基于PLC的連續(xù)退火爐溫度控制系統(tǒng)設計

田海 李昀澤

摘 要：本文以包鋼新體系冷軋連續(xù)退火機組的連續(xù)立式退火爐為實例，對溫度監(jiān)控系統(tǒng)的組成以及溫度的相關控制進行了研究，在PLC系統(tǒng)中設計了相應的PID控制程序來實現(xiàn)連續(xù)退火爐溫度控制。

關鍵詞：連續(xù)退火;溫度控制;PID

包鋼新體系冷軋項目于2014年開始建設冷軋區(qū)域生產線，并采取連續(xù)型退火生產機組，其控制策略為傳統(tǒng)的PID控制方案。而特殊鋼要求越來越多，技術要求也越來越高，傳統(tǒng)的PID控制策略已不具備多種帶鋼的退火預控制。考慮目前的狀況，結合現(xiàn)場實際運行情況，探索一種新型的連續(xù)退火控制策略成為重點，已到達增質增效的目的。

1 退火數學模型的建立

爐子溫度設定值的模型具有以下模式：

其中：TBH為帶鋼目標加熱溫度，LS為計算出的線速度，d為帶鋼厚度，rcfactory為調整系數。

輸入帶鋼數據（厚度、寬度、鋼種）、加熱段入口帶鋼溫度、加熱周期目標帶鋼溫度、線速度（當前產線的速度），模型為正在處理的帶鋼計算出所有加熱區(qū)的設定值。

2 連續(xù)退火爐溫度控制系統(tǒng)設計

本文采用了數字化脈沖燃燒控制策略。其中燃氣控制是通過實時采集到的主令燒嘴燃料熱值，并自動實現(xiàn)壓力控制，從而可獲取最佳的空燃比。同時，空氣壓力控制回路和燃氣壓力控制回路根據現(xiàn)場反饋信息實時調整壓力，其中連續(xù)退火爐溫度控制原理圖如下所示。

依據控制原理圖可得出，其控制策略為串級控制，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)。當給定帶鋼溫度控制目標值，系統(tǒng)根據控制策略調整帶鋼溫度，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)調整區(qū)域輻射管溫度和燒嘴溫度，最終達到目標值。

需生產不同種類的帶鋼時，通過重新設定帶鋼溫度控制目標值，從而改變區(qū)域輻射管溫度和燒嘴溫度的最優(yōu)值，達到生產出不同類型的帶鋼。在生產過程中，為了實現(xiàn)溫度穩(wěn)定變化，每個控制區(qū)中的燒嘴時序調節(jié)器將通過區(qū)域輻射管溫度調節(jié)器的輸出值調整燒嘴溫度，其控制方案為數字化脈沖控制策略。

3 退火爐溫度控制PID程序設計

結合生產模型以及PID控制，針對每一區(qū)域，在PLC系統(tǒng)上設計PID控制塊，將PID參數寫入對應管腳，同時將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，就可以通過控制燃燒器的脈沖比來實現(xiàn)溫度的精準控制，如圖2所示。

4 結論

本論文以包鋼新體系冷軋連續(xù)退火爐為研究背景，建立了退火數學模型，并在此基礎上對連續(xù)連續(xù)退火爐溫度控制系統(tǒng)進行了設計，最后在PLC系統(tǒng)上搭建了PID控制塊，實現(xiàn)爐溫溫度的精準控制。

參考文獻：

[1]陳葉根.基于PCS7的連續(xù)退火爐溫度控制系統(tǒng)設計[D].上海：華東理工大學，2015.

[2]王國棟，劉相華，王軍生.冷連軋生產工藝的進展[J].軋鋼，2003，20（1）：37-41.

[3]姚忠卯，張學成.冷軋帶鋼退火技術的發(fā)展和應用[J].河南冶金，2006，14（5）：3-5.