淺談冶金工程自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

王旭戰(zhàn)

摘要：隨著自動(dòng)化技術(shù)的普及，我國(guó)的冶金工業(yè)也得到了快速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用于冶金行業(yè)。冶金工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在最初的發(fā)展階段，它的發(fā)展軌跡與自動(dòng)化學(xué)科自身的發(fā)展規(guī)律，也隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，包括技術(shù)進(jìn)化、改變生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)流程和組織，企業(yè)經(jīng)營(yíng)模式的改革和完善。在冶金工業(yè)中引入機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)可以極大的提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文首先分析了冶金工程技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的概況，然后總結(jié)了冶金工程自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)方面的困難，最后闡述了冶金工程自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展戰(zhàn)略。

關(guān)鍵詞：冶金工程；自動(dòng)化應(yīng)用；發(fā)展現(xiàn)狀；趨勢(shì)

一、關(guān)于冶金工程自動(dòng)化技術(shù)分析

1、過(guò)程控制數(shù)學(xué)模型在冶金自動(dòng)化中的應(yīng)用

冶金自動(dòng)化技術(shù)的不斷突破與數(shù)學(xué)模型分不開(kāi)的。如果掌握數(shù)學(xué)模型技術(shù)的，你會(huì)主動(dòng)說(shuō)的自動(dòng)化很簡(jiǎn)單。發(fā)展中國(guó)家急需的鋼鐵產(chǎn)品，需要有高水平的自動(dòng)化技術(shù)支持，與發(fā)達(dá)國(guó)家成熟的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，為某種目的不是他們的高端技術(shù)轉(zhuǎn)讓?zhuān)D(zhuǎn)讓技術(shù)基本上都是過(guò)時(shí)的或有條件限制的技術(shù)。到目前為止，我國(guó)的冶金自動(dòng)化已經(jīng)發(fā)展到一定水平時(shí)，開(kāi)發(fā)高端冶金自動(dòng)化自主創(chuàng)新條件成熟的基本數(shù)學(xué)模型，以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。此外，我國(guó)已經(jīng)建立了一個(gè)豐富的技術(shù)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新能力，為自主創(chuàng)新的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建一個(gè)良好的狀態(tài)。控制的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)對(duì)象表示是可執(zhí)行對(duì)象表達(dá)，數(shù)學(xué)模型和信息技術(shù)、過(guò)程能力和自動(dòng)化技術(shù)，使數(shù)學(xué)模型的優(yōu)點(diǎn)可以更充分地發(fā)揮出來(lái)，因此，數(shù)學(xué)模型通常被稱(chēng)為自動(dòng)化和信息化的核心技術(shù)。在中國(guó)鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)鋼品種的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，需要建立高可用性和高精度的數(shù)學(xué)模型。高可用性和高精度的數(shù)學(xué)模型，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和節(jié)能效果，促進(jìn)產(chǎn)品的可持續(xù)發(fā)展。

過(guò)程控制數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用和發(fā)展國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)，這只是開(kāi)始，隨著需求的發(fā)展，未來(lái)的數(shù)學(xué)模型有很大的發(fā)展空間。從現(xiàn)在開(kāi)始，形成社會(huì)關(guān)注，未來(lái)發(fā)展的數(shù)學(xué)模型，將發(fā)揮積極作用。打破神秘的數(shù)學(xué)模型。相信自己的力量，保持你的信心，模型應(yīng)用程序逐漸從低水平到高水平發(fā)展，積累技術(shù)，培訓(xùn)人才，下臺(tái)，抓幾個(gè)項(xiàng)目，我們將能夠工作，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。發(fā)展數(shù)學(xué)模型為核心的自動(dòng)化技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)的體現(xiàn)“科技創(chuàng)造未來(lái)”，也是中國(guó)鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)新的騰飛助推器。在過(guò)程控制數(shù)學(xué)模型的研發(fā)和應(yīng)用，為了實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破，開(kāi)發(fā)具有中國(guó)特色的一個(gè)數(shù)學(xué)模型的產(chǎn)品和技術(shù)，從“開(kāi)發(fā)一批、儲(chǔ)備一批一批的生產(chǎn)，保護(hù)應(yīng)用可持續(xù)發(fā)展的道路。

2、以國(guó)產(chǎn)化創(chuàng)新型產(chǎn)品與技術(shù)為核心的自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新

目前，我國(guó)冶金工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，許多都處于開(kāi)環(huán)控制或局部閉環(huán)控制階段。而要實(shí)現(xiàn)真正意義的自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新就要在全過(guò)程方面實(shí)現(xiàn)真正的閉環(huán)。當(dāng)然，這還要涉及到有關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測(cè)單元等方面的支持與配合。其核心是國(guó)產(chǎn)化的技術(shù)與產(chǎn)品，并廣泛采用國(guó)內(nèi)外其他先進(jìn)技術(shù)做支持，以保證整套系統(tǒng)的品質(zhì)與質(zhì)量。如果仍然還是停留在實(shí)現(xiàn)局部閉環(huán)控制上，就不能真正稱(chēng)之為系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新。以國(guó)產(chǎn)化創(chuàng)新型產(chǎn)品與技術(shù)為核心的自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新是在控制系統(tǒng)、控制工程設(shè)計(jì)和組態(tài)軟件、工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)、制造管理和執(zhí)行軟件等多方面的基礎(chǔ)上，通過(guò)集成與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)真正意義上的生產(chǎn)管控一體化和生產(chǎn)過(guò)程控制智能化。

3、能源管控一體化建設(shè)

冶金工業(yè)是耗能大戶(hù)，能耗將制約冶金工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)冶金工業(yè)也正面臨著由粗放型向精細(xì)化轉(zhuǎn)型。以耗能來(lái)核定產(chǎn)能，或許將成為可能。所以整個(gè)冶金工業(yè)的節(jié)能降耗、低碳減排工作十分繁重，利用自動(dòng)化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)降低能耗，是冶金工業(yè)節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)綠色工廠的重要手段之一。

冶金企業(yè)能源控制集成，如果只在數(shù)據(jù)收集階段，所以毫無(wú)意義。事實(shí)是現(xiàn)在常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)冶金行業(yè)的能源控制的特點(diǎn)，它是一個(gè)能源消耗大，第二種是冶金生產(chǎn)過(guò)程中，和相關(guān)的大量可燃?xì)怏w，如焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、等等。所以能源控制工作重心是能源管理的優(yōu)化，安全的二次能源，合理使用，操作各種能源介質(zhì)和統(tǒng)一平臺(tái)，改變傳統(tǒng)的能源計(jì)量、能源安全預(yù)警管理、等能源控制中心建設(shè)的特點(diǎn)是控制模型和管理模型的集成。

二、冶金工程自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的難點(diǎn)

1、發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，中國(guó)鋼鐵行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展，與此同時(shí)，冶金工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展更快，一些寶山鋼鐵股份有限公司有限公司擁有世界先進(jìn)的自動(dòng)化水平的鋼鐵企業(yè)，其他國(guó)內(nèi)大中型鋼鐵公司大多配有自動(dòng)系統(tǒng)，各種工藝流程不僅擁有先進(jìn)的單機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)，但也有功能集成的控制系統(tǒng)。等冶金工業(yè)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、安全、環(huán)境保護(hù)方面發(fā)揮了重要作用。

在基礎(chǔ)控制和過(guò)程控制方面，國(guó)內(nèi)新建或改建的一些高爐、轉(zhuǎn)爐、工業(yè)爐均采用了DCS和PLC，有的還配置了過(guò)程控制計(jì)算機(jī)。

在信息化方面，隨著鋼鐵企業(yè)管理水平的不斷提高，“信息化帶動(dòng)工業(yè)化”已經(jīng)成為冶金工業(yè)的共識(shí)。很多企業(yè)構(gòu)建的融合了企業(yè)核心業(yè)務(wù)的企業(yè)信息網(wǎng)，成為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的重要設(shè)施，為企業(yè)的信息化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2、存在的難點(diǎn)

2.1，基于數(shù)字仿真和仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)冶金過(guò)程的動(dòng)態(tài)分析，評(píng)估和準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)。

2.2，考慮到生產(chǎn)效率，物耗能耗和環(huán)境指標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化。

2.3、產(chǎn)品指標(biāo)、操作指標(biāo)和控制指標(biāo)的協(xié)作全閉環(huán)控制。

2.4、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和知識(shí)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜過(guò)程建模和先進(jìn)的過(guò)程控制。

2.5、先進(jìn)傳感器技術(shù)和軟測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，結(jié)合在線(xiàn)連續(xù)測(cè)量。

2.6，綜合考慮物料流、能量流優(yōu)化先進(jìn)的能源管理和控制。

三、冶金工程自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展戰(zhàn)略

1.發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)冶金工程自動(dòng)化技術(shù)在自動(dòng)化技術(shù)和冶金行業(yè)的需求下，必將取得飛躍式發(fā)展。

1.1、在過(guò)程控制方面，將采用先進(jìn)傳感器、光機(jī)電一體化技術(shù)和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)對(duì)冶金工藝流程實(shí)施在線(xiàn)連續(xù)檢測(cè)。

1.2、在生產(chǎn)管理控制方面，一方面實(shí)現(xiàn)縱向信息集成，即管理一計(jì)劃一生產(chǎn)一控制；另一方面整合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘，為生產(chǎn)管理控制的決策提供依據(jù)。

1.3、在企業(yè)信息化方面，將逐步實(shí)現(xiàn)管控一體化，做到實(shí)時(shí)性能管理。

同時(shí)，我國(guó)在自動(dòng)化方面將緊跟世界的發(fā)展趨勢(shì)，吸收和借鑒國(guó)外先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)為我國(guó)的冶金行業(yè)服務(wù)。

2、發(fā)展戰(zhàn)略

21世紀(jì)，鋼鐵企業(yè)的發(fā)展將原礦、原材料、能源和環(huán)境保護(hù)。特別是市場(chǎng)對(duì)鋼鐵產(chǎn)品的需求將從原來(lái)的少品種，大批量多品種小批量、高質(zhì)量高附加值的發(fā)展需求。鋼鐵企業(yè)必須改變過(guò)去，因此，一個(gè)簡(jiǎn)單的模型的發(fā)展規(guī)模和噸位，轉(zhuǎn)身迅速根據(jù)市場(chǎng)需求組織生產(chǎn)，滿(mǎn)足市場(chǎng)的生產(chǎn)方式來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。這要求鋼鐵企業(yè)增加投資在科學(xué)和技術(shù)，加快技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)科技進(jìn)步，縮短產(chǎn)品的修改和升級(jí)，盡快滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，科技中受益，受益。執(zhí)行以下操作：

2.1、加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合

充分協(xié)調(diào)企業(yè)、高校、研究所的關(guān)系，建立長(zhǎng)期的伙伴關(guān)系，提高科研成果的轉(zhuǎn)化率。積極自主創(chuàng)新，改變國(guó)外公司在核心技術(shù)方面的壟斷地位。

2.2、實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和信息化的有機(jī)結(jié)合

鑒于國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，先進(jìn)工藝與自動(dòng)化結(jié)合時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)要在前期進(jìn)入到冶金過(guò)程設(shè)計(jì)中去。將信息技術(shù)與系統(tǒng)工程技術(shù)相結(jié)合，對(duì)操作工藝進(jìn)行優(yōu)化，提高技術(shù)性能指標(biāo)。

2.3、把數(shù)學(xué)建模、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和可視化技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵冶煉、連鑄、軋鋼的過(guò)程優(yōu)化。

2.4、企業(yè)應(yīng)當(dāng)關(guān)注直接還原和熔融還原等新型冶金流程對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的新需求，準(zhǔn)確把握自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向。

2.5、充分發(fā)揮技術(shù)管理員和質(zhì)量管理體系的作用，用于開(kāi)發(fā)新品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2.6、面向市場(chǎng)，服務(wù)市場(chǎng)，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲勝。

此外，該企業(yè)將專(zhuān)注于原料條件下，能源供應(yīng)形勢(shì)下，企業(yè)管理水平、操作人員、質(zhì)量等，消除非技術(shù)因素的影響。

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