鋼鐵冶金企業自動化儀表技術應用及分析

王雪原，安志偉

（承德建龍特殊鋼有限公司，河北 承德 067300）

鋼鐵冶金企業在我國能源制造過程中所發揮的作用不容小覷，社會各界也在鋼鐵冶金企業對于現代化技術應用方面給予了相應的重視。就當前階段鋼鐵冶金企業的生產狀況以及生產特點來看，自動化技術的應用便是其獲得更進一步發展的有效手段。自動化儀表為鋼鐵冶金企業自動化技術當中非常重要的一項內容，其對冶金企業的日常生產和運營造成直接性的影響。因為在企業實際開展生產的過程中，會產生許多的粉塵廢氣以及廢水，而自動化儀表運行的效率和最終的生產質量以及生產對環境造成的影響之間存在著非常密切的聯系。對自動化儀表技術開展更為深入地探索與研究便可以使鋼鐵冶金企業對其有一個更加充分的認知，進而根據企業發展的實際需求來加強對其的應用，這對于推動鋼鐵冶金企業的更進一步發展來說具有非常積極的意義。

1 自動化儀表的概述

自動化儀表具體來說其主要是儀表和自動化技術的有效融合，能夠自動開展信息的轉換、傳輸以及處理，也能夠依據處理完成之后的相關結果實現對工業生產過程的有效控制，以此來更好地滿足實際的控制要求。其主要的組成部分為以下：轉換信號的變送器、信號處理的控制器、執行控制指令的執行器以及用來顯示最終結果的顯示器[1]。因為在自動化儀表當中存在能夠和微機進行連接的接口，因此便能夠將其和微機連接在一起，方便相關參數的傳送，可以將其看作為自動化控制系統的眼睛。將功能作為依據開展自動化儀表的劃分，能夠將其分成檢測儀表與控制儀表。在這當中的檢測儀表在工業現場的應用較為廣泛，通過對其的應用便能夠有效地檢測出工作開展所需要的相關物理量，例如溫度、流量以及液位等。檢測儀表在實際當中的應用，根據實際的用途也被稱為溫度儀表、流量儀表以及液位儀表等。而控制儀表主要是對相關參數展開檢測的基礎上添加了控制，在控制指令下，能夠通過儀表來進行生產過程的有效控制。當前階段應用較為廣泛的控制儀表主要有DCS集散控制系統以及PLC可編程控制系統等。

2 自動化儀表技術在鋼鐵冶金企業當中所發揮的作用

2.1 自動化儀表技術為鋼鐵冶金企業的基本保障

當前階段我國的冶金工業生產過程中或多或少會應用一些高溫、粉塵以及一些有毒害的工藝，因此需要對生產過程當中存在的壓力、流量以及溫度一些條件給予嚴格的控制。自動化儀表在冶金企業生產過程中應用的主要作用就是進行各方面條件的檢測，比如生產過程中的氣體條件，結合生產過程中自動化儀表所顯示的氣體濃度、氣體以及液體的種類以及氣體野地的質量，再結合所應用的生產工藝更好地開展生產操作[2]。

2.2 自動化儀表技術能夠推動鋼鐵冶金企業的發展

近些年來，我國社會經濟發展的速度在逐漸加快，在這樣的背景下，鋼鐵冶金企業市場的需求量也獲得了很大程度地提升，基于此，鋼鐵冶金企業生產力的提高迫在眉睫。將自動化儀表技術合理有效地應用在鋼鐵冶金企業的生產過程當中，推動鋼鐵冶金企業生產整個過程的自動化，便能夠很大程度降低對人力的投入，同時也能夠保證企業的生產效率，減低人工勞動強度，提高產品質量。鋼鐵冶金的生產工藝，最基本的特征就是“三流一態”，這是一種典型的煤鐵化工工藝，它存在著很多的生產子過程，需要將其有機的結合起來，才能形成一整套的完整工藝。要對這些生產子過程做到完美準確的有機耦合，前提條件就是要實時的準確掌握各個子過程的生產工藝參數，并根據對工藝參數的分析及時的進行生產判斷，確保整個生產流程的順利進行，而在這個過程中要想對各種生產參數進行實時測定，就必須通過性能穩定的自動化儀表技術來實現。從我國鋼鐵冶金行業的發展歷程來看，再過去，我國很多企業基于觀念或技術原因，在生產過程中并沒有自動化儀表技術的全面應用，所以在生產進行過程中，如果需要及時掌握生產溫度、壓力等等工藝參數，都只能使用人工測量的方式去獲得。人工檢測存在兩大不足，其一就是檢測過程中帶有很大的危險性，一旦發生安全事故，后果不堪設想；其二就是人工測量的數據準確性不夠高，帶有很大的人為因素成分，這就需要具備非常豐富的工作經驗和極強的責任心，才能勝任測量崗位。而通過自動化儀表系統的應用，數據測量人員不需要進入到危險的工作一線，只要在主控室就能夠獲得想要的數據，而且實時性，準確性極高，可以說是大大降低了測量人員的工作難度和強度。不僅如此，當今在市場經濟環境和去產能的行業凈化發展下，社會對鋼鐵的質量要求是越來越高，而要想生產出高質量的鋼鐵來，在工藝設計和控制中，對實時數據的要求不僅要及時、準確，還要求更加全面，有了這些及時精確的數據，才能實現高質量的產品和精細化的管理。自動化儀表技術的應用，為數據采集、存儲、分析和優化提供了強有力的支持和保證，尤其是數據的實時采集，一直都是鋼鐵冶金企業測量工藝的重點和難點，應用了自動化儀表技術，從此就變得可靠、簡單。

2.3 自動化儀表能夠維護鋼鐵冶金企業生產的安全

安全第一為鋼鐵冶金企業生產從始至終需要堅持的重要理念，其同樣也為企業生產的主要任務，只有企業工作人員的人身安全與財產安全得到了充分的保障，企業生產過程中的秩序才能夠得到有效的維護。但是鋼鐵冶金生產是一項特殊的生產工藝，涉及到高溫、高壓和有毒有害的生產環境，自動化儀表技術的應用，不僅僅是工藝參數的實時測量，它可以對生產過程中的高溫、高壓、氣體泄漏等情況實現實時報警，以此來實現生產期間各類危險情況的有效預防，使工作人員能夠及時地接收到危險預告，最大程度降低安全事故所帶來的傷害。

3 鋼鐵冶金企業自動化儀表技術的應用

3.1 網絡集成化控制技術

當前階段的工業對于計算機技術的應用非常廣泛，通過先進的網絡來實現企業生產各方面的有效控制已經是企業發展的重要手段。自動化儀表在鋼鐵冶金企業生產過程中的應用，能夠和計算機技術實現有效的集成，能夠作為計算機控制工作開展過程中實現相關數據收集以及反饋的重要載體，自動化儀表也能夠在計算機控制的支持下開展網絡化管理[3]。基于網絡化控制的自動化儀表能夠自動進行企業生產過程中相關參數以及數據信息的檢驗以及測量，同時也能夠實現數據的有效轉化，另外也能夠有效發揮排除相關干擾值的良好功能，更好地實現自動化儀表對企業生產所獲取數據處理的智能化，當前階段已經成為了鋼鐵冶金企業生產過程中不可獲取的一項重要內容，通過對其的合理有效應用能夠提高一些復雜性工作處理的效率。

3.2 軟件編程技術

對于傳統的自動化儀表來說，其主要是應用相關的硬件來實現控制，而軟件編程在一定程度上推動了自動化儀表的軟控制，實現對控制流程的簡化，以此來有效地減少控制所需投入的成本。同時，軟件編程技術也可以進行相關控制程序的更改和優化，在實際開展生產的過程中可以達到自動化儀表管理效率更進一步提高的目的。在實際應用軟件編程技術之前，需要做好預先的計算機驗證工作，這樣便能夠使控制程序更好地滿足實際的生產需求，減少工作開展過程中所出現的錯誤。

3.3 自主記憶技術

當前階段鋼鐵冶金企業所應用的自動化儀表具有良好的自主記憶功能，利用自動化儀表當中所含有的計算機芯片以及相關帶有儲存功能的部件，便可以將操作開展過程中的各個操作步驟完整準確地記錄下來，還可以進行工作期間所存在多種情況的共同記憶，以此來更好地實現鋼鐵冶金更具復雜性的生產功能的有效發揮。另外，自動化儀表如果實際當中的設置狀態發生了相應的改變，那么不需要對其進行新的設置，也不能對其本有的設置做出任何的變更，這樣才能夠更好地促進自動化儀表所具備得到邏輯判斷能力。

3.4 智能和先進控制技術應用

目前，在鋼鐵冶金生產工藝中，已經應用到了多種智能系統的連接，如模糊控制、自適應控制、以及神經元網等等，已經在熱風爐、連鑄結晶器、中間罐液位等多個生產流程環節中使用，而且經過近些年的實踐創新優化，有著很不錯的表現成果，目前應用非常廣泛，很多企業都在積極的推廣應用中。在鋼鐵冶金生產工藝中積極應用先進的自動化儀表、智能化技術，可以大大提升對整個生產系統的實時控制能力，使生產系統中原來存在的時變性問題、非線性問題、以及來至于系統外部的隨機擾動等等問題都得到有效的規避。目前自動化儀表技術及智能控制技術在鋼鐵冶金企業的實際應用非常廣泛。比如，根據自適應理論來對連鑄結晶器液位進行控制；根據預測模型來實現對高爐內的鐵水的溫度控制；根據分布參數理論對電爐內的鋼鐵成分進行有效的控制。對近年來的實際應用進行分析可知，伴隨高溫、高壓、有毒氣體的鋼鐵冶金行業，是離不開自動化控制技術和智能技術的，對先進的自動化控制軟件的需求是迫切的，需要PLC技術、計算機技術在過程控制中發揮出積極的作用，只有這樣，才能全面提升鋼鐵冶金的智能化水平。自動化儀表技術在智能控制中，發揮著最重要的基礎作用，是數據采集獲取的關鍵。

3.5 系統研發和現場總線控制儀表技術的應用

所謂現場總線系統，它指的就是可保證自動化系統，它的目的就是要實現現場設備工作數據在智能傳輸過程中的穩定性及數字化、開放化，采用雙向串行通信總線，通過數據化技術把系統延伸至現場的儀器儀表中，把原本通過總線控制DCS系統中的大部分控制功能轉移到現場儀表上。鋼鐵冶金企業可以在生產的現場組建起現場總線控制FCS系統，從而實現測量、控制的一體化功能，并且還實現分散控告知的功能，這樣更有利于對生產現場的安全、穩定運行進行有效的實時控制，更能保證產品質量。現場總線控制FCS系統的應用，能夠使中央控制系統的計算壓力有所減低，更有利于中央控制系統完成例行的控制工作，這樣一來，就能把控制系統的智能化更好的發揮出來，實現先進智能控制。要保證智能控制系統在鋼鐵冶金中的適應能力，一定要結合剛特冶金的生產特點和行業發展前景需求去研究設計FCS系統，以滿足行業適應的適應性，實現推廣運用價值。

4 鋼鐵冶金企業自動化儀表技術應用的注意事項

4.1 做好日常的自動化儀表零器件的管理工作

自動化儀表當中所含有的零器件多種多樣，所以相關的工作人員需要加強各個零器件的日常管理，部件自身的完好程度與自動化儀表的安全穩定運行之間存在著非常密切的聯系，如果實際當中存在一些相應的部件較容易出現問題或者是損壞，那么需要做好其的預先準備工作，這樣便能夠在部件出現故障時，第一時間給予更換，所更換下來的期間便能夠有充足的時間給予維修，為生產工作的 順利開展提供相應的保障[4]。為了能夠保證自動化儀表當中各個部件的質量，相關的采購工作人員在進行部件購買的過程中，需要對市場的具體情況有一個全方位的掌握，能夠做到貨比三家，盡量選擇正規廠家所生產的期間，以此來增強部件的儲備。鋼鐵冶金企業無論是進行自動化儀表的購買還是部件的購買，都需要進行廠家信譽度以及售后等一些相應問題的驗證，對于實際當中容易受損的部件，需要加大購買力度，保證庫存充足，如果實際當中對部件的更換不能夠從根本上解決問題，那么便需要及時地與廠家溝通，最大程度降低對企業的正常生產所造成的影響。

4.2 優化自動化儀表運行的環境

環境因素會對自動化儀表的實際運行造成相應的影響，因此加強對自動化儀表運行環境控制的重要性不言而喻，為其的安全穩定運行提供有效的保障。當前階段一部分生產企業的車間當中所含有的化學物質多種多樣，不利于自動化儀表的穩定運行，如果實際情況較為嚴重還有可能對自動化儀表造成損壞，基于此，降低空氣當中有害氣體的含量，才能夠為自動化儀表的正常運行提供有效的保障。通過對防塵過濾網的應用將自動化儀表罩起來，便能夠實現對自動化儀表的有效保護，防止生產工作開展過程中所產生的灰塵進入到自動化儀表當中，影響自動化儀表的正常穩定運行[5]。還有一些自動化儀表主要應用在嚴寒以及酷暑的環境當中，那么就需要結合其實際的應用環境對其采用相應的防寒以及防暑措施，以此來防止自動化儀表發生部件凍壞的情況或者是進水等方面的問題。另外，自動化儀表同樣需要進行接地裝置的安裝，這樣便能夠有效地防止自動化儀表被雷擊，使得設備的安全穩定運行受到影響。

5 鋼鐵冶金企業自動化儀表技術的應用展望

近些年來，鋼鐵冶金企業也獲得了更進一步的發展，其在自動化儀表的應用方面也提出了更為嚴格的要求。當前階段的自動化儀表控制系統技術的發展呈分布式、開放性與網絡化。對于分布式控制系統來說，其為當前階段一種較為新型的控制系統，此種控制系統主要是將集中式控制系統作為基礎，在其之上實現了相應的優化以及發展。而分布式控制系統主要為兩個部分組成，分別為過程控制以及監控控制，是當前階段更具現代化的先進網絡通信系統，通過對其的合理有效應用可以滿足控制器用在集成式發展方面的相關需求；而開放性控制系統的出現，能夠使當前階段先進信息技術的發展獲得滿足。近些年來，計算機技術以及信息技術的發展速度在不斷加快，在這樣的背景下，自動化儀表的種類以及數量也在逐漸增加，被廣泛地應用到相關領域的生產工作當中，此類的自動化儀表更多融合了現代化先進的軟件，為了能夠更好地使計算機、軟件以及控制系統之間的兼容，就一定要在自動化儀表當中添加相應的計算機接入口，在此基礎上，只需要利用數據線便可以方便快捷地把自動化儀表測量工作開展所獲取的相關數據信息傳輸到計算機以及移動設備當中，同時將相關信息數據及時地保存，實現自動儀表控制系統所具備存儲能力以及計算能力的更進一步提升。當前的時代為信息時代，網絡技術遍布在各行各業以及人們的生活和工作當中。而自動化儀表控制系統網絡化也一定是后續其發展的必然趨勢，利用當下先進的信息技術來實現自動化控制系統與企業生產有關信息數據的有效連接，便能夠達到企業數據信息共享的目的，這對于推動鋼鐵冶金企業的更進一步發展來說意義重大。鋼鐵冶金行業由于工作環境的特殊性，需要加快對行業專用、特殊檢測儀表的研發，以保證在測量過程中保持最好的可靠性和連續性，比如溫度測量、高溫流體的成分檢測、管道臟氣體流量的大范圍檢測、產品尺寸等等。鋼鐵冶金行業對特殊檢測儀表的需求較高，所以需要加大研發創新的力度，以滿足實際需要，同時也有利對未來自動化儀表在鋼鐵冶金行業中的發展方向進行明確。此外，在自動化儀表的管理、診斷過程中，還需要加強智能技術的應用，通過檢測、識別、預測和專家系統等多種智能技術的融合，技術掌握儀器儀表的運行狀態，更有利于整個控制系統的安全、穩定運行。

6 結語

總的來說，當前階段的化工業與人們的生產生活之間存在著非常密切的聯系，其能夠為我國社會經濟的發展創造出應有的價值。實際上的鋼鐵冶金生產，無論是環境還是作業條件通常都較為惡劣，同時也存在著一些危機工作人員安全的不利因素，但是要求冶煉生產的整個過程具有連續性，這就對生產人員提出了更為嚴格的要求，需要其能夠實現工藝指標的有效控制。而將自動化儀表技術有效地融入到鋼鐵冶金的生產過程當中，便能夠更好地滿足實際的生產需求，有利于實現鋼鐵冶金企業生產整個過程的自動化。