plc和wincc的高炉喷吹控制系统的设计(附件)
随着我国钢铁行业的快速发展，高炉喷吹已成为我国钢铁冶炼中一道重要的环节。它同时也是企业减少能源消耗，降低成本的重要措施。因此，高炉喷吹的稳定和安全成为了企业着重考虑的问题。在高炉喷吹系统中应用自动化技术进行控制是目前钢铁企业采取的重要手段，这已成为了一种趋势。本课题主要研究高炉喷吹控制系统。在设计系统时，需要考虑到高炉喷吹系统所要控制的温度、重量、压力等因素。本次设计选用Siemens公司的S7 300系列PLC进行硬件配置，并使用Step7编程软件进行软件编程，编写出高炉喷吹控制系统程序，实现对喷吹罐的压力、温度、重量的控制以及对管道内喷吹流量的控制，保证了系统能连续稳定的工作。同时采用了PLC的配套工控组态软件WinCC对高炉喷吹控制系统进行组态，以实现生产过程监视、动态模拟的功能。运用PLC和WINCC相结合的方式可以更好地对系统进行控制，既能提高企业的产量，实现连续稳定的喷吹，又能节约能源，降低成本，满足企业的要求。关键词 高炉喷吹，控制系统，PLC，WINCC目录
1 引言 2
1.1 课题研究的背景和意义 2
1.2 高炉喷煤系统的现状 2
1.3 课题研究的内容 3
2 高炉喷吹系统的总体设计方案 3
2.1 高炉喷吹系统的工艺流程 3
2.2 高炉喷吹系统的总体设计 5
3 高炉槽下配料控制系统的硬件配置 5
3.1 可编程控制器概述 5
3.2 高炉喷吹控制系统的硬件系统 9
3.3 喷吹系统程序设计 10
4 wincc简介 23
4.1 wincc简介 23
4.2 建立WINCC监控软件与PLC之间的MPI通讯 23
4.3 建立变量 25
4.4 高炉喷吹系统监控界面设计 26
5 系统的仿真和调试 27
附录A 高炉喷吹控制系统I/O分配表 31
附录B 高炉槽下配料控制系统PLC程序 34
1 引言
1.1 课题研究的背景和意义
改革开放以来，我国的经济和社会发展取得了辉煌成就，冶金工业在这样的大背景
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3 建立变量 25
4.4 高炉喷吹系统监控界面设计 26
5 系统的仿真和调试 27
附录A 高炉喷吹控制系统I/O分配表 31
附录B 高炉槽下配料控制系统PLC程序 34
1 引言
1.1 课题研究的背景和意义
改革开放以来，我国的经济和社会发展取得了辉煌成就，冶金工业在这样的大背景下也实现了持续、快速而健康的发展，我国的钢产量也已跃升到世界首位。高炉炼铁技术同时已成为现代钢铁生产中一个极为重要的环节。特别是在国家大力推行节能和环保效果的今天，现代钢铁企业为了减少能源消耗，降低成本，于是采用可以降低焦炭和煤气比例的高炉喷吹技术。这样的技术可以推动钢铁产业转型发展，技术升级，工艺流程更新。它既可以满足企业的生产需要，提高企业的经济利益，同时也符合国家现行的产业政策。因此，高炉喷吹煤粉技术是我国炼铁技术的核心技术，也是钢铁行业必备的附属设施之一[14,15]。
在现代钢铁联合企业中，我国还是使用以煤炭为主要原料来进行高炉炼铁。随着现代化的水平不断提高，我国对煤炭的使用不但没有减少，反而是更加无节制的增加，这就导致我国的钢铁行业一直处于产能过剩的状态。进而造成我国的煤炭资源被过度消费的结果，从而导致能被开采的越来越少。长此以往下去，不仅会增加高炉炼铁的成本，增加现代炼铁企业的负担，也会影响国家的长远发展。与此同时，我国炼铁行业的高产能，使得企业对原材料数量和质量的要求日益提高，这样的供需关系将会导致铁矿石，煤炭的供应质量以及价格之间的矛盾会更加尖锐和突出[7,8]。因此，减少钢铁行业过剩的产能，同时采用别的原料来代替焦炭，降低焦炭的使用率是一项迫在眉睫的任务。这不仅是保证高炉生产可持续发展的根本，也是降低炼铁工序能耗，提高生产效益的有效途径。在这种情况下，用煤粉进行高炉喷吹则会给工厂带来巨大的经济效益。
高炉喷吹煤粉是目前国内钢铁行业在炼铁过程中要实施的重要的一道程序。在其生产过程中，任何短时间的中断都会给整个生产流程带来不可估量的损失。因此，必须把系统的安全性和可靠性放在控制系统设计的第一位。由西门子公司设计的可编程逻辑控制器PLC则成为首选目标。PLC具有性能稳定，组态方便，安全可靠等优点，广泛应用于工业生产的各个方面。因此，选择PLC软件对高炉喷吹系统进行控制，可以保证系统安全稳定的运行，同时也可以控制煤粉流量均匀而稳定的喷吹，达到钢铁企业节约生产成本的目的。
1.2 高炉喷煤系统的现状
我国从1963年开始，就自主研发出高炉喷吹煤粉技术。但直到20世纪80年代，才开始加强与西方发达国家的交流，并从他们那引进炼铁方面的先进技术，高炉喷煤的技术也在这个时期广泛应用于钢铁企业生产线上。进入21世纪以来，虽然我国已然成为世界第一钢铁大国，但这大量产能的背后所凸显出来的问题是我们不能轻易忽略的。问题主要体现在以下几个方面：
（1）国内的煤炭资源将出现紧缺的态势。过分的追求产量导致我国的钢铁行业产能过剩，使得我国并不非常丰富的煤炭资源急速消耗，从而造成了不必要的浪费。进入21世纪以来，我国对进口的铁矿石和煤炭的依赖进一步加强，并且在未来10年内，这样的局面将继续保持，可能还会愈演愈烈。长此以往，资源短缺的瓶颈就会制约着国家的经济发展。
（2）高炉炼铁的能耗水平处于一个较高的水平。我国的高炉炼铁目前依然是以焦炭作为原料。高比例的使用焦炭使得现代的钢铁企业的能耗比外国的钢铁企业能耗高出20%，这就会造成不必要的消耗和浪费。
（3）对环境造成严重的污染。山西是我国有名的煤炭大省，大量、过度的开采煤炭使得山西地层下陷，空气质量下降，周边的河流遭到严重的污染。而大量使用炼焦煤的钢铁厂也同样对厂区附近造成大量的环境污染，特别是对空气的污染。
因此，钢铁企业要用价格低廉的煤粉代替价格昂贵的焦炭进行生产，进而改善高炉的操作条件，以达到节约能源，增加产能，减少污染的目的。所以，大力进行高炉喷煤技术的推广，实现喷煤的自动化控制是我国钢铁企业的当务之急，同时也符合我国钢铁工业的长远规划。
高炉喷煤技术水平的高低，取决于对喷煤量连续稳定的控制程度。影响高炉喷煤量稳定的因素有诸多因素，如喷吹罐的压力，输送煤粉的气量，喷吹罐内煤粉的温度，贮存的量等。而高炉喷煤的工艺水平，喷煤系统设备的更新程度，系统的检测手段和自动控制的方式则决定了高炉喷煤系统是否能够连续稳定的工作。
1.3 课题研究的内容
本文在参考一些国内外文献的基础上，主要围绕基于PLC和WINCC的高炉喷吹系统的结构、工作原理展开研究。详细阐述了高炉喷吹系统各部分结构原理，全文共分为五章，具体安排如下：
第一章 绪论 主要简述高炉喷吹系统的研究背景、现状、意义，最后，叙述课题的研究内容和论文的撰写安排。
第二章 简单介绍了高炉喷吹系统的设计方案，分析高炉喷吹系统基本工艺流程，介绍流程中所涉及的系统内容和体现的功能，并且介绍了高炉喷吹系统的整体设计方案。
第三章 对可编程控制器的历史发展、特点和功能进行了阐述，也介绍了PLC的硬件配置，和本课题要进行的控制设计
第四章 简要介绍了WINCC人机监控组态画面软件，详细介绍如何建立WINCC监控软件与PLC之间的MPI通讯和建立WINCC中的变量，并展现出系统的监控画面。
第五章
1 引言 2
1.1 课题研究的背景和意义 2
1.2 高炉喷煤系统的现状 2
1.3 课题研究的内容 3
2 高炉喷吹系统的总体设计方案 3
2.1 高炉喷吹系统的工艺流程 3
2.2 高炉喷吹系统的总体设计 5
3 高炉槽下配料控制系统的硬件配置 5
3.1 可编程控制器概述 5
3.2 高炉喷吹控制系统的硬件系统 9
3.3 喷吹系统程序设计 10
4 wincc简介 23
4.1 wincc简介 23
4.2 建立WINCC监控软件与PLC之间的MPI通讯 23
4.3 建立变量 25
4.4 高炉喷吹系统监控界面设计 26
5 系统的仿真和调试 27
附录A 高炉喷吹控制系统I/O分配表 31
附录B 高炉槽下配料控制系统PLC程序 34
1 引言
1.1 课题研究的背景和意义
改革开放以来，我国的经济和社会发展取得了辉煌成就，冶金工业在这样的大背景
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
3 建立变量 25
4.4 高炉喷吹系统监控界面设计 26
5 系统的仿真和调试 27
附录A 高炉喷吹控制系统I/O分配表 31
附录B 高炉槽下配料控制系统PLC程序 34
1 引言
1.1 课题研究的背景和意义
改革开放以来，我国的经济和社会发展取得了辉煌成就，冶金工业在这样的大背景下也实现了持续、快速而健康的发展，我国的钢产量也已跃升到世界首位。高炉炼铁技术同时已成为现代钢铁生产中一个极为重要的环节。特别是在国家大力推行节能和环保效果的今天，现代钢铁企业为了减少能源消耗，降低成本，于是采用可以降低焦炭和煤气比例的高炉喷吹技术。这样的技术可以推动钢铁产业转型发展，技术升级，工艺流程更新。它既可以满足企业的生产需要，提高企业的经济利益，同时也符合国家现行的产业政策。因此，高炉喷吹煤粉技术是我国炼铁技术的核心技术，也是钢铁行业必备的附属设施之一[14,15]。
在现代钢铁联合企业中，我国还是使用以煤炭为主要原料来进行高炉炼铁。随着现代化的水平不断提高，我国对煤炭的使用不但没有减少，反而是更加无节制的增加，这就导致我国的钢铁行业一直处于产能过剩的状态。进而造成我国的煤炭资源被过度消费的结果，从而导致能被开采的越来越少。长此以往下去，不仅会增加高炉炼铁的成本，增加现代炼铁企业的负担，也会影响国家的长远发展。与此同时，我国炼铁行业的高产能，使得企业对原材料数量和质量的要求日益提高，这样的供需关系将会导致铁矿石，煤炭的供应质量以及价格之间的矛盾会更加尖锐和突出[7,8]。因此，减少钢铁行业过剩的产能，同时采用别的原料来代替焦炭，降低焦炭的使用率是一项迫在眉睫的任务。这不仅是保证高炉生产可持续发展的根本，也是降低炼铁工序能耗，提高生产效益的有效途径。在这种情况下，用煤粉进行高炉喷吹则会给工厂带来巨大的经济效益。
高炉喷吹煤粉是目前国内钢铁行业在炼铁过程中要实施的重要的一道程序。在其生产过程中，任何短时间的中断都会给整个生产流程带来不可估量的损失。因此，必须把系统的安全性和可靠性放在控制系统设计的第一位。由西门子公司设计的可编程逻辑控制器PLC则成为首选目标。PLC具有性能稳定，组态方便，安全可靠等优点，广泛应用于工业生产的各个方面。因此，选择PLC软件对高炉喷吹系统进行控制，可以保证系统安全稳定的运行，同时也可以控制煤粉流量均匀而稳定的喷吹，达到钢铁企业节约生产成本的目的。
1.2 高炉喷煤系统的现状
我国从1963年开始，就自主研发出高炉喷吹煤粉技术。但直到20世纪80年代，才开始加强与西方发达国家的交流，并从他们那引进炼铁方面的先进技术，高炉喷煤的技术也在这个时期广泛应用于钢铁企业生产线上。进入21世纪以来，虽然我国已然成为世界第一钢铁大国，但这大量产能的背后所凸显出来的问题是我们不能轻易忽略的。问题主要体现在以下几个方面：
（1）国内的煤炭资源将出现紧缺的态势。过分的追求产量导致我国的钢铁行业产能过剩，使得我国并不非常丰富的煤炭资源急速消耗，从而造成了不必要的浪费。进入21世纪以来，我国对进口的铁矿石和煤炭的依赖进一步加强，并且在未来10年内，这样的局面将继续保持，可能还会愈演愈烈。长此以往，资源短缺的瓶颈就会制约着国家的经济发展。
（2）高炉炼铁的能耗水平处于一个较高的水平。我国的高炉炼铁目前依然是以焦炭作为原料。高比例的使用焦炭使得现代的钢铁企业的能耗比外国的钢铁企业能耗高出20%，这就会造成不必要的消耗和浪费。
（3）对环境造成严重的污染。山西是我国有名的煤炭大省，大量、过度的开采煤炭使得山西地层下陷，空气质量下降，周边的河流遭到严重的污染。而大量使用炼焦煤的钢铁厂也同样对厂区附近造成大量的环境污染，特别是对空气的污染。
因此，钢铁企业要用价格低廉的煤粉代替价格昂贵的焦炭进行生产，进而改善高炉的操作条件，以达到节约能源，增加产能，减少污染的目的。所以，大力进行高炉喷煤技术的推广，实现喷煤的自动化控制是我国钢铁企业的当务之急，同时也符合我国钢铁工业的长远规划。
高炉喷煤技术水平的高低，取决于对喷煤量连续稳定的控制程度。影响高炉喷煤量稳定的因素有诸多因素，如喷吹罐的压力，输送煤粉的气量，喷吹罐内煤粉的温度，贮存的量等。而高炉喷煤的工艺水平，喷煤系统设备的更新程度，系统的检测手段和自动控制的方式则决定了高炉喷煤系统是否能够连续稳定的工作。
1.3 课题研究的内容
本文在参考一些国内外文献的基础上，主要围绕基于PLC和WINCC的高炉喷吹系统的结构、工作原理展开研究。详细阐述了高炉喷吹系统各部分结构原理，全文共分为五章，具体安排如下：
第一章 绪论 主要简述高炉喷吹系统的研究背景、现状、意义，最后，叙述课题的研究内容和论文的撰写安排。
第二章 简单介绍了高炉喷吹系统的设计方案，分析高炉喷吹系统基本工艺流程，介绍流程中所涉及的系统内容和体现的功能，并且介绍了高炉喷吹系统的整体设计方案。
第三章 对可编程控制器的历史发展、特点和功能进行了阐述，也介绍了PLC的硬件配置，和本课题要进行的控制设计
第四章 简要介绍了WINCC人机监控组态画面软件，详细介绍如何建立WINCC监控软件与PLC之间的MPI通讯和建立WINCC中的变量，并展现出系统的监控画面。
第五章
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