冶金工業(yè)中自動化儀表的應(yīng)用探究

劉漢金

（臨沂鋼鐵投資集團特鋼有限公司，山東臨沂 276624）

1 自動化儀表在冶金工業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢分析

在自動化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，儀表控制的自動化已經(jīng)成為其主要發(fā)展方向，通過與自動化控制技術(shù)的融合，使得儀表運行控制效率得到很大提升，具有多項直觀的技術(shù)優(yōu)勢。根據(jù)冶金工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)實踐來看，自動化控制技術(shù)在儀表中的應(yīng)用優(yōu)勢包括如下幾項。

（1）提高儀表監(jiān)測效率。自動化控制技術(shù)與儀表的結(jié)合形成了自動化儀表，在計算機中輸入相應(yīng)的程序，儀表就會按照這個程序運行，計算機在這個過程中作為儀表的監(jiān)控和發(fā)出指令的中心，通過計算機強大的計算與存儲能力，在很大程度上提高了儀表檢測的速率。儀表檢測速率是自動化儀表最明顯的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的儀表對比來看，自動化儀表能夠自動檢測所需要檢測的數(shù)據(jù)，并根據(jù)自動化程序完成相應(yīng)的操作，檢測速率大大提高[1]。

（2）提高儀表控制精準(zhǔn)性。自動化的儀表可以對儀表的檢測結(jié)果進行監(jiān)控，且能夠及時發(fā)現(xiàn)和修正錯誤的檢測數(shù)據(jù)，從而減少儀表的檢測誤差，提高儀表檢測的準(zhǔn)確率。在控制程序中輸入相應(yīng)的檢測數(shù)值，當(dāng)儀表所檢測的數(shù)值出現(xiàn)偏差時就會自動發(fā)現(xiàn)誤差并修正。與傳統(tǒng)的儀表相比，受到人為不穩(wěn)定因素的影響較小，從而在很大程度上提高了儀表檢測的準(zhǔn)確率，是自動化儀表的主要技術(shù)優(yōu)勢。

（3）提高控制與處理能力。傳統(tǒng)的儀表不能夠?qū)?fù)雜的工程進行檢測，只能簡單地監(jiān)測數(shù)據(jù)，但是自動化儀表因為與自動化技術(shù)、智能化技術(shù)相結(jié)合，借助計算機強大的計算能力，使自動化儀表能夠完成復(fù)雜的工程檢測工作。對于一些控制難度較高的系統(tǒng)，自動化儀表也有著很好的表現(xiàn)，通過自動化技術(shù)的應(yīng)用，自動化儀表能夠很好地處理和控制多項復(fù)雜的工作。

2 冶金工業(yè)中自動化儀表的主要功能分析

在冶金工業(yè)生產(chǎn)過程中，儀表是一項基礎(chǔ)設(shè)備，主要用于對各項生產(chǎn)參數(shù)進行監(jiān)測。但是傳統(tǒng)的儀表設(shè)備功能較為單一，儀表運行管理效果較差，在冶金工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模以及技術(shù)升級的背景下，傳統(tǒng)儀表無法滿足冶金工業(yè)生產(chǎn)要求，為此自動化儀表開始應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)儀表設(shè)備，自動化儀表的功能更加豐富，且性能更加強大，在冶金工業(yè)中的應(yīng)用效果更為良好。自動化儀表功能包括如下幾項。

（1）自動計算功能。自動化儀表中安裝有微型計算機，使得自動化儀表計算能力和數(shù)據(jù)信息處理能力得到了很大提高，從而使自動化儀表能夠處理更加復(fù)雜、更加龐大的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，且計算結(jié)果的準(zhǔn)確性得到了很大提高，對于冶金工業(yè)行業(yè)的發(fā)展起到了很大作用。在冶金工業(yè)生產(chǎn)測量工作方面，經(jīng)常會遇到線性化處理、自檢自校、測量數(shù)值和工程數(shù)值的轉(zhuǎn)換以及抗干擾方面的問題，通過自動化儀表中的微型計算機以及相應(yīng)的微處理單元能夠有效解決上述計算問題，不僅降低了冶金工業(yè)生產(chǎn)中硬件設(shè)施的負擔(dān)，自動化儀表還可以完成檢索、優(yōu)化等方面的工作，在計算功能方面的能力較為突出。

（2）編程功能。在計算機技術(shù)高速發(fā)展的背景下，計算機技術(shù)在多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在儀表中，使得自動化儀表可以編程，在儀表中加入了計算機軟件，這些軟件可以實現(xiàn)對于硬件邏輯電路的代替，從而使儀表的許多性能都得到了提高。同時，在相應(yīng)的控制電路中，還可以實現(xiàn)相關(guān)接口芯片的有效利用，可以使自動化儀表能夠?qū)?fù)雜的功能進行控制。將計算機軟件與自動化儀表相結(jié)合，可以使工業(yè)生產(chǎn)的硬件結(jié)構(gòu)簡化，通過自動化儀表編程的邏輯來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的常規(guī)電路和硬件，是自動化儀表的主要優(yōu)勢之一[2]。

（3）良好的記憶功能。傳統(tǒng)儀表所采用的電路是組合邏輯電路和時序電路，這種電路系統(tǒng)的記憶功能較為落后，記憶程度較低，只能夠?qū)δ承┨囟〞r刻的設(shè)備運行狀況進行基本且簡單記憶，而且隨著時間推移，儀表的工作狀態(tài)記憶也會發(fā)生相應(yīng)的改變，所以儀表之前所記錄的數(shù)據(jù)和信息就會被新信息所取代，所記憶的舊數(shù)據(jù)和信息就會消失，這對于冶金工業(yè)生產(chǎn)會產(chǎn)生不利影響。在微型計算機加入到自動化儀表之中，通過微型計算機強大存儲功能，可以對所有狀態(tài)下的信息和數(shù)據(jù)進行記憶，且不會因新的數(shù)據(jù)覆蓋而導(dǎo)致之前記憶的數(shù)據(jù)消失，可以實現(xiàn)記憶數(shù)據(jù)永久保存，而且對之前某一時刻只能對一種狀態(tài)進行記憶的情況，作出了相應(yīng)調(diào)整和改進，可以實現(xiàn)在同一時間段內(nèi)記憶多種數(shù)據(jù)[3]。

3 冶金工業(yè)中自動化儀表的具體應(yīng)用方式分析

通過上文分析可以明確，在冶金工業(yè)生產(chǎn)過程中，自動化儀表已經(jīng)取得全面應(yīng)用，通過采用具有自動化功能的儀表設(shè)備，能夠全面提升冶金工業(yè)生產(chǎn)效率，還能夠保障冶金工業(yè)生產(chǎn)安全，是推動冶金工業(yè)生產(chǎn)力進步的關(guān)鍵設(shè)備。結(jié)合部分冶金企業(yè)實踐生產(chǎn)經(jīng)驗來看，自動化儀表在應(yīng)用過程中，具體包括如下幾方面應(yīng)用方式。

3.1 自動化壓力儀表的應(yīng)用

壓力測量儀表在冶金工業(yè)作業(yè)中的應(yīng)用較為廣泛，主要是測量當(dāng)前作業(yè)環(huán)境中的壓力參數(shù)，從而保障生產(chǎn)作業(yè)安全。但是傳統(tǒng)壓力測量儀表在應(yīng)用過程中會出現(xiàn)一定的誤差問題，所以近些年來逐漸開始采用自動化壓力儀表，通過其計算功能對測量參數(shù)進行糾正，能夠提高測量結(jié)果準(zhǔn)確性。在自動化壓力測量儀表應(yīng)用過程中，需要對生產(chǎn)中不同介質(zhì)的壓力進行測量，所以為了保證測量誤差能夠得到控制，需要選擇合適的壓力測量儀表型號。例如，在針對濃度較高的氣體壓力測量中，自動化壓力測量儀表可以采用隔膜式儀表，或者可以通過彈簧管壓力儀表對其進行測量，這兩種儀表的精確度等級能夠?qū)y量誤差控制在1.5～2.5，從而能夠有效提高壓力測量結(jié)果準(zhǔn)確性。在通過具有標(biāo)準(zhǔn)信號輸出的壓力儀表時，可以通過將其與壓力變速器相結(jié)合，對于生產(chǎn)過程中的固體顆粒腐蝕介質(zhì)進行測量，采用法蘭膜片式壓力變速器，從而能夠?qū)ζ溥M行測量；如果生產(chǎn)過程中存在較大振動，則需要采用相應(yīng)的數(shù)字壓力變動器。通過對壓力測量器的科學(xué)選擇，能夠有效對冶金工業(yè)生產(chǎn)過程中的各項壓力參數(shù)進行測量，并且能夠提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，為冶金工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)方案調(diào)整提供科學(xué)的支持，是促進冶金工業(yè)生產(chǎn)效率和安全性提高的重要方式，自動化壓力測量儀表發(fā)揮著重要作用[4]。

3.2 自動化溫度監(jiān)測儀表的應(yīng)用

溫度作為冶金工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要生產(chǎn)參數(shù)，在冶金工業(yè)早期應(yīng)用的溫度儀表中，所采用的儀表不具有自動化功能，雖然能夠監(jiān)測冶金生產(chǎn)過程中的溫度情況，但是難以做到實時展現(xiàn)出生產(chǎn)環(huán)境的具體溫度。在冶金工業(yè)中，不同的溫度測量儀表具有不同工作原理，通過與自動化技術(shù)的結(jié)合，能夠提高溫度監(jiān)測效率，與自動化技術(shù)結(jié)合的溫度監(jiān)測儀表，能夠在溫度相對較高情況下實現(xiàn)對溫度參數(shù)的準(zhǔn)確測量；當(dāng)前冶金工業(yè)一般采用紅外測溫儀監(jiān)測儀表，或紅外發(fā)生率測量儀表、激光型傳感器以及輻射式溫度儀表等。這些自動化溫度測量儀表主要應(yīng)用在超高溫環(huán)境測量中，通過紅外、激光等獲取冶金生產(chǎn)過程中的實時溫度。在現(xiàn)代冶金工業(yè)生產(chǎn)過程中，一般會選擇激光型溫度傳感器，用于展現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場的實際溫度，同時結(jié)合自動化技術(shù)，能夠?qū)σ苯鸸I(yè)作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境溫度進行精準(zhǔn)測量，且實際溫度測量精度能夠達到1.0級。在超高溫環(huán)境下或者不能直接接觸時，傳統(tǒng)的金屬溫度測量儀表則不能使用。因此，在冶金生產(chǎn)的溫度測量工作中，需要選擇合適的自動化溫度測量儀表，實現(xiàn)對高溫溫度進行測量的目標(biāo)。在冶金工業(yè)的自動化溫度監(jiān)測儀表安裝過程中，必須做好安裝質(zhì)量控制工作，防止自動化溫度監(jiān)測儀表出現(xiàn)彎曲等現(xiàn)象，確保溫度自動化監(jiān)測儀表的安裝位置準(zhǔn)確，防止距離過大，否則會影響溫度測量準(zhǔn)確性。通過科學(xué)的安裝與管理，能夠有效提高自動化溫度儀表運行效果。

3.3 自動化計量儀表的應(yīng)用

在冶金工業(yè)生產(chǎn)過程中，氣體濃度監(jiān)測自動化儀表應(yīng)用較為頻繁，自動化儀表的型號選擇能夠直接影響各項數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，所以在選擇氣體濃度監(jiān)測自動化儀表時，需要保持科學(xué)嚴(yán)謹?shù)膽B(tài)度。例如，在金屬冶煉過程中，需要做好氣體監(jiān)測計量工作，確保生產(chǎn)過程中的氣體濃度處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。針對氣體計量功能的儀表選擇，一般可以采用分離器自動玻璃管進行自動計量，或采用人工玻璃管利用自力式差壓調(diào)節(jié)閥進行測量。冶金產(chǎn)量一般通過容積式計量方式進行測量，能夠有效適應(yīng)冶金生產(chǎn)氣體類型較多、氣體不均勻以及不同生產(chǎn)工藝之間氣體濃度差異過大問題。針對氣體濃度較為穩(wěn)定或產(chǎn)量較低的冶金工藝環(huán)節(jié)，一般采用容積式自動流量儀表或渦輪自動流量儀表。容積式自動化儀表包括雙轉(zhuǎn)子儀表、腰輪式流量儀表等，這些流量計量儀表適合使用在濃度較低的氣體檢測中；渦輪流量自動化儀表一般使用在濃度較低的氣體檢測中，能夠快速測定生產(chǎn)環(huán)境中的某項氣體濃度。計量自動化儀表對于冶金工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域具有重要意義，是監(jiān)測當(dāng)前生產(chǎn)環(huán)境氣體等濃度參數(shù)的重要儀表裝置，所以必須采用自動化技術(shù)，將其與實際生產(chǎn)相結(jié)合，從而能夠有效提高冶金加工制造效率[5]。通過采用自動化計量儀表對冶金工業(yè)生產(chǎn)過程中的各項參數(shù)進行監(jiān)測，能夠有效提高生產(chǎn)安全性，當(dāng)某項監(jiān)測結(jié)果超出規(guī)定范圍后，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化報警。從而提醒相關(guān)工作人員對其進行處理，是促進我國冶金工業(yè)長遠發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

4 冶金工業(yè)自動化儀表應(yīng)用發(fā)展趨勢分析

自動化儀表已經(jīng)成為冶金工業(yè)生產(chǎn)的核心設(shè)備，使得我國冶金工業(yè)生產(chǎn)能力邁上新的臺階。為了能夠進一步推動冶金工業(yè)發(fā)展，需要明確自動化儀表的主要發(fā)展趨勢。依據(jù)冶金工業(yè)當(dāng)前的生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，自動化儀表的應(yīng)用發(fā)展趨勢包括如下方面。

（1）自動化儀表結(jié)構(gòu)更加精簡化。冶金工業(yè)所采用的自動化儀表都在向結(jié)構(gòu)精簡化方向發(fā)展。隨著與超聲技術(shù)、電磁技術(shù)等技術(shù)的融合，許多先進的自動化儀表中都沒有設(shè)置節(jié)流器和轉(zhuǎn)動器，相比于普通的自動化儀表，這種自動化儀表更加簡單便捷，且較為輕巧。通過計算機軟件代替了相關(guān)的硬件，在很大程度上降低了硬件設(shè)備的負擔(dān)，使得自動化儀表日益簡單化、便捷化。因此，結(jié)構(gòu)精簡化方向是未來自動化儀表發(fā)展的必然趨勢和主要方向。

（2）自動化儀表計量更加精準(zhǔn)化。自動化儀表不僅要具有較高的工作效率，還需要有極高的精準(zhǔn)度，才能夠保證自動化儀表的工作質(zhì)量。自動化儀表和高新計算機的結(jié)合，使得其有了強大的計算能力，可以實現(xiàn)多次快速的測量和記錄，從而有效提高了自動化儀表的精準(zhǔn)度。此外，在微型處理器的支持下，自動化儀表能夠排除多項干擾因素，降低干擾因素對自動化儀表測量結(jié)果準(zhǔn)確性的影響，使自動化儀表能夠?qū)y量結(jié)果的誤差進行高效的修正。

（3）自動化儀表功能更加多樣化。自動化儀表最明顯的優(yōu)勢體現(xiàn)在其多功能上，在計算機技術(shù)、自動化技術(shù)以及其他信息技術(shù)的支持下，自動化儀表的功能不斷增加，而功能增加就會減少其他硬件設(shè)備的投入，降低硬件設(shè)備的運行壓力，信息技術(shù)與自動化儀表的結(jié)合促進了智能化儀表的形成與發(fā)展。未來自動化儀表的功能將會更加全面，將大部分的功能集中在自動化儀表上是具有高度可行性，未來許多硬件設(shè)備將會被取代，以軟件的形式嵌入在自動化儀表之中。自動化儀表的功能不斷完善，是未來自動化儀表的重要發(fā)展方向，需要在自動化儀表技術(shù)創(chuàng)新方面加強投入。

5 結(jié)束語

文章簡要闡述了自動化儀表在冶金工業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢，并對自動化儀表的具體功能進行分析，同時提出了多項自動化儀表在冶金工業(yè)中的具體應(yīng)用方式，最后總結(jié)了自動化儀表未來發(fā)展趨勢，希望能夠?qū)σ苯鸸I(yè)生產(chǎn)起到一定的借鑒和幫助作用，不斷提升儀表設(shè)備先進性。