閆新宏

（萊鋼集團(tuán)自動化部,山東萊蕪,271104）

0 前言

冶金工業(yè)的生產(chǎn)過程繁雜，生產(chǎn)工藝具有高溫、化學(xué)腐蝕等危險(xiǎn)，因此，自動化控制技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，自動化控制技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了冶金行業(yè)的發(fā)展。我國已連續(xù)4年成為世界鋼材產(chǎn)量的第一大國，冶金自動化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮著越來越重要的作用。與此同時(shí)，我們還要看到，我國的冶金行業(yè)自動控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用還處于起步階段，與國外的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)相比還有很大的差距，也存在著一些問題，這對于我國走新型工業(yè)化道路的要求，還有一定的距離。在冶金行業(yè)的生產(chǎn)中，先進(jìn)科學(xué)的自動化技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，是提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)效益，保證安全生產(chǎn)的必由之路。

1 自動化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在冶金工業(yè)綜合控制中的的應(yīng)用現(xiàn)狀和存在問題

我國的冶金工業(yè)自動化生產(chǎn)經(jīng)歷了很長的一段過程，雖然，自動化控制技術(shù)已經(jīng)在冶金行業(yè)得到了普遍應(yīng)用，但是由于傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的影響，加上企業(yè)資金投入的限制，先進(jìn)的、自動化程度更高、安全保障更可靠的網(wǎng)絡(luò)自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，在很多企業(yè)內(nèi)部還未普遍推廣，這些都制約著我國冶金行業(yè)的發(fā)展水平。我國的冶金工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀是：

1.1 基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

冶金行業(yè)在基礎(chǔ)控制方面已經(jīng)全面普及了計(jì)算機(jī)控制，形成了以現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)為代表的集中控制自動化應(yīng)用系統(tǒng)，基本上取代了傳統(tǒng)的模擬控制和分布控制系統(tǒng)；重要回路控制的控制算法普遍采用PID算法，例如，在連鑄結(jié)晶器液位控制、電爐電極升降控制、加熱爐燃燒控制、軋機(jī)軋制力控制等方面已經(jīng)初步推廣應(yīng)用智能控制和先進(jìn)控制手段，并取得了一定的成效；用于安全生產(chǎn)、回路控制、能源計(jì)量等相關(guān)的溫度、壓力、流量、重量等數(shù)據(jù)信號的檢測設(shè)備儀表都配備比較齊全。例如高爐爐缸渣鐵液位、連續(xù)鑄鋼過程的結(jié)晶器鋼坯拉漏預(yù)報(bào)等軟測量技術(shù)的應(yīng)用；但是從總體上來看，偏重于信息集成和事務(wù)處理方面應(yīng)用，在決策支持和動態(tài)管理控制方面的應(yīng)用還未達(dá)到有效發(fā)揮。

1.2 過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)在冶金行業(yè)有了較大的普及

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在鋼鐵工業(yè)中應(yīng)用中計(jì)算機(jī)過程控制的普及率，高爐約達(dá)59.3%，轉(zhuǎn)爐約達(dá)57.4%，連鑄約達(dá)62.0%。智能控制系統(tǒng)也得到了應(yīng)用推廣，如：電爐供電曲線優(yōu)化、連鑄冷水優(yōu)化設(shè)定、智能鋼包精煉爐控制系統(tǒng)、軋機(jī)智能過程參數(shù)設(shè)定等等。

1.3 企業(yè)信息化系統(tǒng)的應(yīng)用

企業(yè)信息化管理是工業(yè)化生產(chǎn)的必然需求，對于推動企業(yè)綜合管理水平的提升具有重要作用。如企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)（SCM）、客戶關(guān)系管理（CRM）、企業(yè)流程重組（BPR）等系統(tǒng)軟件，使生產(chǎn)線的MES和產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)在企業(yè)管理中發(fā)揮了巨大作用，提高了管理效率，省卻了很多人工繁瑣工作內(nèi)容，使企業(yè)管理更直觀化、科學(xué)化。企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)倉庫在綜合數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)、基于數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析技術(shù)、客戶服務(wù)知識庫等方面，取得了顯著成果。

冶金工業(yè)在自動化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)用中存在的問題：

(1)隨著資源缺乏的矛盾日益突出和能源結(jié)構(gòu)的不合理，推行高效、低耗、污染少的綠色清潔生產(chǎn)，淘汰落后的工藝設(shè)備，對我國的冶金行業(yè)來說還任重道遠(yuǎn)，很多大型設(shè)備還依賴進(jìn)口、新品種新產(chǎn)品自主創(chuàng)新不多，產(chǎn)品的技術(shù)保障體系不完善。因此，綜合運(yùn)用自動化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，進(jìn)行全程質(zhì)量跟蹤、物流跟蹤、成本在線控制、設(shè)備在線監(jiān)測，使這些自動化技術(shù)真正發(fā)揮作用還需要做大量的工作。

(2)由于冶金過程的復(fù)雜性，數(shù)學(xué)模型的適應(yīng)性差，使得很多國外引進(jìn)的先進(jìn)設(shè)備在使用過程中性能不能很好地發(fā)揮，基于數(shù)學(xué)模型、智能技術(shù)的過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，其穩(wěn)定性和推廣普及都需要一個(gè)較長的過程。

(3)自動化控制網(wǎng)絡(luò)的可靠性維護(hù)、數(shù)據(jù)診斷分析技術(shù)發(fā)展與先進(jìn)的智能自動化控制技術(shù)之間有一定的差距，制約著冶金行業(yè)的自動化控制技術(shù)的推廣與應(yīng)用。

2 自動化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在冶金工業(yè)綜合控制中的的應(yīng)用

冶金行業(yè)電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的操作、控制和監(jiān)視，自動檢測設(shè)備的狀態(tài)、發(fā)出擬定的報(bào)警信號、執(zhí)行自動操作等任務(wù)，能夠在無人(或少人)直接參與的情況下，按設(shè)定的計(jì)劃或程序自動地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。按功能層次，冶金自動化系統(tǒng)可分為基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)、企業(yè)信息化系統(tǒng)4個(gè)層面：

(1)冶金基礎(chǔ)自動化系統(tǒng),其中，PLC是最基礎(chǔ)的自動化控制系統(tǒng)。PLC和DCS、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是現(xiàn)場自動化控制設(shè)備，PLC具有回路控制功能，DCS是改善順序控制功能的，與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)一起，是冶金工業(yè)中的基本控制系統(tǒng)，發(fā)揮著重要的作用。

(2)冶金生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了冶金流程的全息集成控制，在協(xié)調(diào)工序作業(yè)、質(zhì)量跟蹤、在線監(jiān)測等方面的廣泛應(yīng)用，構(gòu)成了自動化控制系統(tǒng)的核心部分。

(3)過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要包括繼電器和傳感器的自動控制應(yīng)用。隨著設(shè)備自動化程度的提高，以數(shù)字式計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的微機(jī)繼電保護(hù)在冶金自動化控制中廣泛應(yīng)用，它實(shí)際上是一種智能單片機(jī)，造價(jià)低廉，靈活性高。在冶金供電系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)中，采用了例如RCS一9600CS系列的裝置來保護(hù)測控產(chǎn)品的應(yīng)用，可以靈活配置；而傳感器作為一種可以將感知的外界信息轉(zhuǎn)換成特定電信號的的檢測裝置，在處理信息的傳輸、存儲、顯示和記錄等方面的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了冶金工業(yè)的自動檢測和自動控制。傳感器包括的形式多種多樣，比如:壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器，在冶金工業(yè)中的壓力儀表控制、鍋爐溫度控制、水和蒸汽的流量中斷保護(hù)方面，實(shí)現(xiàn)了在冶金自動化的順序控制、過程控制、傳動控制以及運(yùn)動控制，提高了冶金自動化系統(tǒng)的性能。

(4)企業(yè)信息化系統(tǒng)是近些年來才剛發(fā)展起來的自動化控制系統(tǒng)，在冶金工業(yè)中能夠?qū)崿F(xiàn)冶金流程的全息集成，進(jìn)行管理-計(jì)劃-生產(chǎn)-控制縱向信息集成，將生產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集管理，并利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為管理者提供決策支持；計(jì)算機(jī)全流程模擬采用仿真技術(shù)和多媒體技術(shù)，并結(jié)合力學(xué)技術(shù)進(jìn)行虛擬工廠運(yùn)行模擬設(shè)計(jì)，通過人機(jī)交換，實(shí)現(xiàn)組織優(yōu)化、流程設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品開發(fā)；提升冶金制造智能，在質(zhì)量管理、在線監(jiān)測、故障診斷、生產(chǎn)調(diào)度方面達(dá)到了動態(tài)管理，能夠降低生產(chǎn)成本；并通過信息化管理實(shí)現(xiàn)能源管理和優(yōu)化、實(shí)時(shí)性能管理、知識管理和商業(yè)智能管理，為企業(yè)持續(xù)發(fā)展和生產(chǎn)、技術(shù)、經(jīng)營管理各方面創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的核心知識和規(guī)律性的認(rèn)識基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

我國冶金自動化技術(shù)在近幾年取得了很大的進(jìn)步，有力地推動了我國冶金工業(yè)的快速發(fā)展，在提高質(zhì)量、效率和安全性方面，起到了重要的作用，節(jié)省了大量的人力，降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的優(yōu)化和高品質(zhì)化，從而提高了我國冶金工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和綜合競爭力。但是與國外的先進(jìn)技術(shù)相比，我國冶金企業(yè)的自動化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展還有很多不足，需要我們繼續(xù)為冶金工業(yè)的發(fā)展做出不懈努力。

[1]孫彥廣，冶金自動化技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，冶金自動化技術(shù)，2006,6

[2]伊棟，郭樹珂，自動化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在冶金工業(yè)綜合控制中的應(yīng)用，信息通信，2013,4

[3]魏亞軍，工業(yè)以太網(wǎng)在冶金自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，機(jī)械管理開發(fā)，2009,10