冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)及發(fā)展路徑

李樹(shù)軒

（唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000）

近年來(lái)，大多數(shù)冶金企業(yè)開(kāi)始全面啟用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)冶金工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化和高效化進(jìn)程，有效提升整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)線的工作效率，進(jìn)而也促進(jìn)了電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)的迅速發(fā)展。換言之，冶金行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)模式備受關(guān)注，在科技水平飛速發(fā)展的推動(dòng)下，冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)也取得了長(zhǎng)足發(fā)展，在經(jīng)歷了很多變革之后，也取得了很多收獲，激發(fā)了冶金行業(yè)的生命力和發(fā)展活力。當(dāng)然，在整個(gè)電氣自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中，相關(guān)冶金企業(yè)在新的生產(chǎn)工藝研究以及新的技術(shù)開(kāi)發(fā)方面投入了很多心血，包括大量的物力和資金。但是，發(fā)掘更多自動(dòng)化控制技術(shù)或者進(jìn)一步革新現(xiàn)有技術(shù)，降低生產(chǎn)能耗，促進(jìn)生產(chǎn)效率最大化仍然是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，但也是當(dāng)下社會(huì)發(fā)展關(guān)注的研究熱點(diǎn)之一，這項(xiàng)技術(shù)的變革和創(chuàng)新對(duì)提升我國(guó)冶金行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益而言，也具有非常重要的作用。

1 冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的基本特點(diǎn)

20世紀(jì)80年代，冶金行業(yè)的電氣自動(dòng)化技術(shù)大多還是源于國(guó)外生產(chǎn)，引進(jìn)國(guó)內(nèi)主要是契合當(dāng)時(shí)冶金行業(yè)的發(fā)展，大多企業(yè)直接從國(guó)外引入控制系統(tǒng)后便直接投入生產(chǎn)過(guò)程中，從根本上講，這項(xiàng)技術(shù)算是基本流程型技術(shù)，主要還是用于滿足冶金行業(yè)的生產(chǎn)需求。到目前為止，在世界科學(xué)技術(shù)逐步發(fā)展的促進(jìn)下，冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)也得到了極大的提升，在使用過(guò)程中發(fā)掘了很多創(chuàng)新點(diǎn)，主要體現(xiàn)在應(yīng)用和創(chuàng)新這兩方面，對(duì)生產(chǎn)而言，冶金行業(yè)的生產(chǎn)工藝各式各樣且愈加精細(xì)，產(chǎn)品生產(chǎn)的連續(xù)性越來(lái)越強(qiáng)；另外，更多的技術(shù)融入自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā)中，例如物理技術(shù)和化學(xué)技術(shù)。這也激發(fā)了我國(guó)自主研發(fā)電氣自動(dòng)化技術(shù)的興趣，換言之，我國(guó)冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)從此產(chǎn)生了根本變化，而且后續(xù)研發(fā)過(guò)程中遇到的意外或者狀況，也讓生產(chǎn)者清晰地認(rèn)識(shí)到技術(shù)在生產(chǎn)中的重要作用是不可忽略的，這在冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷程中發(fā)生了歷史性的轉(zhuǎn)變。

除此之外，冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，主要是在于冶金行業(yè)所用的材料和冶金行業(yè)中涉及到的生產(chǎn)技術(shù)的革新，只有材料和生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到一定高的水平，才能保證冶金產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)品的質(zhì)量，二者水平越高，產(chǎn)品質(zhì)量就越好。因此，冶金行業(yè)從業(yè)人員務(wù)必要對(duì)該行業(yè)所需材料和生產(chǎn)技術(shù)有深入的了解和認(rèn)識(shí)，才能更好地制定后續(xù)生產(chǎn)計(jì)劃，使得冶金行業(yè)發(fā)展步入正軌，甚至領(lǐng)先于世界水平。

2 冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)

2.1 冶金檢測(cè)技術(shù)

冶金行業(yè)中最常用的原料有三種金屬，分別是鐵、鉻、錳。這三者金屬在生產(chǎn)過(guò)程中有明顯缺陷，造成廢渣、廢氣污染，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了惡性影響。電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)在冶金行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中能夠通過(guò)冶煉模型檢測(cè)原料生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣、廢氣等廢棄物；另一方面，如果能夠檢測(cè)出生產(chǎn)過(guò)程中還剩余的原料，再向系統(tǒng)控制中心發(fā)出回收令，從而實(shí)現(xiàn)原料的循環(huán)利用，降低冶金生產(chǎn)成本；綜合以上兩方面來(lái)看，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)冶金行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展而言具有積極作用，最大限度地控制廢棄物的產(chǎn)量，有效控制原料用量，綜合提升冶金生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)資源配置最優(yōu)化目標(biāo)。

2.2 PLC技術(shù)

自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分是電氣控制系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)很多，例如信息量大、調(diào)速便捷、控制力強(qiáng)、操作直觀等，是冶金工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的一大重要系統(tǒng)；而且電氣控制系統(tǒng)的組成主要分為三個(gè)部分，分別是PLC、觸摸屏、變頻器。目前，PLC技術(shù)發(fā)展已然成熟，抗干擾能力很強(qiáng)，另外，可靠性也很高，還具有維修方便、I/0接口模塊多樣化、性價(jià)比較高等多種優(yōu)勢(shì)，促使PLC電氣控制系統(tǒng)有效避免了傳統(tǒng)的繼電接觸器系統(tǒng)故障率較高、接線復(fù)雜以及擴(kuò)容難的問(wèn)題，能夠通過(guò)改變系統(tǒng)的程序或者個(gè)別參數(shù)實(shí)現(xiàn)連接簡(jiǎn)單、易維護(hù)的目的，同時(shí)利用光電隔離技術(shù)提高現(xiàn)場(chǎng)抗干擾力，加快運(yùn)行速度，提升整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。除此之外，PLC技術(shù)在開(kāi)關(guān)邏輯、閉環(huán)過(guò)程和運(yùn)行控制、數(shù)據(jù)處理、通信中有廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)通信技術(shù)和PLC技術(shù)的有機(jī)融合確保冶金行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行穩(wěn)定，不僅提高了該行業(yè)的自動(dòng)化水平，還使得冶金行業(yè)的發(fā)展更上一層樓。

2.3 傳感技術(shù)

傳感技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，一方面用于及時(shí)感知環(huán)境；另一方面用于傳遞環(huán)境內(nèi)信息，將其準(zhǔn)確傳達(dá)到指定系統(tǒng)，幫助從業(yè)人員掌握環(huán)境變化情況及環(huán)境特征。近年來(lái)，傳感技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用需求建立在傳感器內(nèi)溫度傳感器必須將信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式輸出，能夠?qū)崿F(xiàn)全面檢測(cè)爐體溫度的目的之上。

3 冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)的發(fā)展路徑

到目前為止，冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展也經(jīng)歷了很多困難，例如：我國(guó)冶金技術(shù)應(yīng)用具有局限性，還不夠全面；人工控制煉鋼終點(diǎn)造成冶金生產(chǎn)率大大降低；難以滿足市場(chǎng)需求，競(jìng)爭(zhēng)力低；冶金生產(chǎn)過(guò)程受人工因素影響，所得產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；生產(chǎn)成本較高等，導(dǎo)致電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用還不完善，尚不能保證企業(yè)的健康發(fā)展。因此，本文主要從以下幾個(gè)方面研究分析冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)的發(fā)展路徑。

3.1 提升集成控制水平

如今，冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化水平逐步發(fā)展，正處于挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存時(shí)期，如果能夠引入更高級(jí)的控制系統(tǒng)或新技術(shù)，便能進(jìn)一步提升冶金工業(yè)生產(chǎn)的準(zhǔn)確性和批量生產(chǎn)處理的能力，同時(shí)迅速提升整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的效率和自動(dòng)化水平；例如數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以淘汰傳統(tǒng)做法使得生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。

冶金生產(chǎn)過(guò)程的控制可由電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)的內(nèi)部集成系統(tǒng)操作。為了確定更加準(zhǔn)確的冶金架構(gòu)，需要深入研究仿真模擬技術(shù)，讓整個(gè)冶金生產(chǎn)流程更加順暢、簡(jiǎn)便；為了有效回收原料以及廢棄物，減少環(huán)境污染，必須提升電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)的水平；另外，如果想要更加有效地發(fā)揮檢測(cè)技術(shù)的作用，必須提升控制數(shù)據(jù)的有效性和水平，同時(shí)能及時(shí)反饋檢測(cè)結(jié)果并處理故障，避免出現(xiàn)不可控局面。綜上，提升集成控制水平對(duì)冶金生產(chǎn)過(guò)程具有重要意義。

3.2 優(yōu)化冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)服務(wù)

影響冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量的主要因素之一是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的服務(wù)水平。在實(shí)際冶金生產(chǎn)操作過(guò)程中，一般通過(guò)提升自動(dòng)化控制體系的先進(jìn)性保證零故障，主要涉及兩方面內(nèi)容，其一是銜接設(shè)備內(nèi)部軟硬件配套設(shè)施，改善操作系統(tǒng)；其二，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研融合，提高生產(chǎn)工藝水平。另外，還需改進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程中的每一個(gè)操作步驟，比如：引入節(jié)能技術(shù)，建立能量?jī)?yōu)化模型，縮短生產(chǎn)周期，進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率；引入連鑄技術(shù)，提升自動(dòng)化水平，促進(jìn)冶金行業(yè)發(fā)展。

3.3 提高信息化程度

冶金行業(yè)的安全性和穩(wěn)定性得益于信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，智能儀表、集中器以及各種模型技術(shù)等都有使用自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)，例如，MES、ERP系統(tǒng)。如今，云計(jì)算、虛擬化技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等信息技術(shù)日益發(fā)展壯大，相信不日便可對(duì)提升冶金行業(yè)的信息化發(fā)展提供新的方向。

3.4 實(shí)現(xiàn)能源管理控制一體化

如上述內(nèi)容可知，冶金行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中存在能耗較大的問(wèn)題，不能有效解決這一問(wèn)題的話會(huì)顯著阻礙整個(gè)行業(yè)的正向發(fā)展。如今，我國(guó)冶金行業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)由粗放型生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫?xì)化生產(chǎn)。如果在以后的發(fā)展進(jìn)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)能源管理控制一體化，將自動(dòng)化水平滲透在冶金行業(yè)各個(gè)方面，在很大程度上能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，促進(jìn)冶金行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.5 建立健全過(guò)程控制系統(tǒng)

建立健全過(guò)程控制系統(tǒng)，諸如將光電一體化技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和融合技術(shù)，運(yùn)用于系統(tǒng)參數(shù)閉環(huán)控制、工業(yè)產(chǎn)品的物流跟蹤體系以及產(chǎn)品質(zhì)量把控過(guò)程、或者檢測(cè)熔渣成分及鋼水純凈度、預(yù)報(bào)溫度、判斷尺寸組織參數(shù)等環(huán)節(jié)中，充分發(fā)揮各新興技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，保證冶金工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作正常，有效提升生產(chǎn)效率。

綜上，盡管電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用還不完善，其自身發(fā)展存在缺陷，尚不能保證企業(yè)的健康發(fā)展。但是，基于更高級(jí)的科技水平發(fā)展或者進(jìn)一步革新現(xiàn)有的技術(shù)，探究發(fā)展冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)的發(fā)展路徑，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的有效的發(fā)展角度考慮，冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)一定可以取得很大的進(jìn)步，未來(lái)也一定能夠有效實(shí)現(xiàn)冶金行業(yè)生產(chǎn)效率最大化以及能耗最小化的理想目標(biāo)，提升冶金行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及在整個(gè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中的重要性。

根據(jù)冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)可知，技術(shù)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)的關(guān)鍵途徑，也可以說(shuō)是其飛速健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)。革新技術(shù)、研究和尋找新的電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展路徑：提高集成控制水平、優(yōu)化冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)服務(wù)、提高信息化程度、實(shí)現(xiàn)能源管理控制一體化以及建立健全過(guò)程控制系統(tǒng)，一定可以激發(fā)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的生命力，激發(fā)其在冶金行業(yè)中的活力，進(jìn)而激活冶金行業(yè)，進(jìn)一步提高冶金行業(yè)的生產(chǎn)效率，降低資源損耗率，創(chuàng)造更高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，從而在一定程度上能夠促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的穩(wěn)步發(fā)展，同時(shí)反作用于各種科學(xué)技術(shù)，促使其具有極大的提升，再促進(jìn)電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)的正向發(fā)展，勢(shì)必會(huì)促使我國(guó)冶金行業(yè)的健康發(fā)展，使其早日步入世界先進(jìn)水平行列，處于領(lǐng)先水平，然后服務(wù)于其他國(guó)家及其他行業(yè)。