冶金工業(yè)中自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)分析

左小峰

（中冶華天南京工程技術(shù)有限公司 江蘇南京 210019）

冶金工業(yè)中自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)分析

左小峰

（中冶華天南京工程技術(shù)有限公司 江蘇南京 210019）

在工業(yè)生產(chǎn)中，網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)用范圍很廣。網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)種類不斷增長(zhǎng)，日益繁多，如分布式總線、工業(yè)以太網(wǎng)、內(nèi)存影像網(wǎng)等。在網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)各方面不斷進(jìn)步的同時(shí)，它也引起了許許多多的問(wèn)題。在這種情況下，我們?cè)撊绾芜x擇適合自己的網(wǎng)絡(luò)資源，本文主要分析并討論在冶金中的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，從而有利于最大程度發(fā)揮自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在冶金中的作用。

冶金；自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)；應(yīng)用

如今的各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自己的自動(dòng)化體系，冶金產(chǎn)業(yè)也有自己的自動(dòng)化系統(tǒng)。冶金生產(chǎn)分為煉鋼、連鑄、煉鐵、燒結(jié)等環(huán)節(jié)，每個(gè)車間都包含眾多生產(chǎn)中的環(huán)節(jié)，所以自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應(yīng)用是必不可少的。整個(gè)冶金工業(yè)系統(tǒng)中，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理到生產(chǎn)環(huán)節(jié)控制，再到冶金公司的管理層級(jí)，每一層所需要的網(wǎng)絡(luò)控制都包含了眾多不同種類的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。所以，在冶金工業(yè)中，應(yīng)該發(fā)揮各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化控制技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，從而最大程度地促進(jìn)生產(chǎn)，促進(jìn)冶金行業(yè)的發(fā)展。

1 冶金工業(yè)與主要自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)

1.1 冶金工業(yè)與自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的關(guān)系

自從發(fā)現(xiàn)了冶金煉銅的方法，人類文明得到了巨大的發(fā)展，冶金對(duì)于工業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。隨著冶金技術(shù)的逐漸發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)用于冶金行業(yè)，推動(dòng)了冶金行業(yè)的前進(jìn)，提高了生產(chǎn)效率。

因?yàn)槎噍S運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)要求有較好的同步性能，然而在節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式和信號(hào)采樣方式等方式中仍然存在很多問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，我國(guó)在工業(yè)生產(chǎn)中建立了自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)化多軸控制系統(tǒng)。

1.2 主要自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)

現(xiàn)代冶金自動(dòng)化系統(tǒng)包括過(guò)程控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)、企業(yè)信息化系統(tǒng)及區(qū)域生產(chǎn)控制及綜合業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)四個(gè)系統(tǒng)。[1]在冶金的自動(dòng)化系統(tǒng)中，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)不盡相同，因此不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)中使用的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)也不同，例如自愈環(huán)網(wǎng)、上位控制系統(tǒng)、通訊方式等。自愈環(huán)網(wǎng)的主要構(gòu)成部分有上位通訊和數(shù)據(jù)交換，主PLC站、主控制操作站和新型MOXA職能交換機(jī)是它的各個(gè)站點(diǎn)，它能夠保障網(wǎng)絡(luò)的安全性能，并且確認(rèn)MAC地址以及IP地址是否做到在任意一個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)上都有設(shè)置，除此以外還能綁定其他的在線設(shè)備的IP地址，它主要利用了交換機(jī)的管理功能的原理。到了燒結(jié)生產(chǎn)的過(guò)程就會(huì)主要運(yùn)用工業(yè)以太網(wǎng)、MB+通訊功能、Peercop通訊等通訊方式，在運(yùn)用這各個(gè)通訊方式時(shí)必須能夠確保PLC通訊的穩(wěn)定，還要確保HMI服務(wù)器、MP7服務(wù)器、控制模型和PLC之間的數(shù)據(jù)互換速率不發(fā)生變化。

在冶金過(guò)程中應(yīng)用最廣泛的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就是工業(yè)以太網(wǎng)，工業(yè)以太網(wǎng)有很多種結(jié)構(gòu)，主要有樹形結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)等，集線器、交換機(jī)、路由器等常常用于連接以太網(wǎng)接口設(shè)備和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。大多數(shù)情況下使用冗余系統(tǒng)和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，這是因?yàn)檫@種網(wǎng)絡(luò)體系穩(wěn)定性高，可靠性好。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中主要有PLC與PLC之間、PLC與HMI之間兩種通訊方式，工業(yè)以太網(wǎng)具有實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、可靠性、確定性等優(yōu)勢(shì)，能在極大程度上適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需求。上位控制服務(wù)器在上位控制系統(tǒng)中得到較多應(yīng)用，它能夠整合其他上位服務(wù)器。所以在燒結(jié)時(shí)，運(yùn)用上位控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)操作終端監(jiān)控幾臺(tái)燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)，很好地提高了生產(chǎn)的安全性。為了使上位系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中保持穩(wěn)定，在系統(tǒng)中可以對(duì)服務(wù)器標(biāo)簽進(jìn)行精簡(jiǎn)和優(yōu)化。將不必要的標(biāo)簽清除就能夠立即實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的降低，減輕了服務(wù)器負(fù)擔(dān)，服務(wù)器的運(yùn)行效率會(huì)出現(xiàn)顯著提高。另外，為了保證上位系統(tǒng)穩(wěn)定，還可以在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)用雙服務(wù)器的運(yùn)行方式。

2 自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在冶金中的應(yīng)用

自動(dòng)化有著自己顯著的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)沒(méi)有控制作用和有控制作用下的AAE比較結(jié)果可以看出控制的效果是顯著的，見表1。

除此以外，用了控制技術(shù)的預(yù)測(cè)均方差也有優(yōu)勢(shì)，見表2。

表1 平均絕對(duì)誤差比較

表2 預(yù)測(cè)均方差及最大絕對(duì)誤差比較

高爐生產(chǎn)中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有很多方面，主要包含基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)、過(guò)程控制化系統(tǒng)和管理系統(tǒng)?；A(chǔ)自動(dòng)化體系主要由控制生產(chǎn)中各操作參數(shù)，控制原料以及控制水和造水處理的輔助系統(tǒng)等構(gòu)成。處理噴煤過(guò)程出渣鐵的數(shù)據(jù)、原料的稱量裝入等是過(guò)程控制化系統(tǒng)的主要內(nèi)容。管理系統(tǒng)則涵蓋了控制質(zhì)量的管理、控制生產(chǎn)成本與運(yùn)行狀況等。除此以外，高爐生產(chǎn)同樣離不開各種數(shù)模，也不能缺少生產(chǎn)中的檢測(cè)儀表。在早期冶金過(guò)程中，高爐生產(chǎn)中逐漸出現(xiàn)信息技術(shù)，從而以其極大的優(yōu)勢(shì)替代了原始工業(yè)生產(chǎn)方式，進(jìn)而做到了高爐的自動(dòng)化生產(chǎn)。高爐冶煉過(guò)程在發(fā)展過(guò)程中急需出現(xiàn)自動(dòng)化體系來(lái)提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。這時(shí)就出現(xiàn)了自動(dòng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。高爐冶煉中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得以建立的理論基礎(chǔ)是煉鐵工藝流程。[2]最初，人們把眾多高爐儀表改為計(jì)算機(jī)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在高爐煉鐵中的運(yùn)用，這一做法有有效地實(shí)現(xiàn)了集中控制高爐工藝參數(shù)。后來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和冶煉行業(yè)的不斷進(jìn)步，專業(yè)人士創(chuàng)造出更多自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)并且使用多網(wǎng)絡(luò)協(xié)同控制技術(shù)，用不同種自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在不同階段對(duì)高爐冶煉的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理，自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)高爐情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而增多對(duì)煉造過(guò)程的了解，有利于對(duì)技術(shù)的不斷提高與更新。大大深化了計(jì)算機(jī)在高爐煉造中的應(yīng)用。

3 結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)生產(chǎn)中的各種控制技術(shù)都在不斷發(fā)展與完善，同時(shí)，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)各方面的的要求不斷增高。而冶金產(chǎn)業(yè)作為工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)支柱，生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，環(huán)節(jié)眾多，所以在冶金產(chǎn)業(yè)中實(shí)行自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是很有必要的。如今，網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)各方面都在不斷發(fā)展，技術(shù)種類也日益增多，冶金過(guò)程中，在不同階段應(yīng)該選擇最合適的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，提高生產(chǎn)的效率和生產(chǎn)效果，促進(jìn)工業(yè)發(fā)展，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)向前不斷進(jìn)步。

[1]梁日華.對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)在冶金自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行探討[J].中國(guó)科技博覽，2014（26）.

[2]張雨兵.多網(wǎng)絡(luò)協(xié)同控制技術(shù)在冶金自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2013（12）.

TP273

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1004-7344（2016）32-0282-01

2016-10-24