基于PLC的連續(xù)退火爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

田海 李昀澤

摘 要：本文以包鋼新體系冷軋連續(xù)退火機(jī)組的連續(xù)立式退火爐為實(shí)例，對(duì)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的組成以及溫度的相關(guān)控制進(jìn)行了研究，在PLC系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的PID控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)退火爐溫度控制。

關(guān)鍵詞：連續(xù)退火;溫度控制;PID

包鋼新體系冷軋項(xiàng)目于2014年開(kāi)始建設(shè)冷軋區(qū)域生產(chǎn)線，并采取連續(xù)型退火生產(chǎn)機(jī)組，其控制策略為傳統(tǒng)的PID控制方案。而特殊鋼要求越來(lái)越多，技術(shù)要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的PID控制策略已不具備多種帶鋼的退火預(yù)控制。考慮目前的狀況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，探索一種新型的連續(xù)退火控制策略成為重點(diǎn)，已到達(dá)增質(zhì)增效的目的。

1 退火數(shù)學(xué)模型的建立

爐子溫度設(shè)定值的模型具有以下模式：

其中：TBH為帶鋼目標(biāo)加熱溫度，LS為計(jì)算出的線速度，d為帶鋼厚度，rcfactory為調(diào)整系數(shù)。

輸入帶鋼數(shù)據(jù)（厚度、寬度、鋼種）、加熱段入口帶鋼溫度、加熱周期目標(biāo)帶鋼溫度、線速度（當(dāng)前產(chǎn)線的速度），模型為正在處理的帶鋼計(jì)算出所有加熱區(qū)的設(shè)定值。

2 連續(xù)退火爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文采用了數(shù)字化脈沖燃燒控制策略。其中燃?xì)饪刂剖峭ㄟ^(guò)實(shí)時(shí)采集到的主令燒嘴燃料熱值，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓力控制，從而可獲取最佳的空燃比。同時(shí)，空氣壓力控制回路和燃?xì)鈮毫刂苹芈犯鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋信息實(shí)時(shí)調(diào)整壓力，其中連續(xù)退火爐溫度控制原理圖如下所示。

依據(jù)控制原理圖可得出，其控制策略為串級(jí)控制，分別為帶鋼溫度控制環(huán)、區(qū)域輻射溫度控制環(huán)以及燒嘴溫度控制環(huán)。當(dāng)給定帶鋼溫度控制目標(biāo)值，系統(tǒng)根據(jù)控制策略調(diào)整帶鋼溫度，并其輸出值為區(qū)域輻射管溫度控制回路和燒嘴控制回路的輸入值，系統(tǒng)調(diào)整區(qū)域輻射管溫度和燒嘴溫度，最終達(dá)到目標(biāo)值。

需生產(chǎn)不同種類的帶鋼時(shí)，通過(guò)重新設(shè)定帶鋼溫度控制目標(biāo)值，從而改變區(qū)域輻射管溫度和燒嘴溫度的最優(yōu)值，達(dá)到生產(chǎn)出不同類型的帶鋼。在生產(chǎn)過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)溫度穩(wěn)定變化，每個(gè)控制區(qū)中的燒嘴時(shí)序調(diào)節(jié)器將通過(guò)區(qū)域輻射管溫度調(diào)節(jié)器的輸出值調(diào)整燒嘴溫度，其控制方案為數(shù)字化脈沖控制策略。

3 退火爐溫度控制PID程序設(shè)計(jì)

結(jié)合生產(chǎn)模型以及PID控制，針對(duì)每一區(qū)域，在PLC系統(tǒng)上設(shè)計(jì)PID控制塊，將PID參數(shù)寫入對(duì)應(yīng)管腳，同時(shí)將PID投入的條件也接入輸入管腳，將輸出管腳連接至燒嘴燃燒器控制塊，這樣，就可以通過(guò)控制燃燒器的脈沖比來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的精準(zhǔn)控制，如圖2所示。

4 結(jié)論

本論文以包鋼新體系冷軋連續(xù)退火爐為研究背景，建立了退火數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上對(duì)連續(xù)連續(xù)退火爐溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，最后在PLC系統(tǒng)上搭建了PID控制塊，實(shí)現(xiàn)爐溫溫度的精準(zhǔn)控制。

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