基于冶金電氣自動化控制技術特點與運用研究

莫佳麗

（天津市新天鋼聯合特鋼有限公司，天津 301500）

近年來，大多數冶金企業已經開始充分利用電氣自動化控制技術，實現冶金工業生產過程的自動化和高效率，有效提高整個產品生產線的工作效率，從而推動電氣自動化主控制技術的快速發展。換句話說，冶金工業的自動化生產模式已經引起了廣泛的關注。在科學技術飛速發展的推動下，冶金工業電氣自動化的主要控制技術也取得了很大的進步，展現了行業的生命力和發展活力。

1 冶金電氣自動化控制技術的特點分析

1.1 具有適應性的特點

從冶金工業的生產情況來看，生產的每一道工序都涉及到許多工藝環節，具有一定的連續性特征。它包含非常復雜的物理和化學過程，以及各種生產過程。還有很多突發變化和不確定因素。例如，原材料的組成容易波動，生產的技術條件經常波動。為保證相關生產工作的良好開展，技術人員應嚴格按照工藝要求進行物料管理、能源管理和質量管理，進行動態調整，保證生產的產量和質量，維護整體生產的經濟效益。在此期間，電氣自動化控制技術有一定的適應性特點，可以應用于所有生產冶金工業中的鏈接，以滿足特定的生產控制和管理工作的基本需要，并促進每個工作要按照實際發展需求發展。

1.2 具有自動化控制特點

電氣自動化控制技術在冶金生產領域具有較高的自動化控制水平。通常情況下，這種技術的應用周期是非常復雜的。機械設備包含硬件和軟件兩部分，每個環節都有不同的操作方案。在一定程度上提高了設備運行效率和系統的應用效果，保證了冶金生產的質量和效果。在此期間，技術人員如果掌握了電氣自動化技術的應用要點和技能，就可以達到良好的技術操作和應用目的，具有較高的技術應用價值，達到良好的自動化控制目的。

1.3 具有技術性的特點

一般情況下，冶金工業中電氣自動化控制技術的使用高度依賴于相關的電子技術。沒有電子技術的支持，容易產生自動化程度低的問題。特別是傳感器設備采集信號環節、控制器計算信號環節、監控計算環節和結果執行環節都需要電子技術的支持。只有保證電子技術的良好應用，才能從根本上提高電氣自動化技術在冶金生產中的應用。水平和效果。因此，冶金企業在實際工作中應用電氣自動化技術需要根據電子技術的應用要求和特點，加強基礎設施建設，有效開展人力資源管理，采用電氣自動化技術，提高了冶金生產的性能水平和生產效果。

1.4 具有低故障率的特點

在冶金生產的工作中運用電氣自動化控制技術，可以細化生產的各個操作環節和流程，在一定程度上保證設備的運行效率和工作效果，借助自動化技術減少人工操作的數量，提高生產控制的有效性，在防止人工操作錯誤的同時節約成本，降低故障問題的發生率。在此期間，采用電氣自動化控制技術還可以提高冶金生產的整體效率，增強現代化生產效果，創造相對良好的生產環境和工作環境，保持冶金生產各工序的安全，從而使新時代的開發環境能夠降低故障率，保證生產工作的有效性。

1.5 具有現代化的特點

冶金企業在自己的工作中應用電氣自動化技術，具有現代化發展的特點，可以簡化各種工藝流程，提高生產技術的應用效果，并實現了整個生產過程的自動化開發過程中的技術應用。近年來，在我國冶金工業快速發展的過程中，生產部門提出了工藝機械設備、控制程序、精細過程控制的方案，并利用高新技術提高電氣自動化水平，與冶金生產之間的需求相適應。期望在車間生產期間，通過先進技術的應用，提高現代化生產水平，建立更先進的技術模式和生產機制，優化其中的冶金生產工作體系，確保每一項工作都能高效開展。

2 冶金行業電氣自動化主要控制技術

2.1 冶金檢測技術

冶金工業中最常用的金屬有三種:鐵、鉻和錳。這三種金屬在生產過程中都有明顯的缺陷，造成廢渣和廢氣污染，對環境產生不良影響。冶金工業生產過程電氣自動化主要控制技術可以通過冶煉模型檢測原料生產過程中產生的廢渣、廢氣等廢棄物;另一方面，如果能檢測到生產過程中殘留的原料，則發出系統控制中心回收指令，實現原料的回收，降低冶金生產成本。鑒于以上兩個方面，電氣自動化控制技術對冶金工業的長期發展具有積極的影響，最大限度地控制廢物產量，有效地控制原料消耗，全面提高冶金生產的經濟效益，達到優化資源配置的目的。

2.2 PLC技術

電氣控制系統是自動化控制系統的重要組成部分，它具有信息量大、調速方便、控制能力強、操作直觀等優點，是冶金工業生產過程中的重要系統;電氣控制系統具有許多優點。其組成主要分為PLC、觸摸屏和變頻器三部分。目前，PLC技術發展成熟，抗干擾能力強，可靠性高。它還具有維護方便、I/0接口模塊多樣化、性價比高等優點，推動了PLC電氣控制系統有效地避免了傳統繼電器接觸器系統故障率高、布線復雜、擴容困難等問題。通過改變系統的程序或個別參數，可達到連接簡單、維護方便的目的。同時采用光電隔離技術，提高了現場抗干擾能力，加快了運行速度，提高了整個系統的可靠性。此外，PLC技術在開關邏輯、閉環過程和運行控制、數據處理和通信等方面有著廣泛的應用。計算機通信技術與PLC技術的有機結合，保證了冶金工業生產過程的穩定運行，不僅提高了工業的自動化水平，也將冶金工業的發展帶到更高的水平。

2.3 傳感技術

傳感技術在生產過程中起著重要的作用。一方面，它被用來在時間上感知環境；另一方面，它用于傳遞環境中的信息，并將信息準確地傳遞到指定的系統中，幫助從業者掌握環境變化和環境特征。近年來，傳感器技術在冶金行業的應用要求是基于傳感器中的溫度傳感器必須將信號轉換成數字輸出，才能達到全面檢測爐體溫度的目的。

2.4 電氣元件應用

鋼鐵企業在生產過程中需要用到很多電氣元件，尤其是在生產線測試和生產過程中。目前，鋼鐵冶金企業經常使用斷路器、逆變斷路器、傳感器等多種電氣元件。斷路器的使用包括高壓斷路器和低壓斷路器兩個方面。在使用斷路器時，主要是在正常和異常情況下切斷電路。其效果是避免了短路電流引起的電擊。短路現象發生后，可將復合電流切斷，保證生產電路的安全。發生短路現象后，按斷路器切斷電源，維修人員按設備絕緣分析短路原因進行維修，確保鋼鐵冶金工作人員安全，變頻器（圖1）是鋼鐵冶金企業中非常重要的控制設備。電源的頻率可以根據生產需求進行調節，從而達到有效調節生產設備運行速度的目的。變頻器的應用可以保證設備處于高效、高性能的運行狀態。目前，我國越來越重視節能環保。鋼鐵冶金企業利用變頻器的優點對設備進行非常高效的改進，從而延伸各種設備的性能，達到節能的目的。同時蓄電池用于保護鋼鐵冶金電源，保證電路的正常使用。電路發生隱患后，利用電氣自動化控制設備對故障電路進行快速閉合，避免因電路暢通而增加發生隱患的概率。

圖1 鋼鐵冶金企業變頻器應用系統圖

3 冶金設備電氣傳動系統智能控制的具體應用

3.1 信息采集和輸入

當自動電氣控制技術應用于冶金設備的設計和生產時，具有編程功能的控制芯片起著重要的作用。工人根據現場不同的操作和生產環境使用不同的控制芯片。一般來說，可編程控制器芯片將是首選。該芯片在外觀、體積、重量、功耗等方面更小，能更好地滿足冶金生產活動的各種需求。但是在具體的芯片選擇上，很多冶金企業都會對自身的實際情況和行業發展進行深入的分析，傾向于選擇運行速度快、存儲容量大的控制芯片。在自動化電氣控制技術的應用實踐中，相關信息的收集和輸入是完成計算和分析的第一步。在將編輯指令轉換為控制功能的過程中，需要對設備的工作范圍進行完整的掃描，然后完成設備的運行，完成過程和狀態信息數據的采集，最后，對設備運行狀態進行了準確的監測和分析。

3.2 發送指令

在冶金設備的運行控制過程中（圖2），相關控制會發生頻繁的變化，比如壓力指標的變化。而這些操作內容的變化都是動態的，需要根據電氣設備的具體操作要求出具不同的操作說明。傳統的自動化系統可以對控制狀態進行及時、準確的調整。根據可編程控制發出的操作指令，可以全面詳細地分析和判斷可能的控制結果和變化。配合其他技術手段，可以快速、靈活地完成。對運行狀態進行轉換，從而對控制過程的安全性和結果進行準確可靠的仿真分析。這樣，冶金設備就可以全程跟蹤仿真結果，最終提供穩定、及時的控制功能。

圖2 冶金設備

3.3 指令執行

在冶金設備自動電氣控制系統發出的操作指令下，工作人員可以根據相關標準和要求快速完成設備運行過程信息的動態掃描，并根據現場的具體情況和指導內容進行計算。在電氣自動化控制的實踐中，數據的準確有效控制是最關鍵的部分，也是最基本的控制措施。

3.4 數據信號分析

開啟逆變器控制功能后，其內部速度傳感器立即實時檢測設備風扇轉速，并將信號第一時間轉換為8mA～30mA的模擬電流信號，所得到的結果是設備模擬量在膨脹環節所產生的結果。冶金設備在接收到速度信號后，會迅速將信號與所設定的速度值以及底部傳感器采集的其他數據進行對比分析，最終得到控制量的計算結果。模擬擴展模塊輸出值為0V～10V電壓信號變頻器。它根據不斷變化的電壓信號，調整電機的控制指令，從而調整每個風機在運行狀態下的數量和運行參數。有效控制，從而達到電氣自動控制的效果。在冶金設備的操作和使用過程中，原材料的生產和產品的稱重是最常見的生產步驟。在自動化電氣控制技術的應用中，需要對這兩個指標數據進行充分、準確的采集和集成。目前，該技術已能夠輕松地完成這一任務，從而達到了較優秀的自動化控制效果，并大大提高了冶金生產的效率。

4 冶金行業電氣自動化主要控制技術的發展路徑

4.1 提升集成控制水平

目前，冶金工業的電氣自動化水平正在逐步發展，正處于挑戰與機遇并存的時期。如果能引進更先進的控制系統或新技術，可以進一步提高冶金工業生產的精度和批量生產加工的能力，同時可以迅速提高整個生產系統的效率和自動化水平；例如，數據挖掘技術可以消除傳統做法，實現生產過程的自動化。冶金生產過程的控制可以通過電氣自動化主要控制技術的內部集成系統來實現。為了確定更準確的冶金體系結構，有必要深入研究仿真技術，使整個冶金生產過程更順暢、更簡單；為了有效地回收原材料和廢棄物，減少環境污染，必須提高電氣自動化主要控制技術水平；此外，為了更有效地發揮檢測技術的作用，需要提高控制數據的有效性和水平，同時能夠及時反饋檢測結果并對故障進行處理，避免不可控制的情況發生。

4.2 優化冶金自動化控制系統服務

影響冶金工業電氣自動化控制系統運行質量的主要因素之一是自動化控制系統的服務水平。在實際的冶金生產操作過程中，自動化控制系統的先進性普遍提高，確保零故障，主要涉及兩個方面。一是連接設備內部的軟硬件設施，完善操作系統；二是推進產學研一體化。提高生產技術水平。此外，生產過程中的每一個操作步驟都需要改進，如：引入節能技術，建立能源優化模型，縮短生產周期，進一步提高生產效率；引進連鑄技術，提高自動化水平，促進冶金工業的發展。

4.3 提高信息化程度

冶金工業的安全穩定得益于信息技術的廣泛應用。智能電表、集中器以及各種模型技術都采用了自動化生產技術，如MES、ERP系統等。當前，云計算、虛擬化、物聯網等信息技術不斷發展壯大。相信在不久的將來，它將為提高冶金工業信息化發展提供一個新的方向。

4.4 實現能源管理控制一體化

冶金工業生產過程中存在能耗大的問題。如果不能有效地解決這一問題，將嚴重阻礙整個行業的積極發展。今天，我國冶金工業的生產發展趨勢已經由粗放型生產向精細化生產轉變。如果在未來的發展過程中，能夠實現能源管理與控制的一體化，自動化水平能夠滲透到冶金行業的各個方面，就能在很大程度上實現節能減排，創造更高的經濟效益和社會效益，促進冶金工業的發展。

4.5 建立健全過程控制系統

建立和完善過程控制系統，如利用光電集成技術、數據處理技術和融合技術對系統參數進行閉環控制，工業產品物流跟蹤系統和產品質量控制過程，在預測溫度、判斷尺寸和組織參數等環節，充分發揮各種新興技術的優勢，保證冶金工業生產的正常運行，有效提高生產效率。

綜上所述，在冶金工業的發展過程中，采用電氣自動化控制技術不僅可以提高適應性，而且可以保證生產的質量和產量，對促進生產和發展具有非常重要的作用。因此，冶金行業應注重電氣自動化控制技術在自身生產領域的應用，總結相關工作經驗，在合理使用電氣自動化控制技術的同時，保證冶金生產質量的提高，促進了冶金工業的不斷進步。