本发明属于转底炉温度控制技术领域，具体涉及一种转底炉烘炉温度自动控制方法。
背景技术：
把铁矿粉（或红土镍矿、钒钛磁铁矿、硫酸渣或冶金粉尘、除尘灰、炼钢污泥等）经配料、混料、制球和干燥后的含碳球团加入到环形炉膛和可转动的炉底的转底炉中，根据工艺要求在1250 ～1650℃之间合适的炉膛温度下，在随着炉底旋转一周的过程中，铁矿被碳还原出来。
转底炉在停炉后一段时间再次启炉进行铁矿还原之前，通常要进行烘炉。通过分阶段加热升温、恒温烘烤，蒸发出耐火材料中的游离水和结晶水，以免在开工时由于炉温上升太快，水份大量膨胀造成炉体胀裂、鼓泡或变形甚至炉墙倒塌，影响转底炉炉墙的强度和使用寿命。烘炉的升温曲线一般根据当时、当地的气候条件等因素来确定，通常一次烘炉要十天左右。
由于烘炉时间长，升温、恒温阶段多，且转底炉一般分为预热区、中温区、高温一、二、三区等多个区域，各个区域有独立的燃气调节阀、空气调节阀、燃气流量计和空气流量计，温度控制相对独立，而烘炉时不同区的温度要求需要跟升温曲线一致，这样长时间、多阶段、多区域温度控制给操作人员带来很大的不便。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供一种转底炉烘炉温度自动控制方法，实现全阶段的烘炉温度的自动控制，投运简单，避免频繁持续的操作，可以极大的减少劳动强度；并且易于在原有系统中升级改造而实现，不需要额外的硬件开发和采购的成本。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种转底炉烘炉温度自动控制方法，包括以下步骤：
1）将所述转底炉分为不同的温度区，使用烘炉曲线控制器设置每个所述温度区内不同阶段对应温度、持续时间的烘炉曲线；
2）调用所述不同阶段对应的PID参数，使用温度PID控制器对烘炉温度进行控制；
3）当温度PID控制器输出值大于双交叉限幅控制器的上限输出或者小于其下限输出时，自动切换至双交叉限幅控制器来控制温度。
进一步，所述双交叉限幅控制器设置于所述温度区内，所述双交叉限幅控制器的输入变量为期望温度和空煤比，输出变量为空气调节阀和燃气调节阀的阀门开度信号，并控制设置于所述温度区内的空气调节阀和燃气调节阀的开度。
进一步，使用烘炉温度自动控制器协调所述双交叉限幅温度控制器、烘炉曲线控制器和温度PID控制器；
所述烘炉温度自动控制器包括：PLC和WinCC界面，所述PLC内含有控制程序。
进一步，在所述PLC中内建立FB101功能块，在所述FB101功能块中建立双交叉限幅程序块，所述双交叉限幅程序块满足关系式：B=FA*(1+K2)/N，D=FA*(1-K1)/N，F=(1+K4)*FF，H=(1-K3)*FF，其中，
A为所述温度区实际温度和期望温度进入温度PID控制器运算的输出值，FA为实际空气流量值，FF为实际燃气流量值，N为空煤比；
B为不出现过氧燃烧时，燃料流量的下限值；D为不出现缺氧燃烧时，燃料流量的上限值；H为不出现缺氧燃烧时，空气流量的下限值；F为不出现过氧燃烧时，空气流量的上限值；
所述双交叉限幅控制器包括：煤气回路高选器C，空气回路高选器K，煤气回路低选器E，空气回路低选器G，其中，
C=MAX(A,D)，E=MIN(C,B)，G=MIN(A,F)，K=MAX(G, H)
MAX(A,D)表示A和D中的最大值，MIN(C, B)表示C和B中的最小值。
进一步，在所述PLC中建立FB102功能块，在所述FB102功能块中建立温度PID控制程序块，用于控制温度PID控制器。
进一步，在所述PLC内建立FC102功能块，在所述FC102功能块中建立烘炉温度自动控制程序块，所述烘炉温度自动控制程序块根据所述WinCC界面投入烘炉自动控制程序的命令来组织和协调双交叉限幅程序块、烘炉温度PID控制程序块和烘炉曲线控制程序块运行。
进一步，在所述PLC内建立DB101数据块，在所述DB101数据块中存入不同的所述温度区的不同阶段所对应的PID参数值和空煤比值。
进一步，在所述PLC内建立FC101功能块，所述FC101功能块中建立烘炉曲线控制程序块，所述烘炉曲线控制程序块用于定义烘炉曲线。
进一步，所述烘炉曲线控制器包括多个温度传送单元和定时器，多个所述定时器分别对应烘炉曲线不同阶段的持续时间，所述温度传送单元将用户在所述WinCC界面上设置的不同阶段的烘炉期望温度传送给所述温度PID控制器。
进一步，所述烘炉温度自动控制器的CPU为315-2PN/DP。
本发明的有益效果在于：实现全阶段的烘炉温度的自动控制，投运简单，避免频繁持续的操作，可以极大的减少劳动强度；并且易于在原有系统中升级改造而实现，不需要额外的硬件开发和采购的成本。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，本发明提供了转底炉烘炉温度自动控制方法，包括以下步骤：
1）将所述转底炉分为不同的温度区，使用烘炉曲线控制器设置每个所述温度区内不同阶段对应温度、持续时间的烘炉曲线；
2）调用所述不同阶段对应的PID参数，使用温度PID控制器对烘炉温度进行控制；
3）当温度PID控制器输出值大于双交叉限幅控制器的上限输出或者小于其下限输出时，自动切换至双交叉限幅控制器来控制温度。
根据本发明的具体实施例，使用烘炉温度自动控制器协调所述双交叉限幅温度控制器、烘炉曲线控制器和温度PID控制器；所述烘炉温度自动控制器包括：PLC和WinCC界面，所述PLC内含有控制程序，所述烘炉温度自动控制器的CPU为315-2PN/DP。
根据本发明的具体实施例，所述烘炉曲线控制器包括多个温度传送单元和定时器，多个所述定时器分别对应烘炉曲线不同阶段的持续时间，所述温度传送单元将用户在所述WinCC界面上设置的不同阶段的烘炉期望温度传送给所述温度PID控制器
根据本发明的具体实施例，所述双交叉限幅控制器设置于所述温度区内，所述双交叉限幅控制器的输入变量为期望温度和空煤比，输出变量为空气调节阀和燃气调节阀的阀门开度信号，并控制设置于所述温度区内的空气调节阀和燃气调节阀的开度。
在投入烘炉程序后，烘炉温度自动控制器根据转底炉各个温度区的实时温度，按照烘炉曲线控制器要求的阶段，协调温度PID控制器调用不同的PID参数，对烘炉温度和烘炉时间进行控制。正常情况下，温度PID控制器起作用，温度按烘炉曲线要求上升。当出现异常情况时，比如当煤气热值波动较大或者空气流量波动较大时，烘炉PID控制器不足以稳定控制各个区的温度时，双交叉限幅温度控制器起作用，以保证稳定燃烧，转底炉各个区的温度按烘炉曲线要求上升。
实施例一
转底炉通过西门子CPU 315-2 PN/DP的PLC和WinCC来控制的，在PLC内编制程序，结合WinCC来实现烘炉温度的自动控制。由于转底炉温度区比较多，各个温度区的控制类似，这里仅以中温区的烘炉温度自动控制方法为例来说明。
首先在PLC内建立FB101功能块，在FB101中编写双交叉限幅程序块，烘炉温度自动控制程序来调用该程序。所述双交叉限幅控制器包括：煤气回路高选器C，空气回路高选器K，煤气回路低选器E，空气回路低选器G，FB101关键程序段对应两个高选器和两个低选器，同时设置实际中温区温度和期望温度进入温度PID控制器运算输出值为A；实际空气流量值为FA；实际燃气流量值为FF；空煤比为N；不出现过氧燃烧时，燃料流量的下限值为B；不出现缺氧燃烧时，燃料流量的上限值为D；不出现缺氧燃烧时，空气流量的下限值为H；不出现过氧燃烧时，空气流量的上限值为F；与转底炉相关参数K1、K2、K3、K4都暂取0.08。
以上参数有以下关系：B=FA*(1+K2)/N；D=FA*(1-K1)/N；F=(1+K4)*FF；H:=(1-K3)*FF。
C=MAX(A,D)，E=MIN(C,B)；G=MIN(A,F)；K=MAX(G, H)。其中，MAX(A,D)表示A和D中大的那个值，MIN(C, B)表示C和B中小的那个值，其他同理。
然后，在PLC内建立FC101功能块，在FC101功能块中编写烘炉曲线控制程序。中温区烘炉曲线控制程序有10个温度传送单元和10个定时器构成。10个温度传送单元用来把用户在WinCC画面上设置的不同阶段的烘炉期望温度传送给烘炉温度自动控制程序。10个定时器分别命名为定时器1～10，对应转底炉烘炉曲线的10个阶段。定时器的时间可以在WinCC画面中设置。
再在PLC内建立FB102功能块，在FB102中编写烘炉温度PID控制程序块，烘炉温度自动控制程序来调用该程序。烘炉温度PID控制程序主要用于控制温度PID控制器、空气调节阀PID控制器和煤气调节阀PID控制器。
再在PLC内建立FC102功能块，在FC102中编写烘炉温度自动控制程序。烘炉温度自动控制程序根据WinCC画面投入烘炉自动控制程序的命令来组织和协调双交叉限幅程序块、烘炉温度PID控制程序块和烘炉曲线控制程序运行。
在PLC内建立DB101数据块，在DB101中存入中温区10个阶段对应的PID参数值和空煤比值。
当在WinCC画面中按下投入烘炉温度自动控制程序命令后，该程序协调烘炉曲线控制程序触发定时器1开始计时，同时触发BOOL型标识变量Flag1。当定时器1结束定时的时刻，触发定时器2开始定时，同时触发BOOL型标识变量Flag2。依次类推，触发其余定时器和BOOL型标识变量。
烘炉温度自动控制程序检测到Flag1信号后，在DB101中调用中温区第一个阶段对应的PID参数值，并赋值给烘炉温度PID控制程序块，该程序按第一个阶段烘炉要求升温。当温度自动控制程序检测到Flag2信号后，在DB101中调用中温区第二个阶段对应的PID参数值，并赋值给烘炉温度PID控制程序块，该程序按第二个阶段烘炉要求恒温。依次类推，直到完成整个烘炉过程。
整个烘炉过程中，通过煤气回路高选器C，空气回路高选器K，煤气回路低选器E，空气回路低选器G四个选择器，程序自动选择以中温区烘炉温度PID控制程序块控制或者以中温区双交叉限幅控制程序块控制空气调节阀和燃气调节阀阀门开度来控制温度。如果遇到煤气热热值波动太大或其他原因导致中温区温度PID控制器输出值大于中温区双交叉限幅控制程序上上限输出或者小于其下限输出时，程序自动切换到中温区双交叉限幅控制程序块来控制温度，以保证系统烘炉的稳定。
综上所述本发明的一种转底炉烘炉温度自动控制方法，实现全阶段的烘炉温度的自动控制，投运简单，避免频繁持续的操作，可以极大的减少劳动强度；并且易于在原有系统中升级改造而实现，不需要额外的硬件开发和采购的成本。。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个 或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。