铝箔退火炉控制系统研究

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1、北京科技大学硕士学位研究生选题报告及文献综述铝箔退火炉控制系统研究指导教师：刘鸿飞副教授单位：北京科技大学学号：s20101039作者：闫利专业名称：机械电子工程入学时间：2010年08月2011年07月10日231课题概况31.1课题的内容31.1.1课题来源31.2.1主要研究内容31.2.课题的意义42文献综述52.1铝箔退火炉研究现状及发展水平52.1.1铝箔退火炉的分类及特点52.1.2铝箔退火炉国内外计算机控制系统的发展62.1.3国内外退火炉技术的研究应用现状62.1.4智能控制算法在温度控制中

2、的应用发展82.2工业过程控制系统应用发展102.2.1工业过程控制系统的发展102.2.2现场总线PROFIBUS112.2.3现场总线在PLC上的实现123课题的研究工作133.1课题研究工作的内容133.1.1退火炉控制系统的硬件系统设计133.1.2加热系统设计163.1.3风机控制系统设计163.1.4温度采集系统设计163.2退火炉控制系统的软件设计173.2.1软件设计思想173.2.2软件设计内容173.2.3软件设计方法183.3课题研究工作的技术关键193.3.1退火炉温度PID模糊控制1

3、93.3.2控制系统的网络通信193.4课题研究工作的可行性193.5研究工作初步计划19参考文献20231课题概况1.1课题的内容1.1.1课题来源在铝箔的生产过程中，退火是其热处理工艺中最重要的工序之一。铝箔按生产状态有软硬两种，铝箔大多数是在软化退火后使用，软化退火不仅是为了控制铝箔的力学性能，而且要消除铝箔表面的残油，获得平整光亮的表面，并能自由展开[1]。高质量的铝箔对退火温度有很高的要求，退火炉温度高于或低于退火工艺设定温度会造成退火料性能偏软或偏硬，因此，高质量的铝箔对退火炉的温度特性及控温精度

4、要求很高，一般需达到±3℃，以至±1℃的精确水平。由此可见保证退火炉温度的稳定和控制精度是生产高质量铝箔一个很重要的课题。铝箔的生产工艺流程为：铝锭熔炼——铸轧——冷轧——中间退火——冷轧——铝箔毛料——粗轧——中轧——精轧——分切——成品退——包装[2]。铝箔退火的目的是为了得到具有符合标准和满足用户要求的软制品及各种状态制品的内部组织和机械性能。退火时，必须严格控制退火工艺参数：加热速度、加热温度、保温时间等，以保证箔材的机械性能及表面除油效果。10吨铝箔退火炉是以铝箔退火为主，兼顾其它铝合金板带的退火处

5、理，因此对该退火炉提出了更为苛刻的要求。退火炉最高使用温度为640℃，金属均热温度：180～540℃，保温终了时金属温差±3℃．炉膛有效堆料有效尺寸为3100x2200x2300mm炉壁保温材料选用硅酸铝耐火纤维毡，工作室壁为不锈钢材料。设备由箱式炉体、炉内热风循环系统、导流装置、捧烟系统、加热元件、炉门、炉门升降机构及其压紧装置、炉门密封、冷却水系统等组成。热风循环系统采用低压大风量轴流风机，使炉内热风在导流装置的作用下定向循环，用于增强炉内的对流换热，提炉内温度升、降速度，保证工作室内温度均匀。本课题来源

6、于内蒙中拓铝业股份有限责任公司－冷轧生产配套设备10t高效节能铝箔退火炉的制造1.1.2主要研究内容(1)10吨铝箔退火炉控制系统的硬件设计1．退火炉控制系统的总体设计；2．风机控制系统的设计；3．加热系统，温度采集系统的设计；4．炉门控制系统的设计；(2)温度控制系统的软件设计231．PLC监控软件的设计；2．触摸屏人机界面的软件设计(3)温度控制器的设计与研究1．退火炉PID闭环控制系统：2．退火炉模糊参数自整定控制器的设计。(4)退火炉工业控制局域网的研究1．PLC主站，PLC从站、触摸屏，协议总线桥脚

7、的Profibus-DP局域网；2．协议总线桥，智能电度表、1台循环风机变频器，1台吹洗风机变频器问的RS-485局域网创建。(5)实验调试1．烘炉过程中升温温度曲线、保温温度曲线、炉内各布偶点温度均匀性、其他一些参数；2．带料加热过程中整个退火工艺曲线。1.2.课题的意义我国的铝箔生产近年来发展很快，2005年，产量已经到55万吨，仅次于美国，居世界第二，产量约占世界总产量的l／5。铝箔退火是铝箔的生产工艺流程中的重要组成部分。而在我国，退火炉的整体装备水平不高，与英、日等发达国家相比，仍有很大的差距，这些

8、退火炉除极少数设备比较先进，可达到国外80年代水平外，绝大多数炉窑仅相当于国外50年代的水平。炉型落后，燃烧方式原始，工控水平低，有的退火炉甚至还全部由人工控制，环境污染较为严重，热效率低，能耗高。因此要确保我国的铝工业未来得到持续发展，产品质量达到世界领先水平，降低产品能耗，减少环境污染，就必须萤规铝箔退火炉整体技术的发展，研究与创新，进行退火炉温度控制系统的研究意义主要体现在以下几个方面：1节约