高炉炼铁球团生产监控系统设计(附件)
本文主要介绍了基于企业生产工艺流程，利用PLC和WinCC设计的球团生产监控系统。首先通过分析球团生产的工艺流程，将球团生产分为配料混合、造球布料、干燥预热、氧化焙烧、冷却管理五个部分，采用西门子S7-1200 PLC对生产过程进行PLC控制程序设计。然后根据生产流程设计画面监控系统，主要包括现场参数的显示、工作方式的切换、运行参数的修改、故障报警等功能。最后将画面监控系统与PLC控制系统进行连接调试，实现对球团生产的PLC控制和加工过程的运行监控。关键词 球团生产，工艺流程，PLC控制，WINCC监控
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 球团生产发展过程 1
1.3 球团生产控制技术 2
1.4 设计内容与步骤 2
2 球团生产工艺及方案设计 3
2.1 球团焙烧方法选择 3
2.2 工艺流程简介 3
2.3 各模块生产流程 4
2.4 方案设计 8
3 硬件设计 8
3.1 PLC硬件配置 8
3.2 PLC的输入输出地址分配 9
3.3 I/O接线图设计 13
3.4 电气线路图设计 13
4 PLC控制程序设计 14
4.1 系统启停程序设计 15
4.2 配料混合程序设计 16
4.3 造球布料程序设计 19
4.4 干燥预热程序设计 22
4.5 氧化焙烧程序设计 24
4.6 成品冷却程序设计 26
5 WinCC监控界面设计 28
5.1 初始界面设计 29
5.2 运行界面设计 29
5.3 故障报警界面设计 31
5.4 参数记录界面设计 32
6 系统的连接与调试 33
结 论 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
附录 PLC程序 40
1 引言
1.1 研究背景 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
随着世界矿产业的发展，矿产资源正日在慢慢的减少，所以大量的贫矿广泛被利用。铁矿石经过研磨、筛选后得到精矿粉。由于烧结矿使用过细的铁矿石会影响产品的渗透性，难以提高生产量，影响生产过程。所以就采用球团工艺处理细磨的精矿粉，这样易于造球。同时生产出来的球团还有以下冶金性能：颗粒大小比较均匀、透气孔多、有较好的还原性及强度高，这些优良的特性有利于提高高炉冶炼的质量。在球团生产工艺中，如果精矿粉的颗粒越小，那么球团的成球率将会越高，生产出来的铁矿强度也会越高，铁矿质量也越好[8]。所以，球团生产工艺凭借其出色的优点被越来越多的大型冶金工厂所使用。经过这几年对球团工艺的发展与研究，如今已达到一个成熟的生产水平。现今，随着技术的发展，已从处理单一铁矿粉发展到处理多种铁矿粉，生产规模已向大型化、集中化、机械化和一体化方向发展期生产流程趋于自动化[9]。
1.2 球团生产发展过程
随着钢铁产业的发展，烧结球团行业也发展迅速。在烧结球团的质量和产量上有了快速的进步，并且在烧结球团的生产工艺、生产流程、生产设备上，也随着先进控制技术的发展有了质的改变：生产工艺合理化、生产流程模块化、生产设备大型化、控制技术先进化。球团作为冶铁行业中提炼铁矿石常用的工艺，并且也是生产铁制品最基础的一道工艺流程，在整个冶金行业中有着相对重要的作用。球团矿的加工生产使生球团结合成具有一定强度球型含铁原料，其具备的冶金性能相对来说比较优良，能更好的用与冶金生产。这样的生产工艺提升了铁矿石的利用率，以解决我国匮乏的铁原料和需要大量钢材的供需矛盾[8]。
目前，球团的生产技术有了大幅度的发展，从最初的简单处理铁精矿粉发展到后期的各种含铁原料，再到现在的大规模机械化的生产形式和生产运行的自动化发展趋势，在生产技术经济指标上有了显著的提高[8]。在应用中，球团产品也被用于炼钢和直接还原炼铁。但如今整个行业中还是存在许多问题，比如球团生产中存在的自动化程度低、安全系数低、系统可靠性不高等问题。所以，研究开发球铁矿生产工艺流程控制系统对我国冶金行业的未来发展有着极为重要的意义，一方面，能够从根本上缓解我国优质炼铁原料匮乏的现状；另一方面，可以使提高整个生产系统的自动化程度、产线生产效率、生产系统的管理效率等。在注重环境保护的社会中，球铁矿生产系统的设计更能降低生产能耗和减少废气的排放，使球团的生产更加绿色化。
1.3 球团生产控制技术
作为高炉炼铁的原料，球团的质量高低不仅会影响高炉的生产寿命，而且会影响到生产出来的钢铁的质量，所以国内外球团生产厂家都采用自动化的生产流程，这样的自动化生产技术一方面可以保证球团的生产质量，另一方面也减少了操作人员和降低了生产能耗。根据国内外的数据统计显示，球团生产厂在实现生产控制自动化以后，大致实现了几种效果。一是大幅度改善操作，增加人力资源和矿产资源的节约，提高球团的生产水平和生产质量。例如，当手动控制燃烧器的温度时，操作者5min调节阀一次，但温度波动仍然接近100℃，当使用自动控制时波动仅为7.5℃。在不进行配料自动化和校正控制的情况下，成品碱度波动较大，当监控计算机停止时，返矿量会增加。二是根据统计结果，采用自动化生产技术后，球团生产率可提高到10%以上，同时可降低燃料消耗约10%。三是球团厂在应用自动化系统化的球团生产技术后，球团的生产效率和产品质量有了大幅度的提高提高[7]。
现今自动化控制技术在球团生产制造中已经得到广泛应用。之所以采用自动化的控制技术，其主要原因是为了稳定现今球团的生产工艺的现状，在这个基础上实现避免因为人为操作所带来的误差而对产品质量和产量产生不必要的影响，以此来确保球团的加工生产可以取得最大效益。在此基础上，我们对球团的自动化生产过程控制提出了相关的控制要求，即每个加工生产过程中的重要工艺参数的性能必须通过先进的计算机控制手段来完成稳定化控制，来使实现生产产量和生产质量的目标得到保证，以此取得生产过程的最大的生产效益，这就是基于生产工艺目标要求的计算机控制及自动化生产控制。
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 球团生产发展过程 1
1.3 球团生产控制技术 2
1.4 设计内容与步骤 2
2 球团生产工艺及方案设计 3
2.1 球团焙烧方法选择 3
2.2 工艺流程简介 3
2.3 各模块生产流程 4
2.4 方案设计 8
3 硬件设计 8
3.1 PLC硬件配置 8
3.2 PLC的输入输出地址分配 9
3.3 I/O接线图设计 13
3.4 电气线路图设计 13
4 PLC控制程序设计 14
4.1 系统启停程序设计 15
4.2 配料混合程序设计 16
4.3 造球布料程序设计 19
4.4 干燥预热程序设计 22
4.5 氧化焙烧程序设计 24
4.6 成品冷却程序设计 26
5 WinCC监控界面设计 28
5.1 初始界面设计 29
5.2 运行界面设计 29
5.3 故障报警界面设计 31
5.4 参数记录界面设计 32
6 系统的连接与调试 33
结 论 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
附录 PLC程序 40
1 引言
1.1 研究背景 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
随着世界矿产业的发展，矿产资源正日在慢慢的减少，所以大量的贫矿广泛被利用。铁矿石经过研磨、筛选后得到精矿粉。由于烧结矿使用过细的铁矿石会影响产品的渗透性，难以提高生产量，影响生产过程。所以就采用球团工艺处理细磨的精矿粉，这样易于造球。同时生产出来的球团还有以下冶金性能：颗粒大小比较均匀、透气孔多、有较好的还原性及强度高，这些优良的特性有利于提高高炉冶炼的质量。在球团生产工艺中，如果精矿粉的颗粒越小，那么球团的成球率将会越高，生产出来的铁矿强度也会越高，铁矿质量也越好[8]。所以，球团生产工艺凭借其出色的优点被越来越多的大型冶金工厂所使用。经过这几年对球团工艺的发展与研究，如今已达到一个成熟的生产水平。现今，随着技术的发展，已从处理单一铁矿粉发展到处理多种铁矿粉，生产规模已向大型化、集中化、机械化和一体化方向发展期生产流程趋于自动化[9]。
1.2 球团生产发展过程
随着钢铁产业的发展，烧结球团行业也发展迅速。在烧结球团的质量和产量上有了快速的进步，并且在烧结球团的生产工艺、生产流程、生产设备上，也随着先进控制技术的发展有了质的改变：生产工艺合理化、生产流程模块化、生产设备大型化、控制技术先进化。球团作为冶铁行业中提炼铁矿石常用的工艺，并且也是生产铁制品最基础的一道工艺流程，在整个冶金行业中有着相对重要的作用。球团矿的加工生产使生球团结合成具有一定强度球型含铁原料，其具备的冶金性能相对来说比较优良，能更好的用与冶金生产。这样的生产工艺提升了铁矿石的利用率，以解决我国匮乏的铁原料和需要大量钢材的供需矛盾[8]。
目前，球团的生产技术有了大幅度的发展，从最初的简单处理铁精矿粉发展到后期的各种含铁原料，再到现在的大规模机械化的生产形式和生产运行的自动化发展趋势，在生产技术经济指标上有了显著的提高[8]。在应用中，球团产品也被用于炼钢和直接还原炼铁。但如今整个行业中还是存在许多问题，比如球团生产中存在的自动化程度低、安全系数低、系统可靠性不高等问题。所以，研究开发球铁矿生产工艺流程控制系统对我国冶金行业的未来发展有着极为重要的意义，一方面，能够从根本上缓解我国优质炼铁原料匮乏的现状；另一方面，可以使提高整个生产系统的自动化程度、产线生产效率、生产系统的管理效率等。在注重环境保护的社会中，球铁矿生产系统的设计更能降低生产能耗和减少废气的排放，使球团的生产更加绿色化。
1.3 球团生产控制技术
作为高炉炼铁的原料，球团的质量高低不仅会影响高炉的生产寿命，而且会影响到生产出来的钢铁的质量，所以国内外球团生产厂家都采用自动化的生产流程，这样的自动化生产技术一方面可以保证球团的生产质量，另一方面也减少了操作人员和降低了生产能耗。根据国内外的数据统计显示，球团生产厂在实现生产控制自动化以后，大致实现了几种效果。一是大幅度改善操作，增加人力资源和矿产资源的节约，提高球团的生产水平和生产质量。例如，当手动控制燃烧器的温度时，操作者5min调节阀一次，但温度波动仍然接近100℃，当使用自动控制时波动仅为7.5℃。在不进行配料自动化和校正控制的情况下，成品碱度波动较大，当监控计算机停止时，返矿量会增加。二是根据统计结果，采用自动化生产技术后，球团生产率可提高到10%以上，同时可降低燃料消耗约10%。三是球团厂在应用自动化系统化的球团生产技术后，球团的生产效率和产品质量有了大幅度的提高提高[7]。
现今自动化控制技术在球团生产制造中已经得到广泛应用。之所以采用自动化的控制技术，其主要原因是为了稳定现今球团的生产工艺的现状，在这个基础上实现避免因为人为操作所带来的误差而对产品质量和产量产生不必要的影响，以此来确保球团的加工生产可以取得最大效益。在此基础上，我们对球团的自动化生产过程控制提出了相关的控制要求，即每个加工生产过程中的重要工艺参数的性能必须通过先进的计算机控制手段来完成稳定化控制，来使实现生产产量和生产质量的目标得到保证，以此取得生产过程的最大的生产效益，这就是基于生产工艺目标要求的计算机控制及自动化生产控制。
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