自動化控制模式在鋼鐵冶金生產過程中的應用

韓 燁

（河鋼集團宣鋼公司運營改善部，河北 張家口 075100）

鋼鐵冶金生產過程十分復雜，在鋼鐵冶金生產過程中很容易由于一個環節出現失誤，導致鋼鐵冶金生產失敗[1]。自動化控制模式作為自動化控制中應用最廣泛的內容，是種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統，發展至今已經成為一種體系成熟的控制模式，根據其獨有的傳輸性能和可編程性，對設備進行通信邏輯控制。與此同時，自動化控制模式具有編程簡單、可靠、穩定等優勢，意大利科學家Sotefin，Interbark將自動化控制模式首次應用于鋼鐵冶金生產中，由此開展了自動化控制模式在鋼鐵冶金生產中的研究熱潮[2]。通過輸入脈沖的頻率對鋼鐵冶金生產設備轉動的頻率進行控制，將鋼鐵冶金生產向智能化和數字化設計，為鋼鐵冶金生產提供了更加廣闊的發展空間。本文以此為研究依據，進一步對鋼鐵冶金生產的全過程加以控制，分析自動化控制模式在鋼鐵冶金生產過程中的具體應用。致力于通過自動化控制模式，利用調制解調，提高鋼鐵冶金生產過程中對每個環節的控制精準度，以達到對鋼鐵冶金生產過程整體控制的目的，進而為有關部門提供更加科學、客觀、準確的數據和鑒定結論，更好的為鋼鐵冶金生產提供助力。

1 自動化控制模式在鋼鐵冶金生產過程中的應用

在本文進行的自動化控制模式在鋼鐵冶金生產過程中的應用研究，必須首先明確鋼鐵冶金的生產全過程。鋼鐵冶金生產過程示意圖，如圖1所示。

圖1 鋼鐵冶金生產過程示意圖

結合圖1所示，本文在此基礎上將自動化控制模式應用在鋼鐵冶金生產過程中。在研究開展前，首先，要進行鋼鐵冶金生產工藝參數設定；再進行鋼鐵冶金前的檢查工作以及準備工作，通過自動化控制模式對鋼鐵冶金生產過程中的變量數據進行定義，控制鋼鐵冶金生產過程中的數據變量，進行傳送；最后，通過鋼鐵冶金生產過程控制方程，在滿足自動化控制模式控制要求的情況下，驅動執行機構，完成鋼鐵冶金生產全過程控制。自動化控制模式在鋼鐵冶金生產過程中應用的主要內容分為三步驟，逐一進行詳細說明。

1.1 計算鋼鐵冶金生產過程控制參數

基于自動化控制模式的原理，對鋼鐵冶金生產過程中的參數進行控制[2]。自動化控制模式原理圖，如圖2所示。

圖2 自動化控制模式原理

結合圖2所示，在明確自動化控制模式原理的基礎上，本文選定鋼鐵冶金生產過程中三個關鍵控制參數進行整定，其中包括：鋼鐵冶金速度、鋼鐵冶金比例度以及活塞位移[3]。鋼鐵冶金生產過程控制參數總述表，如表1所示。

表1 鋼鐵冶金生產過程控制參數總述表

結合表1所示，基于鋼鐵冶金生產過程復雜、多樣化的特點，運用自動化控制模式采用由內向外逐級原則進行鋼鐵冶金生產過程控制參數計算。首先，計算鋼鐵冶金速度 ，設鋼鐵冶金速度為，則其計算公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，L 指的是回油腔液壓油流出體積；S 指的是回油腔活塞橫截面積。在此基礎上，計算鋼鐵冶金比例度U ，鋼鐵冶金比例度為，則其計算公式，如公式（2）所示。

在公式（2）中，N 指的是每分鐘脈沖個數，為實數；P 指的是每發出一個脈沖所流過的油的體積。最后，計算鋼鐵冶金活塞位移，設活塞位移為H ，則其計算公式，如公式（3）所示。

通過公式（3），可得出鋼鐵冶金活塞位移，為控制鋼鐵冶金生產過程數據變量提供數據基礎。

1.2 控制鋼鐵冶金生產過程數據變量

根據獲取的鋼鐵冶金生產過程控制參數得知，部分數據是鋼鐵冶金生產過程中頻繁使用的[4]。因此，本文運用自動化控制模式，通過輸入脈沖的頻率對鋼鐵冶金生產過程數據變量進行精準控制。鋼鐵冶金生產過程數據變量定義表，如表2所示。

表2 鋼鐵冶金生產過程數據變量定義表

根據表2所示，完成鋼鐵冶金生產過程數據變量定義后，可以應用自動化控制模式中的SingleMHz環的控制類型載波捕獲靈敏度，通過調整載波捕獲靈敏度，完成鋼鐵冶金生產過程數據變量控制[5]。設自動化控制模式下載波捕獲靈敏度的計算表達式為，則其計算公式△P ，如公式（4）所示。

在公式（4）中，Y 指的是控制類型；J 指的是等強度電平。根據上述計算公式，可實現對鋼鐵冶金生產過程數據變量的控制。

1.3 完成鋼鐵冶金生產全過程控制

通過控制鋼鐵冶金生產過程數據變量，對運用自動化控制模式后鋼鐵冶金生產過程控制的歷史趨勢進行綜合分析[6]。以此為依據，設鋼鐵冶金生產全過程控制方程為E ，則其計算公式，如公式（5）所示。

在公式（5）中，kv指的是在鋼鐵冶金速度下的過程控制正序無功功率；s 指的是控制特征；W 指的是鋼鐵冶金生產過程控制誤差比例系數。通過公式（5）可以將鋼鐵冶金生產全過程控制看作是控制點的一種延伸，將鋼鐵冶金生產過程內所包含的質量控制信息無縫承接。與此同時，本文得出的控制方程表達方式能夠被計算機識別，可以通過該控制方程實現鋼鐵冶金生產全過程控制。上述提出的鋼鐵冶金生產過程控制方程，是自動化控制模式在鋼鐵冶金生產過程中應用的亮點之處。利用自動化控制模式中的頻率跟蹤功能，以提升鋼鐵冶金生產過程控制信息頻率跟蹤的核心，控制A/D轉換輸出的鑄錠缺陷檢查界面。將波形器產生的信號作為時鐘信號，則變負載狀態下控制頻率之間呈現負相關關系。因此，其最小值便為跟蹤點控制頻率的最大值。為提高鋼鐵冶金生產過程控制精度，本文通過記錄每次控制信號的金屬控制銷狀態，以此獲取鋼鐵冶金生產過程中實時的質量狀態。若存在當次記錄值高于上次記錄值，保留此次數值，反之保留上一次數值，當鋼鐵冶金生產過程控制信息頻率增加超過驅動電源變負載狀態下的額定值時，記錄在額定范圍內的最大控制信息頻率。假定超聲驅動振動諧波頻率在此范圍內，此時狀態下控制信息頻率對應的頻率值即為關鍵變量。在實際運用自動化控制模式進行控制時，能夠根據獲得相關過程控制信息，實時掌握鋼鐵冶金生產過程情況，控制鋼鐵冶金生產過程。以此，實現自動化控制模式在鋼鐵冶金生產過程中的應用。

2 優化控制

從本質上來講，冶金行業具有較高消耗、生產環境惡劣等特點，長期工作對從業人員身心健康造成了不良影響。不僅如此，傳統電氣連接線還會出現一些故障，而引入PLC技術，能夠改善傳統線路連接問題，且存儲器容量較大，能夠實現對內部程序的存儲。

PLC技術在應用中，其內部指令系統能夠對電動機發出具體指令，發揮變頻調速控制功能，在接收到信號的同時，將設備的轉速等控制在合理范圍，以此來滿足高爐除塵風機工藝要求。PLC技術在高爐出鐵時，可以借助爐臺前的紅外感應設備感應產品當前溫度，并發出信號，變頻器能夠根據反饋的信號情況，實現對設備運行頻率的調整和優化。不僅如此，在變頻器的指令下，除塵設備能夠在預期的工頻下自動完成工作，洗出粉塵。出鐵后，鐵場紅外測溫設備，發出低溫信號，改變運行頻率，減少能源過度消耗，達到節能減排目的。PLC技術的應用能夠提高自動化控制水平，保證設備穩定運行，生產有序進行，節省更多人力、物力，有效降低生產成本。

3 結語

通過自動化控制模式在鋼鐵冶金生產過程中的應用研究，可以確定自動化控制模式在鋼鐵冶金生產過程中的應用是鋼鐵冶金行業發展的必然趨勢。結合上述研究內容表明，盡管本文做出的研究已經趨于完善，但還需要通過實例分析進一步證明自動化控制模式在鋼鐵冶金生產過程中應用的有效性。希望通過本文研究，能夠激發更多學者對自動化控制模式在鋼鐵冶金生產過程中應用的研究熱情，加大自動化控制模式在鋼鐵冶金生產過程中的應用力度，為日后鋼鐵冶金生產方面的研究提供更多的可能性。