電氣自動化技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用

【摘 要】本文首先介紹了電氣自動化技術(shù)的特點，然后介紹了我國冶金電氣自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，最后分析了電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】電氣自動化技術(shù)；冶金行業(yè)；應(yīng)用

一、前言

當(dāng)前，人們對冶金產(chǎn)品的種類和規(guī)格需求越來越多，標(biāo)準(zhǔn)越來越高，這就需要冶金企業(yè)運用自動化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)。電子信息技術(shù)及智能控制技術(shù)的快速發(fā)展，近年來，冶金電氣自動化技術(shù)取得了很大進(jìn)步，推動了鋼鐵、冶金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為實現(xiàn)冶金行業(yè)的現(xiàn)代化，發(fā)揮了有效的促進(jìn)作用。

二、電氣自動化技術(shù)的特點

電氣自動化技術(shù)具有以下兩個重要的特點：一是技術(shù)涵蓋面比較寬。因為電氣自動化技術(shù)既是一門應(yīng)用性比較強(qiáng)又是一門比較普遍的技術(shù)，大多數(shù)相關(guān)企業(yè)均會或多或少涉及到。此外，這門技術(shù)科技含量比較高，在電氣自動化系統(tǒng)的設(shè)計中，既需要硬件設(shè)計又需要軟件設(shè)計，而且不同的應(yīng)用行業(yè)與場合需要選擇不同的技術(shù)方案，由此而見，這門技術(shù)需要比較寬的知識面。

二是對電子技術(shù)依賴性比較強(qiáng)。我們知道，對于一個典型的電氣自動控制系統(tǒng)而言，無論從采集信號的傳感器到進(jìn)行信號處理運算的控制器，或者到執(zhí)行運算結(jié)果的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等均與電子技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。所以，電氣自動化技術(shù)的發(fā)展離不開電子技術(shù)的進(jìn)步，兩者密切相關(guān)，前者依賴于后者。

三、我國冶金電氣自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

80年代左右，我國鋼鐵冶金行業(yè)還普遍采用單回路控制，一般控制設(shè)備都為常規(guī)儀表，控制水平簡單。而在90年代以后，自動化技術(shù)開始在我國冶金行業(yè)中普及，大部分企業(yè)的控制裝備方面都以PLC、DCS、FCS為主，控制水平可以達(dá)到準(zhǔn)無人化水平。最近這幾年，冶金行業(yè)自動化技術(shù)再一次升級，部分鋼鐵企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了全廠信息化，控制系統(tǒng)也更加優(yōu)化了，出現(xiàn)了BPS/MES/PCS三級結(jié)構(gòu)。自從我國加入WTO，再加上金融危機(jī)的影響以及國際鋼鐵市場的持續(xù)低迷，鋼鐵冶金企業(yè)現(xiàn)今正面臨著嚴(yán)峻的考驗，為了適應(yīng)全球冶金行業(yè)的大環(huán)境，為了我國冶金行業(yè)更好的發(fā)展，提升我國鋼鐵行業(yè)自動化技術(shù)的水平勢在必行。

1、實現(xiàn)自動化生產(chǎn)

隨著我國冶金行業(yè)的發(fā)展，許多技術(shù)都被應(yīng)用到了冶金生產(chǎn)的控制方面。特別是采用PLC、DCS計算機(jī)控制，取代了傳統(tǒng)的模擬控制，深受冶金企業(yè)的歡迎，目前已經(jīng)得到普及。近年發(fā)展起來的現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)，也逐步在冶金生產(chǎn)的自動化系統(tǒng)中應(yīng)用，分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)替代了集中控制，成為自動化發(fā)展的主流。

2、實現(xiàn)自動化監(jiān)測

自動化技術(shù)在生產(chǎn)監(jiān)測方面也得以大量應(yīng)用。例如，閉環(huán)控制、安全生產(chǎn)等相關(guān)的流量、溫度、壓強(qiáng)等數(shù)據(jù)檢測，用上了自動化儀表設(shè)施，保證了回路控制、安全生產(chǎn)、能源計量等方面的監(jiān)測的準(zhǔn)確和規(guī)范。生產(chǎn)過程的各種預(yù)報、報警等，也都引入最新的監(jiān)管、測量技術(shù)和設(shè)施，滿足了管理、進(jìn)程的需要。

3、進(jìn)一步加快信息化進(jìn)程

電氣自動化技術(shù)的引入，使得我國冶金行業(yè)的信息化程度得以提高。隨著管理能力的加強(qiáng)，信息化開始得到冶金企業(yè)的認(rèn)可，企業(yè)信息化慢慢得以建立，很多企業(yè)還創(chuàng)建了企業(yè)信息網(wǎng)。特別是國內(nèi)的一些知名的鋼鐵企業(yè)，在運用信息技術(shù)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗、控制生產(chǎn)成本等方面，都取得了較大的成功和突破。在生產(chǎn)控制方面，高性能控制器、集中管控智能儀表、模型技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用，增強(qiáng)了生產(chǎn)過程的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。近些年，一些冶金企業(yè)慢慢認(rèn)識到制造執(zhí)行系統(tǒng)，建成了主要生產(chǎn)線的MES和產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)。例如某著名鋼企開發(fā)了數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，建立了智能質(zhì)量設(shè)計知識庫等，在信息化方面取得了顯著的成果。

總之，電氣自動化技術(shù)的引入，極大地推動了冶金行業(yè)的生產(chǎn)自動化進(jìn)程，顯著提升了我國的冶金電氣自動化控制水平，縮短了我國與發(fā)達(dá)國家冶金產(chǎn)業(yè)的差距，取得了顯著的成效。

四、電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用

1、工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用

工業(yè)以太網(wǎng)在技術(shù)層面上和商用以太網(wǎng)是兼容的，但是在產(chǎn)品設(shè)計時，工業(yè)以太網(wǎng)有些方面則需要滿足工業(yè)現(xiàn)場的要求，如材質(zhì)的選擇、適用性、產(chǎn)品的強(qiáng)度、實時性、可靠性、本質(zhì)安全等等等。當(dāng)前，監(jiān)控系統(tǒng)以及可視化技術(shù)是冶金行業(yè)使用比較多的，儀表檢測在冶金行業(yè)中作用明顯，它的出現(xiàn)很好的解決了高爐封閉性的問題，工人的操作也因檢測技術(shù)、圖像處理技術(shù)、多媒體虛擬技術(shù)等等先進(jìn)的手段而變的更加方便和安全。冶金自動化系統(tǒng)按照功能層次可以分為四個層面：基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)、生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)以及企業(yè)信息化系統(tǒng)。光纖傳輸常常用在主干網(wǎng)中，而屏蔽雙絞線主要用在連接現(xiàn)場的設(shè)備中，當(dāng)涉及到重要的網(wǎng)段，一般可以使用冗余網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該技術(shù)可以使網(wǎng)絡(luò)具有比較強(qiáng)的可靠性和抗干擾的能力。

冶金基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)。DSC、PLC以及工業(yè)控制計算機(jī)是該系統(tǒng)的主要代表，主要作用是控制現(xiàn)場冶金自動化設(shè)備。DSC極大的改善了順序控制功能，PLC則能夠使得回路控制功能得以加強(qiáng)，同時PLC是最基礎(chǔ)的自動化控制系統(tǒng)，也是主要的冶金流程控制。

冶金生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)。自動化控制系統(tǒng)的核心和冶金流程的全息集成是工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通訊和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。MES的重要性逐漸的被企業(yè)了解到，因此企業(yè)綜合的使用了專家系統(tǒng)、運籌學(xué)以及流程仿真等現(xiàn)代化的技術(shù)，對生產(chǎn)線的各程序進(jìn)行協(xié)調(diào)，也在質(zhì)量、物流、成本等方面取得了一定的成效。工業(yè)以太網(wǎng)在每一級使用的結(jié)構(gòu)都不相同，常用的結(jié)構(gòu)形式有樹形和環(huán)形等等，使得縱向方面的管理、計劃、生產(chǎn)、控制信息得以集成，橫向方面鐵、剛、扎德數(shù)據(jù)得以傳遞。

2、繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

冶金企業(yè)的不斷發(fā)展，其生產(chǎn)的規(guī)模在不斷的增長，生產(chǎn)所用設(shè)備的自動化也在不斷的提高，從而使得現(xiàn)代的冶金企業(yè)能夠更加廣泛的使用繼電保護(hù)技術(shù)，該技術(shù)建立的基礎(chǔ)是數(shù)字式計算機(jī)，主要依靠單片來進(jìn)行機(jī)智能保護(hù)。當(dāng)?shù)蛪憾叹€路出現(xiàn)在冶金供電系統(tǒng)中時，可以適當(dāng)降低時限的要求，節(jié)約成本。由于鋼鐵冶金企業(yè)是屬于一類負(fù)荷，需要讓該類企業(yè)的電器系統(tǒng)配合上DCS系統(tǒng)或者是工藝系統(tǒng)，同時在產(chǎn)品要求上也有很高的靈活性。RCS――9600CS系列裝置被使用在保護(hù)監(jiān)控產(chǎn)品中，而它的配置也需要按照面向?qū)ο蟮乃悸穪磉M(jìn)行，其中也包括了適合110KV的變壓器保護(hù)。

3、傳感器的應(yīng)用

傳感器作為一種基礎(chǔ)的電氣自動化設(shè)備在冶金工業(yè)中也運用的比較廣泛，傳感器的本質(zhì)是一種檢測裝置，它能夠感知外部環(huán)境的信息并將信息按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可以使用的信息，換言之，傳感器可以將環(huán)境信息轉(zhuǎn)化成電信號。轉(zhuǎn)換組件和敏感組件是傳感器的主要組成部分，傳感器的主要作用是信息的傳遞、處理、儲存、記錄以及控制等等，在現(xiàn)代的冶金工業(yè)中，傳感器是實現(xiàn)工作能夠自動檢測控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

壓力傳感器。該傳感器常用在儀器儀表控制和工業(yè)實踐中，同時在其他工業(yè)的自控環(huán)境中也常常被運用，如交通、水利水電、軍工、航天航空、電力、油井、石化等的眾多的行業(yè)。壓力傳感器主要是感受壓力的變化，并將其轉(zhuǎn)化為電壓或者是電流的變化，壓力傳感器運用在裝運煤和高爐的上煤，從而可以統(tǒng)計用煤量以及測量、控制上煤。溫度傳感器。該傳感器可以感受到溫度，并且將溫度信息轉(zhuǎn)化成可以輸出的信號，溫度傳感器主要是用在球團(tuán)豎爐爐體以及鍋爐爐體的溫度檢測和控制。溫度測量儀表的核心就是溫度傳感器，在工業(yè)的生產(chǎn)過程中，一些物體的表面溫度通常使用輻射測溫法來測量，比如熔融金屬在坩堝或者冶煉爐中德溫度等等。

除了上述的兩種傳感器之外，還有流量傳感器。該傳感器可以感受到流體的流量，并且將流量信息轉(zhuǎn)化為可以輸出的信號，流量傳感器常常運用在不需要精確的保護(hù)流量值的情形下。球團(tuán)豎爐中的蒸汽管道、送風(fēng)管道、給水管道常常使用該傳感器，通過它對管道中流體的流速、流量進(jìn)行測量。

五、結(jié)束語

隨著我國冶金行業(yè)的快速發(fā)展，鋼鐵的需求量日益增多，電氣自動化技術(shù)在冶金行業(yè)中具有非常重要的地位。只有技術(shù)人員通過不斷的實踐經(jīng)驗積累，使電氣自動化技術(shù)更加完善，才能促進(jìn)冶金行業(yè)更加快速的發(fā)展。

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