自動化網絡控制技術在冶金工業綜合控制中的應用

閆新宏

（萊鋼集團自動化部,山東萊蕪,271104）

0 前言

冶金工業的生產過程繁雜，生產工藝具有高溫、化學腐蝕等危險，因此，自動化控制技術得到了廣泛應用，自動化控制技術的應用促進了冶金行業的發展。我國已連續4年成為世界鋼材產量的第一大國，冶金自動化技術的應用發揮著越來越重要的作用。與此同時，我們還要看到，我國的冶金行業自動控制網絡的應用還處于起步階段，與國外的先進生產技術相比還有很大的差距，也存在著一些問題，這對于我國走新型工業化道路的要求，還有一定的距離。在冶金行業的生產中，先進科學的自動化技術的進一步推廣應用，是提高生產效率和生產效益，保證安全生產的必由之路。

1 自動化網絡控制技術在冶金工業綜合控制中的的應用現狀和存在問題

我國的冶金工業自動化生產經歷了很長的一段過程，雖然，自動化控制技術已經在冶金行業得到了普遍應用，但是由于傳統生產模式的影響，加上企業資金投入的限制，先進的、自動化程度更高、安全保障更可靠的網絡自動化控制技術的應用，在很多企業內部還未普遍推廣，這些都制約著我國冶金行業的發展水平。我國的冶金工業自動化網絡控制技術的應用現狀是：

1.1 基礎自動化系統的應用

冶金行業在基礎控制方面已經全面普及了計算機控制，形成了以現場總線、工業以太網等技術為代表的集中控制自動化應用系統，基本上取代了傳統的模擬控制和分布控制系統；重要回路控制的控制算法普遍采用PID算法，例如，在連鑄結晶器液位控制、電爐電極升降控制、加熱爐燃燒控制、軋機軋制力控制等方面已經初步推廣應用智能控制和先進控制手段，并取得了一定的成效；用于安全生產、回路控制、能源計量等相關的溫度、壓力、流量、重量等數據信號的檢測設備儀表都配備比較齊全。例如高爐爐缸渣鐵液位、連續鑄鋼過程的結晶器鋼坯拉漏預報等軟測量技術的應用；但是從總體上來看，偏重于信息集成和事務處理方面應用，在決策支持和動態管理控制方面的應用還未達到有效發揮。

1.2 過程控制系統的應用，隨著計算機技術的發展，計算機過程控制系統在冶金行業有了較大的普及

據統計，在鋼鐵工業中應用中計算機過程控制的普及率，高爐約達59.3%，轉爐約達57.4%，連鑄約達62.0%。智能控制系統也得到了應用推廣，如：電爐供電曲線優化、連鑄冷水優化設定、智能鋼包精煉爐控制系統、軋機智能過程參數設定等等。

1.3 企業信息化系統的應用

企業信息化管理是工業化生產的必然需求，對于推動企業綜合管理水平的提升具有重要作用。如企業資源計劃（ERP）、供應鏈管理系統（SCM）、客戶關系管理（CRM）、企業流程重組（BPR）等系統軟件，使生產線的MES和產銷一體化系統在企業管理中發揮了巨大作用，提高了管理效率，省卻了很多人工繁瑣工作內容，使企業管理更直觀化、科學化。企業生產經營數據倉庫在綜合數據挖掘系統、基于數據的質量分析技術、客戶服務知識庫等方面，取得了顯著成果。

冶金工業在自動化網絡控制技術應用中存在的問題：

(1)隨著資源缺乏的矛盾日益突出和能源結構的不合理，推行高效、低耗、污染少的綠色清潔生產，淘汰落后的工藝設備，對我國的冶金行業來說還任重道遠，很多大型設備還依賴進口、新品種新產品自主創新不多，產品的技術保障體系不完善。因此，綜合運用自動化網絡控制技術，進行全程質量跟蹤、物流跟蹤、成本在線控制、設備在線監測，使這些自動化技術真正發揮作用還需要做大量的工作。

(2)由于冶金過程的復雜性，數學模型的適應性差，使得很多國外引進的先進設備在使用過程中性能不能很好地發揮，基于數學模型、智能技術的過程計算機控制系統的應用，其穩定性和推廣普及都需要一個較長的過程。

(3)自動化控制網絡的可靠性維護、數據診斷分析技術發展與先進的智能自動化控制技術之間有一定的差距，制約著冶金行業的自動化控制技術的推廣與應用。

2 自動化網絡控制技術在冶金工業綜合控制中的的應用

冶金行業電氣自動化技術的應用，實現了生產過程的操作、控制和監視，自動檢測設備的狀態、發出擬定的報警信號、執行自動操作等任務，能夠在無人(或少人)直接參與的情況下，按設定的計劃或程序自動地進行運轉。按功能層次，冶金自動化系統可分為基礎自動化系統、過程控制系統、生產管理控制系統、企業信息化系統4個層面：

(1)冶金基礎自動化系統,其中，PLC是最基礎的自動化控制系統。PLC和DCS、工業控制計算機是現場自動化控制設備，PLC具有回路控制功能，DCS是改善順序控制功能的，與工業控制計算機一起，是冶金工業中的基本控制系統，發揮著重要的作用。

(2)冶金生產管理控制系統實現了冶金流程的全息集成控制，在協調工序作業、質量跟蹤、在線監測等方面的廣泛應用，構成了自動化控制系統的核心部分。

(3)過程控制系統中的應用，主要包括繼電器和傳感器的自動控制應用。隨著設備自動化程度的提高，以數字式計算機為基礎的微機繼電保護在冶金自動化控制中廣泛應用，它實際上是一種智能單片機，造價低廉，靈活性高。在冶金供電系統、電氣系統、工藝系統中，采用了例如RCS一9600CS系列的裝置來保護測控產品的應用，可以靈活配置；而傳感器作為一種可以將感知的外界信息轉換成特定電信號的的檢測裝置，在處理信息的傳輸、存儲、顯示和記錄等方面的應用，實現了冶金工業的自動檢測和自動控制。傳感器包括的形式多種多樣，比如:壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器，在冶金工業中的壓力儀表控制、鍋爐溫度控制、水和蒸汽的流量中斷保護方面，實現了在冶金自動化的順序控制、過程控制、傳動控制以及運動控制，提高了冶金自動化系統的性能。

(4)企業信息化系統是近些年來才剛發展起來的自動化控制系統，在冶金工業中能夠實現冶金流程的全息集成，進行管理-計劃-生產-控制縱向信息集成，將生產的實時數據進行采集管理，并利用數據挖掘技術為管理者提供決策支持；計算機全流程模擬采用仿真技術和多媒體技術，并結合力學技術進行虛擬工廠運行模擬設計，通過人機交換，實現組織優化、流程設計和新產品開發；提升冶金制造智能，在質量管理、在線監測、故障診斷、生產調度方面達到了動態管理，能夠降低生產成本；并通過信息化管理實現能源管理和優化、實時性能管理、知識管理和商業智能管理，為企業持續發展和生產、技術、經營管理各方面創新奠定堅實的核心知識和規律性的認識基礎。

3 結語

我國冶金自動化技術在近幾年取得了很大的進步，有力地推動了我國冶金工業的快速發展，在提高質量、效率和安全性方面，起到了重要的作用，節省了大量的人力，降低了成本，提高了經濟效益。實現了生產過程的優化和高品質化，從而提高了我國冶金工業的經濟效益和綜合競爭力。但是與國外的先進技術相比，我國冶金企業的自動化網絡控制技術的發展還有很多不足，需要我們繼續為冶金工業的發展做出不懈努力。

[1]孫彥廣，冶金自動化技術現狀和發展趨勢，冶金自動化技術，2006,6

[2]伊棟，郭樹珂，自動化網絡控制技術在冶金工業綜合控制中的應用，信息通信，2013,4

[3]魏亞軍，工業以太網在冶金自動化控制系統中的應用，機械管理開發，2009,10