自動化網(wǎng)絡控制技術在冶金工業(yè)綜合控制中的應用

閆新宏

（萊鋼集團自動化部,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、化學腐蝕等危險，因此，自動化控制技術得到了廣泛應用，自動化控制技術的應用促進了冶金行業(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，冶金自動化技術的應用發(fā)揮著越來越重要的作用。與此同時，我們還要看到，我國的冶金行業(yè)自動控制網(wǎng)絡的應用還處于起步階段，與國外的先進生產(chǎn)技術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，先進科學的自動化技術的進一步推廣應用，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)絡控制技術在冶金工業(yè)綜合控制中的的應用現(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，自動化控制技術已經(jīng)在冶金行業(yè)得到了普遍應用，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，先進的、自動化程度更高、安全保障更可靠的網(wǎng)絡自動化控制技術的應用，在很多企業(yè)內部還未普遍推廣，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)絡控制技術的應用現(xiàn)狀是：

1.1 基礎自動化系統(tǒng)的應用

冶金行業(yè)在基礎控制方面已經(jīng)全面普及了計算機控制，形成了以現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等技術為代表的集中控制自動化應用系統(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，在連鑄結晶器液位控制、電爐電極升降控制、加熱爐燃燒控制、軋機軋制力控制等方面已經(jīng)初步推廣應用智能控制和先進控制手段，并取得了一定的成效；用于安全生產(chǎn)、回路控制、能源計量等相關的溫度、壓力、流量、重量等數(shù)據(jù)信號的檢測設備儀表都配備比較齊全。例如高爐爐缸渣鐵液位、連續(xù)鑄鋼過程的結晶器鋼坯拉漏預報等軟測量技術的應用；但是從總體上來看，偏重于信息集成和事務處理方面應用，在決策支持和動態(tài)管理控制方面的應用還未達到有效發(fā)揮。

1.2 過程控制系統(tǒng)的應用，隨著計算機技術的發(fā)展，計算機過程控制系統(tǒng)在冶金行業(yè)有了較大的普及

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

1.3 企業(yè)信息化系統(tǒng)的應用

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)資源計劃（ERP）、供應鏈管理系統(tǒng)（SCM）、客戶關系管理（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容，使企業(yè)管理更直觀化、科學化。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)的質量分析技術、客戶服務知識庫等方面，取得了顯著成果。

冶金工業(yè)在自動化網(wǎng)絡控制技術應用中存在的問題：

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

(2)由于冶金過程的復雜性，數(shù)學模型的適應性差，使得很多國外引進的先進設備在使用過程中性能不能很好地發(fā)揮，基于數(shù)學模型、智能技術的過程計算機控制系統(tǒng)的應用，其穩(wěn)定性和推廣普及都需要一個較長的過程。

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

2 自動化網(wǎng)絡控制技術在冶金工業(yè)綜合控制中的的應用

冶金行業(yè)電氣自動化技術的應用，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的操作、控制和監(jiān)視，自動檢測設備的狀態(tài)、發(fā)出擬定的報警信號、執(zhí)行自動操作等任務，能夠在無人(或少人)直接參與的情況下，按設定的計劃或程序自動地進行運轉。按功能層次，冶金自動化系統(tǒng)可分為基礎自動化系統(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個層面：

(1)冶金基礎自動化系統(tǒng),其中，PLC是最基礎的自動化控制系統(tǒng)。PLC和DCS、工業(yè)控制計算機是現(xiàn)場自動化控制設備，PLC具有回路控制功能，DCS是改善順序控制功能的，與工業(yè)控制計算機一起，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)實現(xiàn)了冶金流程的全息集成控制，在協(xié)調工序作業(yè)、質量跟蹤、在線監(jiān)測等方面的廣泛應用，構成了自動化控制系統(tǒng)的核心部分。

(3)過程控制系統(tǒng)中的應用，主要包括繼電器和傳感器的自動控制應用。隨著設備自動化程度的提高，以數(shù)字式計算機為基礎的微機繼電保護在冶金自動化控制中廣泛應用，它實際上是一種智能單片機，造價低廉，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系列的裝置來保護測控產(chǎn)品的應用，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用，實現(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方面，實現(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)中能夠實現(xiàn)冶金流程的全息集成，進行管理-計劃-生產(chǎn)-控制縱向信息集成，將生產(chǎn)的實時數(shù)據(jù)進行采集管理，并利用數(shù)據(jù)挖掘技術為管理者提供決策支持；計算機全流程模擬采用仿真技術和多媒體技術，并結合力學技術進行虛擬工廠運行模擬設計，通過人機交換，實現(xiàn)組織優(yōu)化、流程設計和新產(chǎn)品開發(fā)；提升冶金制造智能，在質量管理、在線監(jiān)測、故障診斷、生產(chǎn)調度方面達到了動態(tài)管理，能夠降低生產(chǎn)成本；并通過信息化管理實現(xiàn)能源管理和優(yōu)化、實時性能管理、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、經(jīng)營管理各方面創(chuàng)新奠定堅實的核心知識和規(guī)律性的認識基礎。

3 結語

我國冶金自動化技術在近幾年取得了很大的進步，有力地推動了我國冶金工業(yè)的快速發(fā)展，在提高質量、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)濟效益。實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的優(yōu)化和高品質化，從而提高了我國冶金工業(yè)的經(jīng)濟效益和綜合競爭力。但是與國外的先進技術相比，我國冶金企業(yè)的自動化網(wǎng)絡控制技術的發(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，冶金自動化技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，冶金自動化技術，2006,6

[2]伊棟，郭樹珂，自動化網(wǎng)絡控制技術在冶金工業(yè)綜合控制中的應用，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)中的應用，機械管理開發(fā)，2009,10