冶金控制自動(dòng)化研究

　　摘要：基于冶金控制自動(dòng)化應(yīng)用現(xiàn)狀，分析冶金控制自動(dòng)化領(lǐng)域中需要解決的課題，并就冶金控制自動(dòng)化的實(shí)施作出構(gòu)想。對(duì)冶金控制自動(dòng)化進(jìn)行研究，對(duì)于鋼鐵企業(yè)的跨越式發(fā)展有著積極地現(xiàn)實(shí)意義。
　　關(guān)鍵詞：冶金控制自動(dòng)化；結(jié)構(gòu)；研究要點(diǎn)；建議；分析
　　中圖分類號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791 （2010)10(c)-0000-00
　　冶金自動(dòng)化技術(shù)是冶金行業(yè)中自動(dòng)化的應(yīng)用技術(shù)，其發(fā)展的軌跡既應(yīng)遵循自動(dòng)化學(xué)科的發(fā)展規(guī)律，又要同鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，包括制造裝備更迭、工藝路線演化、企業(yè)運(yùn)行模式改革、生產(chǎn)流程與組織方式進(jìn)步等有著密切的聯(lián)系。因此，對(duì)冶金控制自動(dòng)化進(jìn)行研究，明確自動(dòng)化的實(shí)施構(gòu)建十分必要。
　　1、冶金控制自動(dòng)化應(yīng)用現(xiàn)狀
　　在基礎(chǔ)控制層面上，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的計(jì)算機(jī)控制已將常規(guī)模擬控制取代，并已經(jīng)在冶金企業(yè)得到全面的普及；在控制算法層面上，普遍采用PID算法實(shí)施回路控制。先進(jìn)控制、職能控制技術(shù)在連鑄結(jié)晶器液位位移、電爐電極升降控制、軋機(jī)軋制力控制、加熱爐燃燒控制等方面均有了初步的應(yīng)用，效果反應(yīng)尚佳；在檢測(cè)層面，同能源計(jì)量、安全生產(chǎn)、回路控制相關(guān)的重量、溫度、壓力、流量等信號(hào)的檢測(cè)儀表的配備較為齊全。高爐的爐缸渣鐵液位、軟熔點(diǎn)形狀與位移，煉鋼過(guò)程熔池的鋼水溫度和含碳量，機(jī)械性能和鋼鐵質(zhì)量預(yù)報(bào)等軟測(cè)量技術(shù)亦得到了初步的應(yīng)用。在電氣傳動(dòng)層面，交流變頻技術(shù)被普遍應(yīng)用于生產(chǎn)節(jié)能。此外，在軋線上，國(guó)產(chǎn)大功率交、直流傳動(dòng)裝置得到了成功的應(yīng)用。
　　2、冶金控制自動(dòng)化領(lǐng)域中需要解決的課題
　　2、1、建立燒結(jié)機(jī)控制模型
　　建立燒結(jié)機(jī)控制模型的目的在于對(duì)燒結(jié)機(jī)進(jìn)行點(diǎn)火控制和溫度調(diào)整。依據(jù)入爐的水分、料位等檢測(cè)信息來(lái)對(duì)燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行確定，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燒結(jié)溫度的控制。這一控制模型的建立保證了燒結(jié)的穩(wěn)定成團(tuán)，進(jìn)一步提高了出鐵率。
　　2、2、建立高爐專家控制系統(tǒng)
　　通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)高爐運(yùn)行情況進(jìn)行分析，從而建立其高爐專家咨詢知識(shí)庫(kù)，提供供氣、上料、噴煤等的自動(dòng)調(diào)控。這一系統(tǒng)的建立，保證了出鐵率，減少成本，降低能耗，實(shí)現(xiàn)了高爐的安全生產(chǎn)。
　　2、3、建立轉(zhuǎn)爐煉鋼數(shù)學(xué)模型
　　當(dāng)前的煉鋼生產(chǎn)，是由化驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)決定鋼的品種和型號(hào)的。這一模型建立的目的是為了增加煉鋼生產(chǎn)的命中率和目的性，即依據(jù)鋼品種化學(xué)成分和型號(hào)組成的數(shù)學(xué)模型來(lái)對(duì)煉鋼工藝操作過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)和控制。
　　2、4、建立閉環(huán)控制系統(tǒng)
　　在軋鋼過(guò)程與軋鋼加熱爐中建立閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而將加熱爐爐況與鋼坯檢測(cè)信息傳輸給軋機(jī)加以確認(rèn)。隨后，再對(duì)軋制過(guò)程中的加熱爐的溫度、壓力及鋼坯溫度實(shí)施調(diào)控。
　　2、5、工業(yè)控制系統(tǒng)的屏蔽與安全
　　當(dāng)前，工業(yè)控制系統(tǒng)已經(jīng)在冶金生產(chǎn)控制中得到普遍應(yīng)用，但因環(huán)境惡劣，會(huì)經(jīng)常受到強(qiáng)電、磁場(chǎng)、噪音、震動(dòng)、潮濕、高溫、堿化及粉塵的危害。故工業(yè)控制系統(tǒng)屏蔽與安全的實(shí)現(xiàn)是當(dāng)前擺在冶金企業(yè)面前的重大技術(shù)難題。
　　2、6、危險(xiǎn)環(huán)境中機(jī)器人的應(yīng)用
　　冶金工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，如高爐出鐵、焦?fàn)t出焦、煉鋼連鑄、轉(zhuǎn)爐出鋼中等工作當(dāng)中，燒傷、中毒、中電等傷亡事故時(shí)有發(fā)生，故在這些危險(xiǎn)環(huán)境中強(qiáng)化機(jī)器人的應(yīng)用，來(lái)替代人工操作，是減少事故，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的必然要求。
　　2、7、建立與開(kāi)發(fā)企業(yè)CIMS
　　所謂企業(yè)CIMS就是將企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的人、經(jīng)營(yíng)管理、技術(shù)三大要素及物流與信息有機(jī)集成，并加以優(yōu)化。在企業(yè)CIMS建立時(shí)，如何解決企業(yè)內(nèi)部應(yīng)經(jīng)運(yùn)行的WAN、LAN、MIS接口與標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，正式建設(shè)企業(yè)CIMS的關(guān)鍵所在。
　　3、基于冶金控制自動(dòng)化實(shí)施的構(gòu)想
　　3、1、冶金流程的在線檢測(cè)與監(jiān)控
　　采用新型傳感器技術(shù)、軟測(cè)量技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)、冶金環(huán)境可靠性技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)融合技術(shù)，以關(guān)鍵工藝參數(shù)閉環(huán)控制、能源平衡控制、產(chǎn)品質(zhì)量全過(guò)程控制和環(huán)境排放實(shí)時(shí)控制為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)冶金流程的在線檢測(cè)與監(jiān)控，包括鋼水、水、熔渣成分及溫度的檢測(cè)和預(yù)報(bào)，鋼材和鋼坯溫度、組織、尺寸、缺陷等參數(shù)的檢驗(yàn)和判斷，鋼水純凈度的檢驗(yàn)和預(yù)報(bào)，全線煙塵和廢棄的監(jiān)測(cè)等。
　　3、2、冶金關(guān)鍵變量的閉環(huán)控制
　　基于機(jī)理模型、預(yù)測(cè)控制、統(tǒng)計(jì)分析、模糊邏輯、專家系統(tǒng)、支撐矢量機(jī)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，以提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、穩(wěn)定過(guò)程為目標(biāo)，在上述工藝參數(shù)連續(xù)在線檢測(cè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行綜合模型的建立。采用自適應(yīng)智能控制機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)冶金關(guān)鍵變量的閉環(huán)控制。包括高爐順行閉環(huán)專家系統(tǒng)、鋼坯和組織性能的閉環(huán)控制、鋼水成分和溫度的閉環(huán)控制等。
　　3、3、冶金流程的信息集成
　　實(shí)施“鐵—鋼—軋”橫向數(shù)據(jù)的集成與相互傳遞，從而實(shí)現(xiàn)“管理—計(jì)劃—生產(chǎn)—控制”的縱向信息集成。同時(shí)，對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，并采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來(lái)為生產(chǎn)管理控制提供決策支持。運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行全流程的模擬，實(shí)現(xiàn)基于科學(xué)技術(shù)的設(shè)計(jì)與制造。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，借鑒各種冶金模型，進(jìn)行在線集成模擬和流程離線仿真，生成一個(gè)集成的、網(wǎng)絡(luò)化、分布式的“虛擬工廠”軟件系統(tǒng)環(huán)境，通過(guò)人機(jī)的協(xié)同和交互計(jì)算，來(lái)對(duì)鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行模擬。
　　3、4、企業(yè)信息向行業(yè)信息集成的轉(zhuǎn)變
　　以有效競(jìng)爭(zhēng)為前提，在企業(yè)信息化編碼體系標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步協(xié)作制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息集成、信息調(diào)控宏觀系統(tǒng)及全行業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。實(shí)施管控一體化，對(duì)性能進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。對(duì)供產(chǎn)銷流程加以協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)從訂貨合同到生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)指令、產(chǎn)品入庫(kù)出發(fā)的鏈條信息化。生產(chǎn)與銷售有機(jī)結(jié)合，計(jì)劃調(diào)度與生產(chǎn)控制合理銜接，質(zhì)量的設(shè)計(jì)參與到制造、質(zhì)量控制的全稱跟蹤當(dāng)中。完善質(zhì)量循環(huán)體系，生產(chǎn)流程中由成本管理在線覆蓋，資金的控制實(shí)時(shí)參與到企業(yè)全部業(yè)務(wù)活動(dòng)當(dāng)中，通過(guò)預(yù)警、預(yù)算、預(yù)測(cè)等手段，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)成本的事前、事中控制。
　　4、總論
　　當(dāng)前，我國(guó)冶金自動(dòng)化技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，為鋼鐵工業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，鋼鐵工業(yè)在數(shù)量和質(zhì)量方面的發(fā)展為冶金控制自動(dòng)化的發(fā)展既提供了機(jī)遇，也提出了新的挑戰(zhàn)。面對(duì)冶金企業(yè)花巨資大量引進(jìn)的國(guó)外軟硬件產(chǎn)品、先進(jìn)技術(shù)和自動(dòng)化系統(tǒng)，我國(guó)冶金自動(dòng)化工作者任重道遠(yuǎn)。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]孫彥廣.冶金自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].冶金自動(dòng)化.2008（11）
　　[2]盧祁.我國(guó)冶金自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)儀器儀表.2009（7）
　　[3]呂克.小議冶金自動(dòng)化技術(shù)[J].科技致富導(dǎo)向.2010（16）
　　[4]蔣興昌.21世紀(jì)初葉冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)發(fā)展和對(duì)策[J].冶金自動(dòng)化.2009（2）
　　[5]高坡.淺談冶金控制自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)[J].長(zhǎng)三角.2008（10）