PCS7在八钢中厚板热处理炉控制系统中运用

一、工作进展情况（执行进度、阶段性成果）:目前为止，已熟悉了基于PCS7的加热炉温度控制系统的设计的工艺流程，收集了与毕业设计题目相关的参考资料。

以查阅的相关资料和在校期间课程设计为基础充分获悉了自己毕业设计任务，在老师的指导下确定了工作路线、拟定总体方案并完成开题报告。

现阶段正在进行系统总体方案的设计与局部完善。

二、工作中所遇到的问题:1．由于本次毕业设计是自己初次应用西门子PCS7，因此从认识到熟悉使用，整个过程耗时较多，需要花费一定的时间和精力不断的反复学习。

2.在设计的过程中，加热炉有一些非常重要的过程参数,如物料流量、燃料和空气流量、物料出口温度、炉膛内压力和温度等，由于非线性和温度滞后等因素,使得对加热炉的控制效果不是很理想。

所遇到的具体难点大致如下：2.1对象特性分析加热炉单元是具有强耦合、大滞后、大惯性及慢时变等特点。

它的内部机理比较复杂，直接建模也相对比较困难，所以对加热炉的控制也有一定的难度。

2.2多级换热特性加热炉对象主要包括对流室、辐射室、换热器三个主要部分即有炉膛辐射段换热、对流段换热以及减温换热器换热。

根据工艺流程，多级换热系统是相互关联，具有强耦合特性。

被加热物料同时参与加热和冷却。

所以只有处理好各个换热单元之间的耦合关系，才能得到较好的控制效果。

2.3上料系统特性待加热物料A被分为两路 其中一路经换热器预热后与另一路汇合，然后进入对流段。

我们的控制目标是要保证两支路调节阀的阀后压力平衡，防止调节阀开度变化后出现某一路滞留甚至倒流的现象。

另外，待加热物料A的流量同时影响加热炉的换热过程。

流量增加时，换热量增加，反之亦然。

待加热物料流量的变化将使燃料流量、空气流量的变化。

流量越大，流体流速越高，从而在炉内换热时间越短，要达到工艺要求温度，就需要相应提高炉膛内温度，加大了加热炉系统的非线性特性。

2.4 加热炉的燃烧特性燃料的燃烧是加热炉的热量来源，在满足工艺要求的同时做到节能减排是本题目的要求。

基于PCS7的余热锅炉热力控制系统摘要随着国家节能减排战略的实施，余热锅炉作为废热回收的应用越来越广，为满足余热锅炉构成的热力系统控制要求。

本文提供了一套基于西门子PCS7的余热锅炉热力控制系统。

经调试运行表明，该系统稳定可靠，控制效果良好。

关键词余热锅炉；控制系统；PCS7；热网1 背景简介随着能源供求的日趋紧张，节能减排、提高能源利用率成为了我国的基本国策，天然气发电机组带余热锅炉的热电联供模式在国内应用越来越广。

此模式不仅可以提高能源的利用效率，而且减少了大气环境污染，具有节约能源、改善环境、提高供热质量等综合效益塔西南燃机电站地处南疆，，承担着为塔西南石油基地提供生产和生活用电及蒸汽的任务。

电站原有3台美国Solar公司Titan130燃气轮机，总装机容量40.5MW，配套的有3台单压余热锅炉，为周围工厂提供60吨/小时的1.6MPa 蒸汽。

为适应化工发展的电力和热力需要，电站扩建了4台Solar公司Titan130燃气轮机及配套双压余热锅炉，同时加装一台快装锅炉及一套软化水系统，建成后总装机容量达到94.5MW，蒸汽产量130吨/小时，其中4.6MPa蒸汽40吨/小时，1.6MPa蒸汽70吨/小时，0.35MPa蒸汽20吨/小时。

以满足基地电力、工厂蒸汽及生活供暖需要。

电站热力系统部分控制系统采用西门子PCS7来完成生产过程的补燃控制、PID控制、数据运算、逻辑控制等。

本文从测控项目、硬件配置、编程组态、监控界面设计等方面介绍如何实现余热锅炉热力系统控制。

项目投产已来，整个系统运行平稳，创造了巨大的经济和社会效益。

2 系统简要工艺介绍及控制项目燃机电站以天然气为燃料，进行电力及蒸汽生产。

天然气和空气在燃机中燃烧，推动透平旋转带动发电机产生电能，燃烧后的尾气排入锅炉加热水产生过热蒸汽，供给周围工厂加热原料或驱动蒸汽透平。

双压余热锅炉具体流程为：除盐水通过除氧器后，被给水泵打至给水管线，经过省煤器初步加热后进入汽包，汽包中的水向下流入蒸发器加热成饱和蒸汽返回汽包，饱和蒸汽从汽包顶部依次进入前置过热器、补燃器后的过热器加热成过热蒸汽，供给用户。

基于PCS7的工业加热炉控制系统设计目次（4号黑体，居中）1引言（或绪论）（作为正文第1章，小4号宋体，行距18磅，下同） (1)2××××××（正文第2章）……………………………………………………Y 2.1 ××××××（正文第2章第1条）…………………………………………Y 2.2 ××××××（正文第2章第2条）………………………………………… Y 2.X ××××××（正文第2章第X条）………………………………………… Y 3×××××（正文第3章）………………………………………………Y ………………………………………（略）X ×××××（正文第X章）……………………………………………………… Y 结论…………………………………………………………………………………… Y 致谢…………………………………………………………………………………… Y 参考文献………………………………………………………………………………Y 附录 A ××××（必要时）………………………………………………………… Y 附录 B ××××（必要时）………………………………………………………… Y图 1 ×××××（必要时）………………………………………………………… Y 图2×××××（必要时）………………………………………………………… Y表 1 ×××××（必要时）………………………………………………………… Y 表 2 ×××××（必要时）………………………………………………………… Y注：1. 目次中的内容一般列出“章”、“条”二级标题即可；2．Y表示具体的阿拉伯数字；3. 目录前的页码采用罗马数字。

PCS7系统在连退线退火炉的应用许 翔（马钢股份有限公司冷轧总厂, 安徽 马鞍山 243000）摘 要：介绍连续退火热处理工艺及与该工艺相结合的PCS7控制系统，使系统运行和温度控制达到优化，性能达到生产要求，产品质量稳定，又降低生产成本。

关键词：PLC ；PCS7；退火炉；控制系统中图分类号：TG158 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2016）7-0108-2某钢铁股份有限公司于2005年从SIEMENS-VAI 公司引进了较为先进的连续立式退火生产线，该立式退火炉由Fives Stein 公司设计，炉型是一个利用全辐射管加热的立式炉[1,2]，整个炉内充满氮氢混合气体。

退火炉由以下几个主要部分组成：预热段、加热段、均热段、缓冷段、闪冷段、过时效1、2段、二次冷却段和终冷段。

该退火区域全长143.05m，为立式7层结构，再结晶退火是连退生产线的核心工序。

带钢在炉内随着温度的升高而逐步完成恢复和再结晶过程，在随后的冷却和过时效过程中，通过控制冷却速度和过时效时间获得所需要的组织和性能。

1 退火炉工艺及原理在冷轧带钢生产过程中，带钢经受多道次的冷变形轧制，累积变形高达50％~90％。

如此之大的冷变形量导致冷轧硬化现象使得带钢根本无法进一步加工和使用，所以冷轧后的带钢必须进行再结晶退火。

在再结晶退火过程中，随着带钢的缓慢加热，再结晶过程分为前后衔接的三个阶段：回复――再结晶――晶粒长大。

冷轧带钢的再结晶退火是把冷轧后的带钢加热到再结晶温度以上并保持适当的时间，以控制的冷却速度,达到目标温度的一种热处理工艺。

2 退火炉过程控制系统该立式退火炉的电气控制系统采用SIMENS PCS7过程控制系统，PCS7系统采用分布和数字控制，模块化的硬件与软件，全面集成的现场总线PROFIBUS，开放式系统，自诊断功能[3]。

西门子PCS 7系统是完全无缝集成的自动化解决方案，强大的HMI 人机接口，高可用性和故障安全相结合的形式，集成SIMATIC PDM 软件对智能现场设备进行集中参数化。

西门子 PCS7在焦炉温度控制中的应用[摘要] 温度调节在连续过程控制中有着非常重要的作用。

本文以焦炉火道为被控对象，阐述了在西门子PCS7环境下应用串级、前馈等复杂调节控制方式对焦炉火道温度进行自动调节的原理、编程实现以及如何正确投运的方法。

[关键词] 串级前馈 PCS7 温度控制焦炉1引言随着计算机技术的普及以及国内炼焦行业对生产技术要求以及焦炭质量的不断提高，应用复杂控制系统甚至于先进控制算法对焦炉温度进行控制已经成为提高焦化企业生产技术水平，增加经济和社会效益的有效手段之一。

焦炉的加热过程是单个燃烧室间歇、全炉连续、受多种因素干扰的热工过程，是一个典型的大惯性、非线性、时变快且受到多种扰动因素影响的复杂系统，其加热控制难度较其它工业窑炉要大得多【3】。

传统意义上PLC或DCS系统通常应用的单回路PID控制方式已不能完全适应目前生产上对温度精确控制的需要。

因此，应用较为先进的控制方式和手段对焦炉温度进行控制已成为各个焦化厂进行技术改造的必然趋势。

经过工程实践检验，本文提出了一种基于DCS系统内的、应用西门子PCS系统自带的控制器构成的以反馈为主辅之以前馈来对焦炉火道温度进行控制的方案。

2 火道温度在焦炉生产中的作用焦炉火道温度系在下降气流底部火嘴和鼻梁砖间的大砖温度，鉴于目前温度检测仪器上的原因以及火道温度点的特殊位置，实际的焦炉火道温度一般难以准确测量。

目前国内焦化厂均采用火道直行温度来反映焦炉温度。

焦炉全炉温度用机、焦侧侧温火道平均温度来代表，全炉总供热的调节（以加减煤气和空气的方式进行调节）应当使机、焦侧测温火道平均温度符合工艺所规定的标准温度，并保持稳定。

作为衡量全炉温度的稳定性重要指标，反映焦炉稳定稳定性的指标一般用直行温度的安定系数Kc来衡量，Kc能否接近1并保持稳定，对焦炭质量的提高、降低耗热量以及延长焦炉炉龄至关重要【4】。

3 控制原理传统PLC或DCS控制方式是当班炼焦测温工每隔四小时在交换前后从焦炉炉顶测量直行温度并计算出平均温度后，根据计算出来的平均温度与标准温度比较产生偏差进行煤气流量的增减以达到控制温度始终保持在标准温度允许范围内的偏差内。

西门子PCS7 DCS在烧结生产控制系统中的应用作者：于淑霞来源：《科学与信息化》2017年第09期摘要介绍了西门子PCS7 DCS过程控制系统在某公司烧结生产控制系统中的应用，并对其工艺原理、系统构成、网络结构、系统程序和上位监控进行了阐述。

西门子PCS7过程控制系统成熟稳定，较好地解决了烧结生产过程中数据的采集及管理、复杂的顺序控制及安全联锁、与其他设备之间稳定、可靠的通信等控制难点，实现了现场设备的精确、集中监控。

关键词 DCS；PCS7；系统结构；网络1 引言某公司烧结机的自动化控制系统工程，采用西门子PCS7 DCS系统，下位机组态软件采用STEP7，上位机监控软件采用WINCC。

控制系统由检测元件、计算机控制系统所构成，具有数据采集、过程控制、参数指示、超限报警、画面显示、存储、打印生产报表等功能。

PCS7 过程控制系统具有可靠性高、稳定性好和通信速率快等优势，其集成现场控制、数据采集和设备管理系统等功能为一体，较好地实现了烧结生产的正常运行[1]。

2 系统构成烧结生产控制系统采用西门子S7-400系列PLC及其配套的ET200远程站系列I/O产品，监控软件采用西门子WINCC工业级监控制软件。

基础自动化配置中控制站选用目前较为先进的冗余系统，主控制器为CPU414-H，并配置CP443以专用太网卡，PS407电源模块，操作员站工程站及服务器配置了CP1613网卡，人机接口与PLC之间及PLC彼此之间连成工业以太网，实现操作界面信息与PLC信息及PLC之间信息的彼此交流。

烧结生产控制系统由工程师站、操作员站、控制站、过程控制网络等组成。

工程师站是为专业程序设计人员设置的，内装有相应的系统软件平台和专用系统诊断工具软件，可进行程序的修改和系统状态的监控；操作员站是由工业PC机、显示器（HMI）、键盘、鼠标、打印机等组成，是操作人员完成过程监控管理任务的平台；控制站是系统中的I/O处理单元，完成整个工业过程的现场数据采集及控制。

80研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2021.04 (下)高炉喷煤工艺系统能够有效降低入炉焦比，继而对生产成本、进度等进行控制优化，高炉喷煤系统也存在较为严重的粉尘污染，这需要引起技术人员的重视，在高炉喷煤工艺流程中，如果喷煤量控制在较小的水平，则往往需要使用常规仪表系统进行控制。

当前，随着信息化技术的普遍化应用，高炉喷煤系统的自动化也越来越复杂、大型化，一般采取稳定性较高的集散控制系统是实现恶劣环境下高炉喷煤工作的关键，其中西门子PC7S 控制系统在高炉喷煤中的应用能够很好地满足工艺技术标准要求。

1 高炉喷煤工艺及要求1.1 工艺简介南阳汉冶特钢二期喷煤制粉项目为3#高炉配套项目，项目规模为日产1500T 煤粉，该高炉喷煤制粉工艺主要有三大子系统构成，即制粉、收粉、喷吹，主要生产工艺如图1所示，包括废气加压、加热炉、磨煤机及公辅系统、给煤机、布袋收粉器、主引风机等组成。

其中，控制系统采用了西门子的PCS7V9.2系统，使用效果良好，取得了较好的经济效益和社会效益，具有推广使用价值。

浅谈PCS7控制系统在高炉喷煤中的应用分析韩书峰（南阳汉冶特钢有限公司，江苏 南京 474550）摘要：随着我国信息化技术的发展，电子信息化技术被广泛应用于工业生产制造中，本文针对汉冶特钢3#高炉二期喷煤制粉项目，重点介绍了西门子PCS7软件控制系统具体应用；首先介绍了高炉喷煤工艺要求，其次，对PCS7在STEP7模式下的编程应用、PCS7集成WINCC 的使用方法进行分析，以便为同业人员提供参考依据。

关键词：控制系统；高炉喷煤；应用中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）04（下）-0080-02图1 高炉喷煤工艺图1.2 工艺要求加热炉：加热炉利用天燃气作为点火气源，利用高压电子点火器进行点火，有火焰检测装置进行检测点火及燃烧情况，点火后通煤气与助燃风进行加热，煤气与助燃风按一定比例进行调节，同时，控制热风炉的温度，控制策略采用双限幅交叉PID 控制理论进行调节，加热炉控制由一套独立的S71200CPU 进行控制，与制粉S7414-5PLC 进行通讯，以进行数据集成和监控。

西门子PCS7在干熄焦锅炉过热蒸汽温度串级控制系统中的应用摘要：锅炉过热蒸汽的品质和稳定是干熄焦经济效益的重要体现，由于温度和流量都是滞后环节，文中采用串级控制系统进行调节，并对其进行详细介绍，与单回路控制系统进行比较。

结合西门子PCS7编程软件环境，介绍了串级控制系统在该软件中的实现。

该方法广泛应用于全国多个干熄焦过热蒸汽温度控制系统中，并取得了良好的控制效果。

关键词：PCS7；串级系统；温度控制；PID控制器Application of SIEMENS PCS7 in Cascade Control System of CDQ BoilerOverheating Steam TemperatureAbstract: The quality and stability of boiler overheating steam is important for economic benefit of CDQ. Because of the time-delay of temperature and flow, the paper chooses cascade control system, introduces it in detail, and compares with the single-loop control system. At the same time, it introduces the method of cascade control system with the software of SIEMENS PCS7. The method has been successfully applied in lots of CDQ boiler overheating steam temperature control system, and the result is pretty effective.Key words: PCS7; cascade system; temperature control; PID controller0 引言干熄焦(CDQ,Coke Dry Quench)余热锅炉是利用吸收了红焦显热的高温循环气体与除盐除氧纯水进行热交换，产生额定温度和额定压力蒸汽，并输送给汽轮机的一种受压、受热的设备。