结晶器钢水液位现场总线控制系统 ——毕业论文

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1、编号：题目：结晶器钢水液位现场总线控制系统学院：环境与化学工程学院专业：过程装备与控制工程I目录摘要1Abstract2第一章绪论31.1连铸工艺技术的发展和现状31.2连铸工艺过程概述31.3连铸自动化控制技术的发展趋势51.4我国连铸自动化控制技术现状6第二章结晶器液位控制系统的方案设计72.1液位控制方法的选择72.2结晶器液位检测方法及其选择82.3执行机构要求及其选型102.4液位控制器的选择112.5现场总线的选择122.6工控机监控软件的选择13第三章结晶器液位检测系统的设计163.1电涡流传感器简介163.2电涡流传感器线圈激励信号电路设计163.3检测信号接收电路

2、设计193.4模拟电路温控系统设计223.5检测系统电源模块设计243.6检测信号数据采集及通信电路设计25第四章结晶器钢水液位检测PROFIBUSDP总线从站接口设计284.1现场总线概述284.2PROFIBUS-DP从站开发方案304.3结晶器钢水液位检测智能从站设计方案314.4智能从站接口硬件电路设计324.5SPC3与MPU接口电路设计344.6GSD文件编制41第五章液位控制策略算法研究445.1结晶器液位控制系统模型分析445.2PID控制策略455.3结晶器液位控制仿真实验及结果46I5.4智能化液位控制策略简介48第六章结晶器钢水液位现场总线控制系统的工程实现5

3、06.1可编程控制器概述506.2下位机系统设计506.3STEP7程序编制526.4WinCC监控软件介绍57第七章结束语607.1小结607.2展望60参考文献（References）61I结晶器钢水液位现场总线控制系统摘要结晶器液位是钢铁连铸生产中极为重要的工艺参数，直接关系到铸钢的品质和生产安全，本文针对某钢厂连铸设备结晶器对象，设计研发一套基于SIMATICS7300PLC的PROFIBUSDP现场总线液位控制系统，以实现对结晶器液位的稳定可靠控制，保证连铸生产工艺质量，同时为整套连铸控制系统信息集成提供便捷的总线集成接口。本结晶器液位控制系统，采用SIMATICS731

4、4C-2DPPLC为PROFIBUSDP总线主站控制器，以钢水液位检测系统为DP智能检测从站，其间实现总线通信，以塞棒与电动伺服缸为执行机构，构建一套SISO闭环负反馈控制系统，实现钢水液位值的实时检测与控制。文中针对高温钢水液位检测问题，在比较多种检测方案的基础上，提出涡流检测方案，进行了传感器信号模拟调理与数据采集系统的设计与研究，完成了一套完整的电涡流钢水液位检测系统，该系统实现了钢水液位的线性测量，并提供RS485与4~20mA两种标准输出信号。继而针对这两种标准信号，以SIEMENSSPC3ASIC为核心，完成一整套PROFIBUSDP智能从站接口硬件电路与软件系统设计，

5、从而实现结晶器钢水液位检测PROFIBUSDP智能总线从站功能。同时，文中针对液位控制系统各环节对象进行了机理建模研究，采用常规PID算法对系统进行了Simulink仿真实验，为改善结晶器液位控制中PID策略的某些问题提出了理论研究方向。最后，采用S7300PLC编程组态软件STEP7，进行了结晶器液位总线控制系统的硬件组态和软件控制程序编制，完成了该系统的工程应用实现，达到了要求的控制效果，并提出了使用上位机监控组态软件WinCC实现上位机监控系统的设计方法。关键词：结晶器，PLC，PROFIBUS，SPC3，电涡流，PID61Moldsteellevelfieldbuscont

6、rolsysteAbstractMouldlevelisanimportantparameterinthecontinuoussteelslabcastingprocess,whichisdirectlyrelatedtothequalityofthesteelandthesafetyofproduction.Thispaperdesignsanddevelopsasetofmouldlevelcontrolsystembasedonfieldbustorealizethesteadyandreliablecontrolonthemouldlevelsoastoensurethep

7、rocessqualityandprovideaconvinientinterfaceofthefieldbus-integrationfortheintegrationofthewholesysteminformation.ThissystemusesSIMATICS7314C-2DPPLCasthemainstationcontrollerofthePROFIBUSDPfieldbusandintelligentlydetectstheslavestationwi