國內(nèi)連鑄機(jī)自動化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望

何俊呈

摘 要：近年來，我國的連鑄自動化技術(shù)在不斷的發(fā)展，連鑄技術(shù)的應(yīng)用使生產(chǎn)的效率不斷提高，同時(shí)也節(jié)省了大量的資金成本。本文針對連鑄機(jī)自動化系統(tǒng)的配置、控制技術(shù)和控制系統(tǒng)所取得的成果幾個(gè)方面，對我國連鑄機(jī)自動化控制系統(tǒng)的的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展前景進(jìn)行了詳細(xì)說明。

關(guān)鍵詞：連鑄機(jī)；自動化；系統(tǒng)；現(xiàn)狀；展望

在轉(zhuǎn)爐煉鋼和軋鋼連接的過程中，最重要的部分就是連鑄，并且連鑄的發(fā)展速度極快。隨著常規(guī)板坯連鑄機(jī)裝備的改進(jìn)，工藝介質(zhì)和機(jī)電液一體化裝備技術(shù)的不斷完善，這就要求自動化系統(tǒng)的控制水平也要不斷提高，這樣才能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需求。以目前我國使用連鑄自動化系統(tǒng)所取得的成績來看，我國的連鑄自動化控制一定達(dá)到了較高的水平，在數(shù)據(jù)模型的開發(fā)方面也取得了顯著的成果。

1 連鑄自動化系統(tǒng)的配置

我國目前最先進(jìn)的連鑄自動化系統(tǒng)是全集成自動化的方案下的系統(tǒng)。自動化的過程主要是從輸入物流到輸出物流。在輸入物流中主要有生產(chǎn)流程和下游輔助過程，在輸出物流中主要有制造執(zhí)行系統(tǒng)層、企業(yè)資源規(guī)劃層、過程控制層和現(xiàn)場層。

⑴制造執(zhí)行系統(tǒng)層。這一層面主要是指鋼鐵行業(yè)中的三級MES系統(tǒng)，制造執(zhí)行系統(tǒng)層主要存在與企業(yè)的ERP和企業(yè)的控制過程之間的車間控制管理和作業(yè)調(diào)度中，這一系統(tǒng)能夠進(jìn)行作業(yè)中的物流生產(chǎn)、動態(tài)優(yōu)化、質(zhì)量信息跟蹤、設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控、突發(fā)事件的處理、運(yùn)輸調(diào)度和故障診斷等。⑵企業(yè)資源管理層。這一層主要是對企業(yè)資源進(jìn)行合理規(guī)劃以及管理。⑶過程控制層。這一層是由工藝控制系統(tǒng)、一級自動化控制系統(tǒng)、人機(jī)接口和過程控制系統(tǒng)等方面共同組成。過程系統(tǒng)層是MES系統(tǒng)的主要橋梁，能夠?yàn)樯a(chǎn)的信息化建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。工藝控制系統(tǒng)主要由重要工藝中的控制系統(tǒng)組成，工藝控制系統(tǒng)的運(yùn)用能夠有效的提高鑄坯的質(zhì)量。人機(jī)接口主要是對連鑄的整體設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、報(bào)警、參數(shù)設(shè)定、趨勢查詢及記錄、打印常規(guī)報(bào)表，方便工作人員對連鑄機(jī)的生產(chǎn)狀況進(jìn)行檢測。

⑷現(xiàn)場層。連鑄自動化的最底層就是現(xiàn)場層，現(xiàn)場層中主要有電動機(jī)、電控閥門和監(jiān)測儀表等。如果想發(fā)揮設(shè)備的整體性能，就需要在特定的區(qū)域進(jìn)行遠(yuǎn)程信號的收集，并利用現(xiàn)場總線將信號傳輸?shù)街飨到y(tǒng)中。

在連鑄自動化系統(tǒng)中使用集成自動化方案，能夠提高各個(gè)層級的透明度，包括現(xiàn)場層、公司管理層和生產(chǎn)控制層。還可以實(shí)現(xiàn)通訊、組態(tài)和數(shù)據(jù)管理的一致性，也能夠?yàn)樯a(chǎn)用戶帶來極大的便利。全集自動化的連鑄控制系統(tǒng)能夠降低自動化方案的復(fù)雜程度，從而使投入的總成本有所下降；能夠最大程度的實(shí)現(xiàn)互操作性，包括驅(qū)動裝置、控制器和HMI、過程控制系統(tǒng)；能夠最大程度的滿足用戶對產(chǎn)品的需求，并提高生產(chǎn)的效率。

2 連鑄機(jī)自動化系統(tǒng)中的控制技術(shù)和成果

⑴在我國經(jīng)濟(jì)和科技不斷發(fā)展的同時(shí)，連鑄技術(shù)在在不斷發(fā)展，鋼鐵冶金方面的工藝水平也在不斷提高，目前我國的水平已經(jīng)趕超世界上的許多國家，并處于中上等地位。在連鑄技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，連鑄自動化系統(tǒng)也在不斷的完善和提高，在連鑄機(jī)生產(chǎn)過程中，自動化系統(tǒng)能夠貫穿整個(gè)環(huán)節(jié)。連鑄自動化系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€(gè)工藝設(shè)備進(jìn)行控制，能夠是自動化技術(shù)發(fā)揮到最大程度，從而減輕了操作人員的負(fù)擔(dān)，也能為生產(chǎn)縮減成本。連鑄自動控制技術(shù)具有以下幾項(xiàng)特點(diǎn)：維護(hù)方便、系統(tǒng)較穩(wěn)定、具有可擴(kuò)展功能、友好的人機(jī)界面。

⑵控制技術(shù)是連鑄機(jī)系統(tǒng)中必須具有的功能，但在連鑄機(jī)實(shí)際生產(chǎn)的過程中，還存著普通控制技術(shù)不能解決的問題，這些問題主要包括：存在可測擾動或者不可測擾動，具有非線性和有時(shí)變行，這就使控制時(shí)存在一定的滯后性，傳感器在進(jìn)行測量的過程中很容易受到噪聲的干擾。由于存在以上原因，傳統(tǒng)的PID不能實(shí)現(xiàn)較好的控制效果，不能達(dá)到鑄坯的質(zhì)量控制要求。為了適應(yīng)生產(chǎn)需求，連鑄方面的科研人員正在積極探索有效的控制方法，力求將預(yù)測控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制和模糊控制等方法結(jié)合在一起，共同用于生產(chǎn)控制中。

⑶連鑄自動控制技術(shù)的發(fā)展彌補(bǔ)了我國長期以來在連鑄方面的技術(shù)空缺，也是連鑄自動化系統(tǒng)不斷完善，連鑄自動控制技術(shù)能夠?yàn)槲覈a(chǎn)高質(zhì)量的鑄坯提供有力的技術(shù)支持。在與國外連鑄技術(shù)相比較的過程中，也增加了我國連鑄技術(shù)的競爭力，從而提高了我國的國際地位和國際影響力。

3 連鑄自動化系統(tǒng)的展望

隨著科技的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)水平的提高，大型設(shè)備制造商和生產(chǎn)商都在不斷完善和改造數(shù)學(xué)模型，這些模型的開發(fā)能夠?qū)υ诰€工藝進(jìn)行優(yōu)化和有效控制。在一些比較先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)和檢測中，如電磁加速技術(shù)、液芯實(shí)際位置檢測技術(shù)和中間包連續(xù)加熱技術(shù)都在不斷進(jìn)行試驗(yàn)和測試，這些檢測和應(yīng)用技術(shù)能夠促進(jìn)計(jì)算模型的優(yōu)化和完善，也能提高鑄坯內(nèi)外的質(zhì)量。連鑄機(jī)自動化系統(tǒng)在軟件發(fā)展方面，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，并通過經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)理論對生產(chǎn)缺陷進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測，并提出相關(guān)的解決措施。智能工藝參數(shù)分析系統(tǒng)是今后連鑄自動化系統(tǒng)發(fā)展中的重要部分。

4 總結(jié)

我國連鑄自動化在今后的發(fā)展中會取得更好的發(fā)展和應(yīng)用成果，在科研人員以及連鑄方面專家的努力下，能夠開發(fā)出更加完善和先進(jìn)的數(shù)據(jù)模型，并且?guī)游覈B鑄自動化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和進(jìn)步。

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