淺談電氣自動(dòng)化技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用

楊瀚澤

（天津市鋼鐵集團(tuán)有限公司， 天津 300000）

經(jīng)驗(yàn)交流

淺談電氣自動(dòng)化技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用

楊瀚澤

（天津市鋼鐵集團(tuán)有限公司， 天津 300000）

基于對(duì)冶金自動(dòng)化技術(shù)概念及理論的認(rèn)識(shí)和闡述，分析了繼電保護(hù)、工業(yè)以太網(wǎng)、傳感器等自動(dòng)化技術(shù)在冶金行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中的的實(shí)際應(yīng)用情況，以期能夠?yàn)橐苯鹦袠I(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)工作提供一些新思路、新方法。

電氣自動(dòng)化技術(shù) 冶金行業(yè) 應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)也取得了巨大的發(fā)展，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。在冶金行業(yè)當(dāng)中，因?yàn)闀?huì)涉及到材料、機(jī)械、控制等多領(lǐng)域的技術(shù)，因而電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍也十分廣泛。尤其是隨著近年來(lái)能源市場(chǎng)的原料供應(yīng)愈發(fā)緊張，以及人們對(duì)于環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越重視，使得當(dāng)前的鋼鐵行業(yè)已經(jīng)不得不面臨轉(zhuǎn)型發(fā)展，即由原本的粗放型生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)為精細(xì)化生產(chǎn)，從而產(chǎn)出擁有更高科技含量與高質(zhì)量的產(chǎn)品[1]。電氣自動(dòng)化技術(shù)則可在此過(guò)程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用價(jià)值，據(jù)此下文將重點(diǎn)就此項(xiàng)技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用來(lái)展開探究。

1 冶金自動(dòng)化技術(shù)分析

在冶金行業(yè)的日常生產(chǎn)過(guò)程中要應(yīng)用到規(guī)模龐大的機(jī)械設(shè)備以及數(shù)字化設(shè)備，因此也就給自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的應(yīng)用空間。近年來(lái)冶金行業(yè)引入了大量的自動(dòng)化控制系統(tǒng)與技術(shù)，其中具體包括有：

1）可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC技術(shù)）此項(xiàng)技術(shù)是利用一類可編程的存儲(chǔ)設(shè)備，應(yīng)用在其內(nèi)部的存儲(chǔ)程序之中，并實(shí)施邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)、定時(shí)和算術(shù)操作等直接與用戶相接觸的指令，同時(shí)利用數(shù)字亦或是模擬式來(lái)進(jìn)行各類機(jī)械生產(chǎn)操作的輸入/輸出控制。在冶金行業(yè)當(dāng)中，將之應(yīng)用于污水處理控制、豎井控制、生產(chǎn)線控制等多個(gè)方面的生產(chǎn)操作控制，能夠十分有效地保障生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)。

2）智能控制技術(shù)（Intelligent Control Technology，ICT技術(shù)）即為在不進(jìn)行人工干預(yù)的狀況下自主驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的有效控制，這一技術(shù)是控制理論在發(fā)展到新階段所提出的一項(xiàng)技術(shù)手段，其主要是應(yīng)用在那些采用傳統(tǒng)方法所難以處理的系統(tǒng)控制問(wèn)題中。

3）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（Computer Aided Design，CAD技術(shù)）即在設(shè)計(jì)階段，借助于計(jì)算機(jī)設(shè)備作為主要的工具手段，并以此來(lái)協(xié)助工程師開展設(shè)計(jì)工作的所有實(shí)用技術(shù)的總和，這以技術(shù)目前在各類機(jī)械零部件設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面有著十分廣泛的應(yīng)用。

4）In touch技術(shù)主要是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的高效化搜集，其能夠?qū)⒃谏蛇^(guò)程之中所產(chǎn)生出的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為更加便于管理的圖形亦或是數(shù)字化信息內(nèi)容，例如在冶金生產(chǎn)時(shí)，可對(duì)鋼材的化學(xué)構(gòu)成元素、生產(chǎn)環(huán)節(jié)等產(chǎn)品參數(shù)予以管理，對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)及時(shí)予以檢測(cè)，同時(shí)也可直接形成生產(chǎn)報(bào)表，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立能夠?yàn)楫a(chǎn)品升級(jí)與質(zhì)量改進(jìn)提供更多的參考依據(jù)[2]。此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用起來(lái)十分便捷，同時(shí)其中所具備的動(dòng)態(tài)組件有著良好的拓展性能，能夠?qū)崿F(xiàn)更加多元化的功能應(yīng)用且具備十分優(yōu)秀的穩(wěn)定性。

2 繼電保護(hù)應(yīng)用

冶金企業(yè)在持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，其所需要的生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平也需不斷提升，微機(jī)繼電保護(hù)也將獲得更為廣泛性的運(yùn)用。微機(jī)繼電保護(hù)是采用數(shù)字式計(jì)算設(shè)備作為核心基礎(chǔ)所搭建起的一類繼電保護(hù)系統(tǒng)。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)這是一類憑借智能單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)裝控設(shè)備的有效保護(hù)。在冶金供電系統(tǒng)的短區(qū)段低壓線路之中，可將時(shí)限要求適度放寬。選用新型化的導(dǎo)引線來(lái)起到縱向連接保護(hù)效果，鑒于僅是針對(duì)側(cè)向高壓數(shù)字閉鎖信號(hào)進(jìn)行傳輸，因此只要在兩側(cè)向之間新鋪設(shè)一條常規(guī)的四芯屏蔽電纜，以保障其接觸的穩(wěn)定性。對(duì)于鋼鐵冶煉企業(yè)而言其屬于一類負(fù)荷，電氣系統(tǒng)要能夠和工藝系統(tǒng)以及DCS系統(tǒng)保持密切配合，同時(shí)在產(chǎn)品的靈敏性上也有著較高的要求。

3 工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用

工業(yè)以太網(wǎng)盡管在技術(shù)性能上和商業(yè)應(yīng)用的以太網(wǎng)完全兼容，然而其在材質(zhì)選取、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、性能強(qiáng)度、可操作性、抗干擾性、實(shí)用性、安全性等多個(gè)方面均可完全滿足于工業(yè)生產(chǎn)的需求。當(dāng)前，隨著可視化技術(shù)與監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，使得冶金行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程將完全實(shí)現(xiàn)可視化，管控工作將更加便捷。受到高爐本身所具備的密閉性特點(diǎn)，采用儀表進(jìn)行檢測(cè)的重要價(jià)值也便愈發(fā)明顯。與此同時(shí)隨著計(jì)算技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、圖像處理技術(shù)、多媒體虛擬技術(shù)等技術(shù)的不斷發(fā)展促使原本存在生產(chǎn)管理盲區(qū)的生產(chǎn)過(guò)程將更加透明化，還可為生產(chǎn)人員的具體操作帶來(lái)更加的便利性。依據(jù)功能層級(jí)的不同，可將冶金自動(dòng)化系統(tǒng)分成基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)、生產(chǎn)管控系統(tǒng)以及信息化系統(tǒng)等4個(gè)級(jí)別。其中主干網(wǎng)信息可選用光纖進(jìn)行輸送，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的連接則選用屏蔽雙絞線予以連接，針對(duì)關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)區(qū)段還可采取冗余網(wǎng)絡(luò)手段，并可借此來(lái)促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力與穩(wěn)定性的全面提升。

3.1 基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)

基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)備主要是以工業(yè)計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器、分散式控制系統(tǒng)等為代表，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)冶金自動(dòng)化設(shè)備的管控?？删幊踢壿嬁刂破髂軌虼蠓忍嵘芈房刂颇芰?，而分散式控制系統(tǒng)則可對(duì)順序控制功能做出極大的改進(jìn)，在冶金生產(chǎn)中，可編程邏輯控制器控制依然是主要的控制系統(tǒng)[3]。

3.2 生產(chǎn)管控系統(tǒng)

在工業(yè)以太網(wǎng)當(dāng)中網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)通訊是系統(tǒng)最為關(guān)鍵的構(gòu)成部分，其流程可實(shí)現(xiàn)全息集成。企業(yè)也逐步加強(qiáng)了對(duì)于運(yùn)籌學(xué)、專家系統(tǒng)、流程仿真等技術(shù)的應(yīng)用，促使各生產(chǎn)線工作更加趨向于合理化，實(shí)施全線物流追蹤、質(zhì)量控制、成本控制、設(shè)備維護(hù)等均取得了一定效果。

4 傳感器的應(yīng)用

傳感器即為將所感知并接收到的外部信息依據(jù)一定的規(guī)律來(lái)使之能夠轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎眯盘?hào)的一類檢測(cè)裝置，簡(jiǎn)而言之也就是傳感器是將外部信息，轉(zhuǎn)換成能夠被系統(tǒng)識(shí)別并執(zhí)行的電信號(hào)裝置。傳感器的構(gòu)成具體包括了敏感組件以及轉(zhuǎn)換組件兩部分，其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄與控制等多方面需求的充分滿足，是達(dá)成冶金工業(yè)自動(dòng)化測(cè)定與控制的關(guān)鍵一環(huán)。

4.1 溫度傳感器

此傳感器即為可以對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行感知同時(shí)將之轉(zhuǎn)換成能夠被有效應(yīng)用的輸出信號(hào)傳感設(shè)備，主要是應(yīng)用在對(duì)鍋爐溫度以及高爐溫度的測(cè)定與控制方面。在溫度測(cè)量?jī)x表當(dāng)中溫度傳感器是其中最為關(guān)鍵的核心構(gòu)成部件，其可供選擇的類型多種多樣。開展自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)時(shí)所經(jīng)常會(huì)應(yīng)用到輻射溫度測(cè)量法來(lái)對(duì)某些物體的表層溫度進(jìn)行測(cè)量與調(diào)節(jié)，例如在冶金過(guò)程當(dāng)中的軋制、軋輥、鍛件及各類金屬熔融過(guò)程中的溫度控制。

4.2 壓力傳感器

這一傳感器是在工業(yè)生產(chǎn)與各類儀器設(shè)備控制過(guò)程之中所最為常見的一類傳感器設(shè)備，應(yīng)用范圍十分廣泛，可應(yīng)用在各種完全不同的工業(yè)自動(dòng)控制環(huán)境中，其中就包括了水利、電力、鐵路、航天、石油、管道、船舶、軍工等多個(gè)方面?？梢罁?jù)實(shí)際的壓力改變來(lái)使電流或電壓產(chǎn)生相應(yīng)的改變。

4.3 流量傳感器

流量傳感設(shè)備即為可以感知到流體的流量大小，并將之轉(zhuǎn)換為可被系統(tǒng)識(shí)別出相應(yīng)信號(hào)的設(shè)備。一般是應(yīng)用在對(duì)于保護(hù)流量值不需要過(guò)于精準(zhǔn)的位置，主要是對(duì)水管當(dāng)中所出現(xiàn)的水流異常中斷情況起到斷流保護(hù)的效果。流量傳感器大多會(huì)應(yīng)用在鍋爐當(dāng)中的送風(fēng)管道、蒸汽管道、給水管道等方面，以實(shí)現(xiàn)對(duì)流經(jīng)管道內(nèi)的流體速度及流量大小測(cè)定。在流量傳感設(shè)備當(dāng)中，測(cè)量管體之中的導(dǎo)電介質(zhì)基本等同于法拉第實(shí)驗(yàn)操作中的導(dǎo)電金屬桿，其桿體兩端的電磁線圈會(huì)在一定的區(qū)域范圍內(nèi)形成一個(gè)恒定磁場(chǎng)，在有導(dǎo)電介質(zhì)流經(jīng)其中時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生出感應(yīng)電壓。傳感器需防止在架空較常的管道上進(jìn)行安裝，由于長(zhǎng)期使用之后，傳感器下垂作用極易導(dǎo)致傳感器和法蘭之間出現(xiàn)封閉不嚴(yán)，造成泄漏現(xiàn)象，如不得不進(jìn)行安裝還要能夠在傳感器上下兩端2D位置依次進(jìn)行管道緊固裝置的設(shè)定[4]。流量傳感器常常適合壓力變送器、流量顯示器、溫度變送器等一起配合使用。流量傳感器是一種進(jìn)度大、可靠性強(qiáng)、壽命常的流量?jī)x表，主要是為了能夠?qū)崿F(xiàn)更加便捷的控制與測(cè)定，管道之中不具備可移動(dòng)部件及阻流部件，在測(cè)量過(guò)程當(dāng)中所產(chǎn)生的壓力丟失量可忽略不計(jì)。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著目前科技的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)也取得了巨大的發(fā)展，各類儀表裝置以及自動(dòng)化設(shè)備都極大的提升了冶金行業(yè)的生產(chǎn)效率與質(zhì)量水平，并促使鋼鐵冶金生產(chǎn)的安全性明顯增強(qiáng)。通過(guò)在冶金行業(yè)中引入“無(wú)人工廠”概念，可促進(jìn)生產(chǎn)車間的自動(dòng)化、智能化，此舉不但能夠大幅度降低企業(yè)的人力成本支出，同時(shí)還有助于提高生產(chǎn)效率，使企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)收益，推動(dòng)我國(guó)冶金行業(yè)的健康發(fā)展。

[1] 張禮.電氣自動(dòng)化在冶金工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].價(jià)值工程，2015（2）：24-25.

[2] 張海峰.探析冶金電氣自動(dòng)化控制技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2016（8）：4.

[3] 李英武.冶金電氣自動(dòng)化控制技術(shù)探析[J].黑龍江科技信息，2016（13）：22.

[4] 趙曉蓓.基于冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)淺析[J].中小企業(yè)管理與科技，2016（4）：22.

（編輯：張偉）

Application of Electrical Automation Technology in Metallurgical Industry

Yang Hanze
（Tianjin Iron&Steel Group Co.,Ltd.,Tianjin 300000）

Based on the understanding and elaboration of the concept and theory of metallurgical automation technology,this paper analyzes the practical application of relay protection,industrial Ethernet,sensors and automation technology in metallurgical industry,in order to provide some new ideas and methods for the automation system construction of metallurgical industry.

electrical automation technology,metallurgical industry,application

TP273

A

1672-1152（2017）01-0100-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.01.40

2017-01-27

楊瀚澤（1987—），男，現(xiàn)就職于天津市鋼鐵集團(tuán)有限公司，助理工程師，研究方向：電氣自動(dòng)化。