試論自動(dòng)化儀表在鋼鐵工業(yè)中的發(fā)展和應(yīng)用

楊志

（江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇 江陰 214400）

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人民生活水平的提高，社會(huì)各界對(duì)于我國(guó)鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域，尤其是自動(dòng)化儀表在其中應(yīng)用方面的關(guān)注程度越來(lái)越高。目前，鋼鐵工業(yè)在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，已經(jīng)逐漸進(jìn)入到自動(dòng)化控制的階段，利用各項(xiàng)自動(dòng)化控制的儀表設(shè)備，不僅能夠提升生產(chǎn)的效率，還可以對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的安全性發(fā)揮監(jiān)督和管理的作用，分析自動(dòng)化儀表的應(yīng)用現(xiàn)狀和判斷未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)顯得尤為重要。

1 自動(dòng)化儀表在鋼鐵工業(yè)中的作用

隨著信息化時(shí)代的全面到來(lái)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)化儀表設(shè)備等高新科技的發(fā)展，推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)和管理，全面進(jìn)入了新的發(fā)展階段。在近幾十年來(lái)的發(fā)展過程中，自動(dòng)化儀表完成了從氣動(dòng)到電動(dòng)方向的轉(zhuǎn)變，并且逐步從現(xiàn)場(chǎng)的就地控制，轉(zhuǎn)向了中央控制室的控制。現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)以及自動(dòng)化儀表，推動(dòng)了鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)從原有的基礎(chǔ)上邁向了新高度。

2 自動(dòng)化儀表在鋼鐵工業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 智能化控制IC技術(shù)

自動(dòng)化儀表在鋼鐵工業(yè)的應(yīng)用中，最為明顯的是智能化控制技術(shù)。因?yàn)殇撹F工業(yè)具有連續(xù)化、大規(guī)模、高速化的特征，傳統(tǒng)的控制技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中，會(huì)面臨較為明顯的問題。所以，采用智能化的控制技術(shù)，將控制系統(tǒng)中傳統(tǒng)的專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊控制系統(tǒng)等，進(jìn)行合理化地應(yīng)用，可以對(duì)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、控制、生產(chǎn)以及設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量的診斷等方面產(chǎn)生積極的影響。

2.2 分布式控制DCS技術(shù)

分布式的控制系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用過程中，主要為1臺(tái)中央計(jì)算機(jī)，對(duì)若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控計(jì)算機(jī)以及智能化控制單元進(jìn)行指揮。一般來(lái)說，分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)、三級(jí)或者是更多級(jí)，通過計(jì)算機(jī)控制器，可以對(duì)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的各個(gè)過程進(jìn)行集中管理，以監(jiān)控、操作、分散控制等方式，確保實(shí)現(xiàn)在線控制的最優(yōu)化管理，并對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃的統(tǒng)計(jì)管理等進(jìn)行統(tǒng)一控制。

2.3 開放式控制OCS技術(shù)

開放式系統(tǒng)是目前鋼鐵行業(yè)內(nèi)在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)作用下，提出的新型結(jié)構(gòu)體系概念。其中，開放式的管理意味著可以通過信息交換的方式，就某一規(guī)程達(dá)成共識(shí)，實(shí)現(xiàn)資源的共享與溝通交流。開放式的控制和管理系統(tǒng)，可以有效解決鋼鐵工業(yè)中的通信網(wǎng)絡(luò)問題，并且對(duì)各項(xiàng)設(shè)備和計(jì)算機(jī)互聯(lián)進(jìn)行集中控制，通過此種方式，將經(jīng)營(yíng)、管理、決策等多個(gè)流程進(jìn)行集成。通過現(xiàn)場(chǎng)總線控制的方式，可以提升對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表控制以及控制室的設(shè)備互聯(lián)，通過此種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量以及控制的一體化。

2.4 計(jì)算機(jī)集成制造CIMS技術(shù)

相對(duì)于其他領(lǐng)域來(lái)說，鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，主要是通過將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、過程控制、生產(chǎn)管理等多個(gè)環(huán)節(jié)聯(lián)系起來(lái)，通過此種方式，從原料進(jìn)場(chǎng)、生產(chǎn)加工以及市場(chǎng)營(yíng)銷等多個(gè)方面進(jìn)行一體化控制。目前，國(guó)內(nèi)大部分的鋼鐵企業(yè)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了此種過程的自動(dòng)化控制，但是從實(shí)際的發(fā)展情況來(lái)看，這種發(fā)展模式仍舊存在著信息資源共享效率不高等方面的問題。為了有效提升生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)的管理效率，降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的能源消耗，加快資金的周轉(zhuǎn)，相關(guān)領(lǐng)域的工作人員需要重點(diǎn)加強(qiáng)管理，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

3 鋼鐵工業(yè)中自動(dòng)化儀表的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 結(jié)合智能化控制與先進(jìn)控制模式

通過對(duì)前文的分析和論述可知，智能化控制系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用，主要表現(xiàn)為操作人員在系統(tǒng)當(dāng)中輸入相應(yīng)的程序，之后就可以完成相應(yīng)的操作。此種發(fā)展模式的生產(chǎn)和管理模式都相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要掌握相應(yīng)的設(shè)備操作方法，就可以順利完成對(duì)應(yīng)的操作。智能控制技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，并且發(fā)揮出了較為顯著的管理效果。例如，我國(guó)某地區(qū)的鋼鐵企業(yè)在實(shí)際的應(yīng)用過程中，充分借助了智能化控制系統(tǒng)，并且將先進(jìn)的控制模式納入到智能化控制系統(tǒng)當(dāng)中，通過將兩種管理模式較好的應(yīng)用在一起，推動(dòng)了生產(chǎn)和管理工作的全面優(yōu)化發(fā)展。在實(shí)際的工作當(dāng)中，通過合理的將二者進(jìn)行結(jié)合，還可以有效推動(dòng)行業(yè)整體向前發(fā)展，充分發(fā)揮出PLC與DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和潛力。

3.2 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)與現(xiàn)場(chǎng)總線控制

通過將自動(dòng)化系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)智能化生產(chǎn)設(shè)備相互連接，可以通過總線控制的方式，提升對(duì)各項(xiàng)設(shè)備的管理和控制能力。比如，在現(xiàn)代化的數(shù)字通信技術(shù)當(dāng)中，信息技術(shù)可以直接擴(kuò)展到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的儀表設(shè)備當(dāng)中，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表進(jìn)行接收，對(duì)中央控制系統(tǒng)的部分功能進(jìn)行接管，從而構(gòu)成相對(duì)完善的總線控制系統(tǒng)。例如，我國(guó)某地區(qū)的鋼鐵企業(yè)重點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的總線控制系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)，確保自動(dòng)化儀表的各項(xiàng)功能和優(yōu)勢(shì)都可以被充分地發(fā)揮出來(lái)。工作人員通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)控制儀表進(jìn)行分析和研究，可以提升各項(xiàng)方案的實(shí)際應(yīng)用策略，制定出更加符合鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展特征的實(shí)用性方案。

3.3 優(yōu)化系統(tǒng)診斷與設(shè)備維護(hù)措施

傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)當(dāng)中，生產(chǎn)管理的工作人員并沒有充分重視到自動(dòng)化儀表的維護(hù)以及檢修等方面工作，而且也沒有認(rèn)識(shí)到定期檢修和維修工作制度的重要性。相關(guān)領(lǐng)域的工作人員只是按照基本的設(shè)備管理方法進(jìn)行相應(yīng)地預(yù)警和預(yù)防。在現(xiàn)代化的自動(dòng)化儀表故障檢測(cè)工作中，工作人員不僅需要重視到故障自診斷技術(shù)，而且還需要關(guān)注到設(shè)備狀態(tài)以及檢測(cè)技術(shù)。若能設(shè)定出相對(duì)合理的預(yù)報(bào)維修狀態(tài)，可以對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備都進(jìn)行更好的管理和養(yǎng)護(hù)。例如，我國(guó)某地區(qū)的鋼鐵企業(yè)內(nèi)部的工作人員將設(shè)備診斷及其維護(hù)管理工作有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，通過此種方式，有效提升了自動(dòng)化儀表故障的自檢效率，進(jìn)而為設(shè)備的使用效率和使用安全等方面工作提供了更可靠的保障。與此同時(shí)，當(dāng)?shù)劁撹F企業(yè)的工作人員還充分利用了信號(hào)處理技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、識(shí)別技術(shù)以及預(yù)測(cè)技術(shù)等，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生故障的確切信息進(jìn)行了檢驗(yàn)，并從中提出了能夠真正反映出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)和信息，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)管，為設(shè)備的維護(hù)和管理決策提供可靠的信息數(shù)據(jù)，從而降低了企業(yè)在設(shè)備維護(hù)方面的成本。

3.4 研發(fā)適合鋼鐵冶金行業(yè)的專業(yè)儀表

與其他行業(yè)的生產(chǎn)和管理經(jīng)營(yíng)模式存在不同，鋼鐵行業(yè)的企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)和管理工作中，不僅需要重視產(chǎn)品生產(chǎn)和設(shè)備養(yǎng)護(hù)等方面的工作，而且還需要關(guān)注到各項(xiàng)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用是否符合管理和發(fā)展的需求。例如，在鋼鐵行業(yè)中，各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)需要在較高的溫度狀態(tài)下進(jìn)行，對(duì)各項(xiàng)生產(chǎn)要素的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，所以通用的智能化溫度儀器無(wú)法滿足此種情況。對(duì)此，我國(guó)某地區(qū)的鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)部門，重點(diǎn)對(duì)自動(dòng)化儀表的適應(yīng)性進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合了鋼鐵企業(yè)的實(shí)際發(fā)展特征，分析和判斷生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)自動(dòng)化儀表的實(shí)際需求。同時(shí)，當(dāng)?shù)劁撹F企業(yè)的生產(chǎn)和管理部門工作人員將現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)等都融入到自動(dòng)化儀表的優(yōu)化設(shè)計(jì)當(dāng)中。通過與相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)部門和專家、技術(shù)人員的密切交流，該地區(qū)的企業(yè)研發(fā)出了更為合理且適應(yīng)性更強(qiáng)的自動(dòng)化儀表，解決了對(duì)高溫度生產(chǎn)要素的測(cè)量問題，提升了自動(dòng)化儀表的應(yīng)用效率。同時(shí)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升了自動(dòng)化儀表的生產(chǎn)和管理水平。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)全面發(fā)展的作用下，現(xiàn)代化的鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化水平將會(huì)越來(lái)越高，對(duì)于自動(dòng)化儀表的依賴性也會(huì)不斷增強(qiáng)。相關(guān)領(lǐng)域的工作人員需要在日常的生產(chǎn)和管理工作中，系統(tǒng)的分析出自動(dòng)化儀表的應(yīng)用狀況以及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，逐步推動(dòng)鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)朝向資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的方向發(fā)展，構(gòu)建低碳循環(huán)、綠色環(huán)保的生產(chǎn)模式，為推進(jìn)現(xiàn)代化的發(fā)展模式提供更加穩(wěn)定的支持。