金屬冶金電氣設(shè)計(jì)中的自動(dòng)化控制技術(shù)創(chuàng)新方案初探

段正華

（云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南 曲靖 655000）

現(xiàn)階段，隨著我國科技技術(shù)的不斷向前發(fā)展，對我國冶金行業(yè)也產(chǎn)生了積極出動(dòng)性作用，在我國各大金屬冶金行業(yè)當(dāng)中，對各種電氣化技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用程度越來越高，進(jìn)一步提高金屬冶金生產(chǎn)工作的效率和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)金屬冶金工作單位的良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。不但如此，由于我國正在大力推進(jìn)節(jié)能減排的發(fā)展工作理念，金屬冶金行業(yè)屬于一個(gè)高能耗的行業(yè)，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗生產(chǎn)工作是金屬冶金生產(chǎn)單位所需要考慮的重點(diǎn)問題。

1 金屬冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)的特性分析

金屬冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)在具體應(yīng)用過程中具有以下幾個(gè)方面特性：

第一，對于企業(yè)的生產(chǎn)工作起到非常關(guān)鍵的控制作用，所覆蓋的技術(shù)層面相對較廣以及企業(yè)在整個(gè)生產(chǎn)工作流程方面屬于流程型生產(chǎn)模式。在生產(chǎn)工作中所涉及到的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)比較復(fù)雜，同時(shí)具有較高的生產(chǎn)連續(xù)性特點(diǎn)，并且金屬冶金生產(chǎn)過程中所涉及到的物理和化學(xué)工作流程也相對較多。在具體的生產(chǎn)工作中，金屬冶煉經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生性質(zhì)突變以及各種不確定性因素的影響，對所生產(chǎn)的金屬產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)生一定的干擾，其中包含原料成分和金屬生產(chǎn)技術(shù)等多種因素影響，同時(shí)也會(huì)受到外部生產(chǎn)環(huán)境的變化的影響。為了有效保證整個(gè)金屬冶金生產(chǎn)工作的安全穩(wěn)定工作和運(yùn)行，需要對金屬制造各環(huán)節(jié)的影響因素進(jìn)行充分考慮，同時(shí)還需要制定出科學(xué)合理的生產(chǎn)工作計(jì)劃[1]。

第二，金屬冶金生產(chǎn)所涉及到的技術(shù)比較復(fù)雜并且難度相對較高。冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)是冶金生產(chǎn)工作過程中非常重要的組成環(huán)節(jié)，其中重點(diǎn)包含了軟件和硬件設(shè)施等，如圖1。因此，在實(shí)際的操作過程中整個(gè)操作步驟相對比較復(fù)雜，需要涉及到很多細(xì)節(jié)方面的控制，因此在不同的金屬冶煉環(huán)節(jié)所采用的自動(dòng)化控制技術(shù)和方案也存在一定的差異性。在金屬冶煉過程中，所使用的各種生產(chǎn)設(shè)備和控制系統(tǒng)類型相對較多，同時(shí)以生產(chǎn)的基礎(chǔ)產(chǎn)品質(zhì)量層次不同，需要在不同的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境下來進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)要保證整個(gè)金屬冶煉過程的安全穩(wěn)定進(jìn)行，有效提高金屬產(chǎn)品的生產(chǎn)工作效率。因此，在進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用工作中，相關(guān)作業(yè)人員需要對各項(xiàng)控制技術(shù)進(jìn)行熟變掌握以及深入了解，對金屬冶金生產(chǎn)工作中的相關(guān)操作流程進(jìn)行進(jìn)一步控制。

圖1 冶金電氣自動(dòng)化

第三，金屬冶金生產(chǎn)活動(dòng)對于電子技術(shù)的依賴程度相對較高。在冶金電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作當(dāng)中需要以電子技術(shù)作為基礎(chǔ)，由于電子信息化技術(shù)可以有效提高系統(tǒng)進(jìn)行的工作效率和穩(wěn)定性，因此可以進(jìn)一步提高金屬冶煉生產(chǎn)工作的自動(dòng)化控制程度。在系統(tǒng)運(yùn)行過程當(dāng)中需要對各個(gè)不同環(huán)節(jié)的傳感器信號進(jìn)行收集和處理，同時(shí)需要對信號的控制器進(jìn)行掌控，從整個(gè)監(jiān)控預(yù)算到最終的結(jié)果執(zhí)行都需要基于自動(dòng)化控制技術(shù)來加以保障。隨著我國自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷向前發(fā)展，對金屬冶金生產(chǎn)活動(dòng)而言具有更高的工作優(yōu)勢，可以進(jìn)一步提高金屬冶金電氣設(shè)計(jì)的智能化程度，推動(dòng)我國金屬冶金行業(yè)不斷朝著更高目標(biāo)上發(fā)展[2]。

2 冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)是我國鋼鐵冶金行業(yè)當(dāng)中非常重要的組成部分，可以將生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中一些人工操作有效轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的自動(dòng)化控制操作，以此來節(jié)省大量的人工成本并且提高生產(chǎn)作業(yè)效率。除此之外，通過冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以進(jìn)一步控制人工操作過程中存在的失誤問題，不但可以降低人工操作的失物經(jīng)濟(jì)損失，并且還可以進(jìn)一步提高冶金生產(chǎn)裝置的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，對冶金生產(chǎn)的整個(gè)工作流程進(jìn)行實(shí)時(shí)性監(jiān)測，充分保證冶金生產(chǎn)設(shè)備的正常穩(wěn)定工作和運(yùn)行。對于鋼鐵冶金生產(chǎn)工作單位而言，通過冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以為其提供出一個(gè)更加安全的工作環(huán)境，有效控制冶金生產(chǎn)過程中的各種安全隱患[3]。

冶金電機(jī)自動(dòng)化技術(shù)，主要是基于計(jì)算機(jī)控制程序和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，充分實(shí)現(xiàn)冶金生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行和控制。通過電子自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)冶金生產(chǎn)活動(dòng)的全過程自動(dòng)化控制，不需要人工進(jìn)行操作，通過定位和分析計(jì)算出其中所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，充分結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)平臺的信號自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備，有效保證電氣設(shè)備始終處于正常穩(wěn)定的運(yùn)行工作狀態(tài)。通過這一方式不但可以進(jìn)一步提高設(shè)備的整體運(yùn)行工作效率，同時(shí)還可以保證冶金電氣自動(dòng)化的生產(chǎn)工作質(zhì)量和穩(wěn)定性。

因?yàn)榻饘僖苯鹕a(chǎn)工作流程相對比較復(fù)雜，因此通過自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用非常關(guān)鍵，不但可以充分滿足冶金生產(chǎn)工作的自動(dòng)化控制要求，同時(shí)還可以滿足企業(yè)單位的高效化管理工作目標(biāo)，如圖2所示。當(dāng)前我國在電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的水平上，相比于國外一些發(fā)達(dá)國家來講，仍然存在一定的差距和不足，重點(diǎn)表現(xiàn)在冶金生產(chǎn)硬件設(shè)施和相關(guān)控制技術(shù)方面的差距，外加上城市化建設(shè)發(fā)展速度不斷加快，電氣控制技術(shù)的整體發(fā)展速度無法適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，進(jìn)而需要對金屬冶金電氣設(shè)計(jì)工作中的自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行全面創(chuàng)新和改進(jìn)，以此有效滿足新時(shí)代背景下冶金生產(chǎn)工作的高效安全的生產(chǎn)工作目標(biāo)。當(dāng)前，我國在分布式控制系統(tǒng)與可編程控制器等方面的技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了重大的突破，同時(shí)這兩個(gè)方面的創(chuàng)新工作，使得冶金電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)變得更加智能化和信息化[4]。

圖2 金屬冶金生產(chǎn)流程

3 分布式控制技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

隨著我國在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電網(wǎng)系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等方面的不斷進(jìn)步和發(fā)展，為金屬冶金行業(yè)的自動(dòng)化控制管理工作提供出了更多創(chuàng)新性條件，從最傳統(tǒng)的人工抄表以及人工開關(guān)掌控的方法發(fā)展成為集中式系統(tǒng)控制。現(xiàn)階段，在金屬冶金電氣設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，需要對傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)控制工作存在的弊端和不足進(jìn)行進(jìn)一步創(chuàng)新和優(yōu)化。分布式控制系統(tǒng)也被稱之為DCS系統(tǒng)，分布式控制系統(tǒng)作為冶金電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中的重要技術(shù)支撐環(huán)節(jié)，不但可以全面提高金屬冶金生產(chǎn)和管理工作水平，同時(shí)還可以進(jìn)一步保證電氣自動(dòng)化的控制工作效果。由于分布式控制系統(tǒng)的可靠程度相對較高，同時(shí)更加易于編程與控制，在生產(chǎn)工作的監(jiān)視工作方面具有更大的工作優(yōu)勢，使得整個(gè)眼睛自動(dòng)化控制程度得到了全面提升，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

第一，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性更高，通過分布式控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用，主要體現(xiàn)在分散系統(tǒng)的功能和位置分散設(shè)置工作方面，可以全面提高冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作可靠性和穩(wěn)定性。這種新型的控制系統(tǒng)，可以對金屬冶金生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種危險(xiǎn)問題進(jìn)行控制，同時(shí)有效保證設(shè)備的正常穩(wěn)定工作和運(yùn)行。除此之外，在設(shè)備的生產(chǎn)過程中，如果出現(xiàn)設(shè)備故障問題可以及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的故障報(bào)警，信號同時(shí)配備冗余設(shè)備可以在主機(jī)設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障問題時(shí)代替故障設(shè)備繼續(xù)進(jìn)行工作，進(jìn)而可以保證冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)工作的連續(xù)性，防止出現(xiàn)意外中斷，對金屬冶金生產(chǎn)工作質(zhì)量和穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。第二，擴(kuò)展性能優(yōu)良。由于具備更加智能的人機(jī)交互界面，分布式控制系統(tǒng)在工作過程中可以充分實(shí)現(xiàn)，由高智能操作站展開現(xiàn)場操作，同時(shí)可以有效保證整個(gè)現(xiàn)場操作工作中，可以通過計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行觀察。除此之外，通過分布式控制系統(tǒng)的使用，可以對地接數(shù)據(jù)，通訊網(wǎng)絡(luò)展開通信分層化處理，因此可以保證分布式控制系統(tǒng)的各項(xiàng)擴(kuò)展性能得到全面優(yōu)化和改進(jìn)[5]。第三，編程工作更加容易并且維護(hù)工作方便。分布式控制系統(tǒng)在處理工作過程中，可以通過自動(dòng)生成文件界面以及控制組態(tài)來實(shí)現(xiàn)編程，不需要較強(qiáng)的編程工作能力，同時(shí)分布式控制系統(tǒng)在冶金自動(dòng)化運(yùn)行工作中，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性自動(dòng)診斷功能，其實(shí)發(fā)現(xiàn)問題可以及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，保證系統(tǒng)維護(hù)工作更加方便快捷。

4 結(jié)語

綜上所述，金屬冶金行業(yè)屬于一項(xiàng)高能耗的行業(yè)，并且在整個(gè)生產(chǎn)工作過程中，自動(dòng)化控制技術(shù)也屬于一項(xiàng)比較復(fù)雜的控制控制過程。因此，必須要充分了解電氣設(shè)計(jì)工作中的自動(dòng)化控制技術(shù)要點(diǎn)，進(jìn)一步提高金屬冶金生產(chǎn)工作的整體穩(wěn)定性。通過從自動(dòng)化控制技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用方面著手，進(jìn)一步提高自動(dòng)化控制技術(shù)的監(jiān)測功能和控制管理功能，基于分布式控制系統(tǒng)與冶金自動(dòng)化控制技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，進(jìn)一步提高金屬冶金行業(yè)的整體發(fā)展層次。在未來的發(fā)展過程中將會(huì)融入更多智能化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，為整個(gè)金屬冶金電氣設(shè)計(jì)工作帶來更多先進(jìn)的技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)金屬冶金單位的更高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。