗杆的设计............................... 错误!未定义书签。 最终结果:................................... 错误!未定义书签。 2、直齿圆柱齿轮的设计........................... 错误!未定义书签。 最终结果：.................................. 错误!未定义书签。 3、轴的设计和校核计算........................... 错误!未定义书签。 （1）蜗杆轴................................. 错误!未定义书签。 （2）蜗轮轴................................. 错误!未定义书签。
目录 第1章加热炉控制系统工艺分析 (1) 1.1 加热炉的工艺流程简述 (1) 1.2 加热炉控制系统的组成 (2) 第2章加热炉控制系统设计 (3) 2.1 步进梁控制 (3) 2.2 炉温控制 (4) 2.3 紧急停炉保护和连锁 (5) 第3章基于REALINFO的加热炉系统监控程序设计 (7) 3.1加热炉的主控界面 (7) 3.2加热炉的趋势界面 (8) 3.3加热炉的仪表界面 (9) 第4章结论与体会 (10) 参考文献 (11)
第1章加热炉控制系统工艺分析 在炼油化工生产中常见的加热炉是管式加热炉。其形式可分为箱式、立式和圆筒炉三大类。对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。 加热炉是传统设备的一种，同样具有热量传递过程。热量通过金属管壁传给工艺介质，因此他们同样符合导热与对流的基本规律。但加热炉属于火力加热设备，首先由燃料的燃烧产生炙热的火焰和高温的气流，主要通过辐射传热将热量传给管壁，然后由管壁传给工艺介质，工艺介质在辐射室获得的热量约占总符合的70%～80%，而在对流段获得的热量约占热负荷的20%～30%。因此加热炉的传热过程比较复杂，想从理论上获得对象特性是很困难的。 当炉子温度过高时，会使物料在加热炉内分解，甚至造成结焦而烧坏炉管。加热炉的平稳操作可以延长炉管使用寿命。因此，加热炉出口温度必须严加控制。 加热炉的对象特征一般基于定性分析和实验测试获得。从定性角度出发，可以看出其传热过程为：炉膛炽热火焰辐射给炉管，经热传导、对流传热给工艺介质。所以与一般传热对象一样，具有较大的时间常数和纯滞后时间。 特别是炉膛，它具有较大的热容量，故滞后更为显著，因此加热炉属于一种多容量的被控对象。根据若干实验测试，并做了一些简化，可以用一介环节加纯滞后来近似，其时间常熟和纯滞后时间与炉膛容量大小及工艺介质停留时间有关。 炉膛容量大，停留时间长，则时间常数和纯滞后时间大，反之亦然。 1.1 加热炉的工艺流程简述 随着工业自动化水平的迅速提高，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展，从而反映出当今自动化技术的发展方向。 现加热炉控制系统主要特点： （1）生产能耗大幅度降低。 （2）产量大幅度提高。 （3）生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大多是单回路仪表和继电逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式的供电装置，现在的加热炉的控制系统都是PLC或DCS系统，而且大多还具有二级过程控制系统和三级生产管理系统。 本系统的工艺流程图如下图：
【机械制造行业】加热炉装料机设计机械设计说明书 xxxx年xx月xx日 xxxxxxxx集团企业有限公司 Please enter your company's name and contentv
机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：加热炉装料机设计 院系： 设计者： 指导教师：
年月日 北京航空航天大学 设计任务书 1、设计题目：加热炉装料机 2、设计要求 （1）装料机用于向加热炉内送料，由电动机驱动，室内工作，通过传动装置使装料机推杆作往复移动，将物料送入加热炉内。 （2）生产批量为5台。 （3）动力源为三相交流电380/220V，电机单向转动，载荷较平稳。 （4）使用期限为10年，每年工作300天，大修期为三年，双班制工作。 （5）生产厂具有加工7、8级精度齿轮、蜗轮的能力。 加热炉装料机设计参考图如图 3、技术数据 推杆行程200mm,所需电机功率2kw,推杆工作周期4.3s. 4、设计任务
（1）完成加热炉装料机总体方案设计和论证，绘制总体原理方案图。 （2）完成主要传动部分的结构设计。 （3）完成装配图一张（用A0或A1图纸），零件图两张。 （4）编写设计说明书1份。 目录 一、总体方案设计 (3) 1、执行机构的选型与设计 (3) 2、传动装置方案确定 (4)
二、传动零件的设计计算 (6) 1、联轴器 (6) 2、齿轮设计 (6) 3、蜗轮蜗杆设计 (12) 三、轴系结构设计及计算 (16) 1、轴的强度计算 (16) 2、轴承校核计算 (24) 3、键校核计算 (29) 四、箱体及附件设计 (30) 五、润滑与密封 (30) 1、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑 (30) 2、滚动轴承的润滑 (31) 3、油标及排油装置 (31) 4、密封形式的选择 (31) 六、技术要求 (31) 七、总结与体会 (32) 参考文献 (32)
过程控制系统课程设计 设计题目加热炉温度控制系统 学生姓名 专业班级自动化 学号 指导老师 2010年12月31日 目录 第1章设计的目的和意义 (2) 第2章控制系统工艺流程及控制要求 (2) 2.1 生产工艺介绍
2.2 控制要求 第3章总体设计方案 (3) 3.1 系统控制方案 3.2 系统结构和控制流程图 第4章控制系统设计 (5) 4.1 系统控制参数确定 4.2 PID调节器设计 第5章控制仪表的选型和配置 (7) 5.1 检测元件 5.2 变送器 5.3 调节器 5.4 执行器 第6章系统控制接线图 (13) 第7章元件清单 (13) 第8章收获和体会 (14) 参考文献 第1章设计的目的和意义 电加热炉被广泛应用于工业生产和科学研究中。由于这类对象使用方便，可以通过调节输出功率来控制温度，进而得到较好的控制性能，故在冶金、机械、化工等领域中得到了广泛的应用。 在一些工业过程控制中,工业加热炉是关键部件,炉温控制精度及其工作稳定
性已成为产品质量的决定性因素。对于工业控制过程,PID 调节器具有原理简单、使用方便、稳定可靠、无静差等优点,因此在控制理论和技术飞跃发展的今天,它在工业控制领域仍具有强大的生命力。 在产品的工艺加工过程中，温度有时对产品质量的影响很大，温度检测和控制是十分重要的，这就需要对加热介质的温度进行连续的测量和控制。 在冶金工业中，加热炉内的温度控制直接关系到所冶炼金属的产品质量的好坏，温度控制不好，将给企业带来不可弥补的损失。为此，可靠的温度的监控在工业中是十分必要的。 这里，给出了一种简单的温度控制系统的实现方案。 第2章控制系统工艺流程及控制要求 2.1 生产工艺介绍 加热炉是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。 加热炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的加热炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。 本加热炉环节中，燃料与空气按照一定比例送入加热炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给物料。物料被加热后，温度达到生产要求后，进入下一个工艺环节。 加热炉设备主要工艺流程图如图2-1所示。
目录 第1章绘制控制工艺流程图 (1) 1.1工艺生产过程简介 (1) 1.2加热炉的基本控制 (1) 1.3加热炉的单回路控制方案 (4) 第2章节流装置的计算方法和计算机辅助设计计算 (6) 2.1GB/T2624-93概述 (6) 2.2计算实例 (6) 第3章调节阀口径计算 (11) 3.1调节阀的选型 (11) 3.2调节阀口径计算 (11) 3.3计算实例 (12) 第4章结论与体会 (14) 参考文献 (15) 附录 (16)
第1章绘制控制工艺流程图 1.1工艺生产过程简介 在炼油化工生产中常见的加热炉是管式加热炉。其形式可分为箱式、立式和圆筒炉三大类。对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。当炉子温度过高时，会使物料在加热炉内分解，甚至造成结焦而烧坏炉管。加热炉的平稳操作可以延长炉管使用寿命。因此，加热炉出口温度必须严加控制。 加热炉是传统设备的一种，同样具有热量传递过程。热量通过金属管壁传给工艺介质，因此它们同样符合导热与对流传热的基本规律。但加热炉属于火力加热设备，首先由燃料的燃烧产生炽热的火焰和高温的气流，主要通过辐射传热将热量传给管壁，然后由管壁传给工艺介质，工艺介质在辐射室获得的热量约占总热负荷的70%~80%，而在对流段获得的热量约占热负荷的20%~30%。因此加热炉的传热过程比较复杂，想从理论上获取对象特性是很困难的。 加热炉的对象特征一般基于定性分析和实验测试获得。从定性角度出发，可以看出其传热过程为：炉膛炽热火焰辐射给炉管，经热传导、对流传热给工艺介质。所以与一般传热对象一样，具有较大的时间常数和纯滞后时间。特别是炉膛，它具有较大的热容量，故滞后更为显著，因此加热炉属于一种多容量的被控对象。根据若干实验测试，并做了一些简化，可以用一介环节加纯滞后来近似，其时间常熟和纯滞后时间与炉膛容量大小及工艺介质停留时间有关。炉膛容量大，停留时间长，则时间常数和纯滞后时间大，反之亦然。 1.2加热炉的基本控制 加热炉进料一般分为几个支路。常规的控制方法是：在各支路上安装各自的流量变送器和控制阀，而用炉出口总管温度来调节炉用燃料量。这样的调节方法根本没有考虑支管温度均衡的控制，支管温度均衡的控制由操作工凭经验根据分支温差来调节分支流量差。这种人为操作显然无法实现稳定的均衡控制，往往是各支管流量较均衡，而分支温度有相当大的差异，某一炉管因局部过热而结焦的可能性很大。为了改善和克服这种情况，需要采用支路均衡控制方法。近年来出现的差动式平衡控制、解藕控制以及多变量预测控制等方法能够收取一定的效果。其中差动式方法不仅效果不错，而且实现简单，操作简便，对于长期运行有一定的优势。另外，针对系统的非线性、强耦合特性，模糊控制等智能控制方法也能实现较好的控制。 加热炉出口总管温度是加热炉环节最为重要的参数，出口温度的稳定对于后续工艺的生产稳定、操作平稳甚至提高收率至关重要。最简单的控制方法就是采用单回路的反馈控制。单回路反馈控制简单实用，有它的使用价值。但该方法没有考虑燃料量变化的影响，所以出口温度不容易稳定，在一定程度上也会造成燃料的浪费。在简单反馈控制方案的基
密级： NANCHANG UNIVERSITY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR （2006 —2010 年） 题目锅炉控制系统的设计 学院：环境与化学工程系化工 专业班级：测控技术与仪器 学生姓名：魏彩昊学号：5801206025 指导教师：杨大勇职称：讲师 起讫日期：2010-3至2010-6
南昌大学 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密□。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：日期： 导师签名：日期：
锅炉控制系统设计 专业：测控技术与仪器学号：5801206025 学生姓名：魏彩昊指导教师：杨大勇 摘要 温度是流程工业中极为常见的热工参数，对它的控制也是过程控制的一个重点。由于加热过程、加热装置特殊结构等具体原因，使得过程对象经常具有大时滞、非线性、难以建立精确数学模型等特点，利用传统的PID控制策略对其进行控制，难以取得理想的控制效果，而应用数字PID控制算法能得到较好的控制效果。 本文主要阐述了一种改进型的加热炉对象及其工艺流程，采用了PLC控制装置设计了控制系统，使加热炉的恒温及点火实现了自动控制，从而使加热炉实现了全自动化的控制。此种加热炉可广泛应用于铝厂、钢厂等金属冶炼、金属加工行业以及化工行业。 此设计以工业中的电加热炉为原型，以实验室中的电加热炉为实际的被控对象，采用PID控制算法对其温度进行控制。提出了一种适合电加热炉对象特点的控制算法，并以PLC 为核心，组成电加热炉自适应控制系统，其控制精度，可靠性，稳定性指标均远高于常规仪表组成的系统。 关键词：温度；电加热炉；PLC；控制系统
二 步进式加热炉设计计算 2.1 热工计算原始数据 (1)炉子生产率：p=245t/h (2)被加热金属： 1)种类：优质碳素结构钢(20#钢) 2)尺寸：250×2200×3600 (mm)(板坯) 3)金属开始加热(入炉)温度：t 始=20℃ 4)金属加热终了(出炉)表面温度：t 终=1200℃ 5)金属加热终了(出炉)断面温差：t ≤15℃ (3)燃料 1)种类：焦炉煤气 2)焦炉煤气低发热值：Q 低温=17000kJ/标m 3 3)煤气不预热：t 煤气=20℃ 表1-1 焦炉煤气干成分(%) 废膛(5)空气预热温度(烧嘴前)：t 空=350℃ 2.2 热工计算 2.2.1 焦炉煤气干湿成分换算 查燃料燃烧附表5，3/9.18m g g = 10000124.0100124.0222?+= 干 干 湿O H O H g g O H 100 100%%2湿 干 湿 O H X X -?= 由上式得 %2899.22=湿O H
00 00 25741.56100 2899.21009.57%H =-? =湿 00 00 48184.24100 2899.21004.25%CH =-? =湿 0000 7939.8100 2899.21009%CO =-=湿 0000428336.2100 2899.21009.2%H C =-?=湿 000022702.1100 2899.21003.1%N =-?=湿 000023909.0100 2899.21004.0%O =-?=湿 000020290.3100 2899.21001.3%CO =-?=湿 代入表2—1中，得 表2-1 焦炉煤气湿成分(%) 2.2.2 计算焦炉煤气低发热值 ） （低Λ+?+?+?+??=424214100%8550%2580%3046187.4H C CH H CO Q = ()0 00 000 8336 .2141008184 .2485505741.5625807939 .83046187.4?+?+?+?? =17094.6830 KJ/m 3 误差%557.0%10017000 17000 6830.17094%=?-= 计算值与设计值相差很小，可忽略不计。
加热炉装料机设计机械设计说明书(doc 33页)
机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：加热炉装料机设计 院系： 设计者： 指导教师： 年月日 北京航空航天大学
设计任务书 1、设计题目：加热炉装料机 2、设计要求 （1）装料机用于向加热炉内送料，由电动机驱动，室内工作，通过传动装置使装料 机推杆作往复移动，将物料送入加热炉 内。 （2）生产批量为5台。 （3）动力源为三相交流电380/220V，电机单向转动，载荷较平稳。 （4）使用期限为10年，每年工作300天，大修期为三年，双班制工作。 （5）生产厂具有加工7、8级精度齿轮、蜗轮的能力。 加热炉装料机设计参考图如图
3、技术数据 推杆行程200mm,所需电机功率2kw,推杆工作周期4.3s. 4、设计任务 （1）完成加热炉装料机总体方案设计和论证，绘制总体原理方案图。 （2）完成主要传动部分的结构设计。 （3）完成装配图一张（用A0或A1图纸），零件图两张。 （4）编写设计说明书1份。
目录 一、总体方案设计 (4) 1、执行机构的选型与设计 (4) 2、传动装置方案确定 (7) 二、传动零件的设计计算 (11) 1、联轴器 (11) 2、齿轮设计 (12) 3、蜗轮蜗杆设计 (21) 三、轴系结构设计及计算 (27) 1、轴的强度计算 (27) 2、轴承校核计算 (42) 3、键校核计算 (50) 四、箱体及附件设计 (53) 五、润滑与密封 (54) 1、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑 (54) 2、滚动轴承的润滑 (55) 3、油标及排油装置 (55) 4、密封形式的选择 (56) 六、技术要求 (56) 七、总结与体会 (57) 参考文献 (57)
目录 摘要 ABSTRACT 第1章引言 1.1题目的背景 1.2 研究现状概述 1.3 题目的意义 第2章 2.1. 加热炉的概况 2.2 先进控制概况 第3章加热炉先进控制设计方案 3.1 延迟焦化加热炉工艺简介 3.2 常规控制方案以及存在的问题3.3 研究内容及预期目标 3.4 先进控制方案设计 3.5 预测函数控制原理 3.6 运用MATLAB进行仿真分析3.7 加热炉先进控制在DCS上实现第4章总结
加热炉先进控制系统设计 摘要 加热炉是炼油化工生产过程中常用的换热设备。作为炼油化工生产的关键设备，加热炉的控制是实现“安、稳、长、满、优”生产操作的关键。但由于加热炉的控制与其上下游的生产过程密切相关，受各种不确定因素和过程干扰的影响较大，难以获得满意的控制效果。 针对采用常规控制出口温度波动大，燃烧状况差等现状，将预测函数控制（PFC）应用于加热炉控制中，设计开发了以计算量小，鲁棒性强的预测函数控制为核心算法，辅以前馈，反馈控制的延迟焦化加热炉先进控制系统。其中分别对加热炉出口温度，烟道内的氧含量和炉膛负压先行先进控制。在MATLAB中的Simulink中进行系统仿真实验。并以CS3000集散控制系统（DCS）为开发平台，充分利用DCS自带的各种常规控制模块，运算和逻辑模块进行控制算法的组态，实现先进控制的各种功能。 它可以克服各种扰动的影响，使被控变量保持在工艺所允许的范围内平稳运行。先进控制系统投运以来，提高了该加热炉的平稳性，增强了鲁棒性，改善了燃烧状况，提高了热效率，稳定了产品质量。 关键词：加热炉；延迟焦化；先进控制；预测函数控制
第1章绪论1.1 背景