電氣自動化技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用研究

史文彬

（天津冶金集團天材科技發(fā)展有限公司，天津300308）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)水平的飛速發(fā)展，我國的冶金行業(yè)的生產(chǎn)在近幾十年間發(fā)生了巨大的變化，通過不斷應(yīng)用新技術(shù)和新設(shè)備，極大地提高了產(chǎn)量和生產(chǎn)效率，冶金產(chǎn)品的質(zhì)量也更好了。電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用給冶金行業(yè)帶來了新的發(fā)展，極大地提高了設(shè)備的自動化控制程度，提高了產(chǎn)能和生產(chǎn)安全。冶金自動機的應(yīng)用勢不可擋，對于冶金行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級有著重要作用。

1 電氣自動化技術(shù)概述

1.1 電氣自動化技術(shù)控制理論

電氣自動化技術(shù)的常用控制方式有三點。

第一，現(xiàn)場總線的監(jiān)控。隨著電子電氣技術(shù)等各種前沿科技的不斷發(fā)展，以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線等信息技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)起到了很重要的作用，現(xiàn)場總線監(jiān)控已經(jīng)成為我國電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計所采用的主要方式之一，這種方式能夠合理地根據(jù)實際情況來進行設(shè)置，從而完成不同的功能。

第二，集中監(jiān)控方式，可以對整個系統(tǒng)進行集中地控制和維護工作。我們開展電氣自動化控制系統(tǒng)集中管理設(shè)計工作的時候，設(shè)計方案較簡單且對防護站沒有很高的要求，但是在進行實際操的時候，控制器同時處理的問題過多會使得控制器的負(fù)載加重，極大地降低了控制的處理速度。

第三，遠(yuǎn)程監(jiān)控方式，對各個設(shè)備和系統(tǒng)進行監(jiān)視并采集工作時的相關(guān)數(shù)據(jù)，并控制設(shè)備和系統(tǒng)的運行，從而確保系統(tǒng)中設(shè)備能夠按照工藝的設(shè)定參數(shù)進行運行。遠(yuǎn)程監(jiān)控相對于傳統(tǒng)監(jiān)控的成本低得多，并且性能可靠，可以根據(jù)實際要求進行配置但是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸速度慢，對一些工廠來說可能不滿足要求。

1.2 電氣自動化技術(shù)的特征

電氣自動化技術(shù)的涵蓋面十分廣泛并且在很多領(lǐng)域都是通用的，所以其在很多領(lǐng)域的應(yīng)用中取得了良好的使用效果。電氣自動化技術(shù)本身的科技含量很高且應(yīng)用性很強，常通過此技術(shù)實現(xiàn)自動化生產(chǎn)甚至無人生產(chǎn)。應(yīng)用電氣自動化技術(shù)時前期的調(diào)研和準(zhǔn)備工作十分重要，根據(jù)自身的實際需求科學(xué)合理地應(yīng)用。電氣自動化技術(shù)對設(shè)備和系統(tǒng)的控制主要依賴于電子處理器，電子技術(shù)是電氣自動化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。電氣自動化中使用到的電子技術(shù)種類繁多，功能也各不相同，有的用于收集數(shù)據(jù)，有的進行數(shù)據(jù)的處理和輸出，合理的結(jié)合電子技術(shù)和電氣自動化技術(shù)，可以有效地增強電氣自動化技術(shù)的控制能力。

1.3 冶金行業(yè)電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用價值

在冶金行業(yè)里，應(yīng)用電氣自動化技術(shù)建立起了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)以及自動控制系統(tǒng)，有效地提高了對冶金過程的控制能力和反應(yīng)速度，可以實現(xiàn)對冶煉環(huán)境和進程的精確控制，進而提高了冶金產(chǎn)品質(zhì)量，也使得冶金工藝技術(shù)得以更好地發(fā)展。電氣自動化技術(shù)對于冶金行業(yè)整體安全水平的提升有著重要作用，傳統(tǒng)冶金行業(yè)的危險性大，出現(xiàn)事故的概率大且事故的危害很嚴(yán)重，通過自動化控制機械設(shè)備，降低了工作人員接觸危險的概率，減少了機器傷人事件的發(fā)生，進而保障了工作人員的人身安全。自動化的推進還體現(xiàn)在減少了作業(yè)人員，同樣的工作只需要很少的人就可以完成，在管理更為方便的同時降低了人力成本。可見電氣自動化在冶金行業(yè)的應(yīng)用可以有效地提高企業(yè)的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，對于冶金行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和長久發(fā)展都有著很重要的作用。

2 電氣自動化技術(shù)在冶金行業(yè)的主要應(yīng)用

現(xiàn)階段我國冶金行業(yè)自動化應(yīng)用中，我們常把自動化系統(tǒng)分為過程控制系統(tǒng)、生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)以及企業(yè)信息化系統(tǒng)，它們的主要作用如下。

2.1 過程控制系統(tǒng)

主要是對各種設(shè)備的基本控制，目前冶金行業(yè)已經(jīng)基本實現(xiàn)了用PLC和工業(yè)控制計算機等計算機控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬控制。

2.2 生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)

冶金行業(yè)通過各種數(shù)據(jù)收集傳感器，收集各種信息，在根據(jù)具體的工藝流程所建設(shè)的控制系統(tǒng)上，對數(shù)據(jù)進行分析，可以合理地對各項生產(chǎn)工序進行調(diào)節(jié)，對于整個冶金工程的控制和產(chǎn)品質(zhì)量以及設(shè)備的管理又有著很大的提升，但是仍然需要根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，使得整個系統(tǒng)可以發(fā)揮更大的作用。

2.3 企業(yè)信息化系統(tǒng)

隨著產(chǎn)業(yè)的不斷升級，企業(yè)的管理水平也要得到相應(yīng)的提升，工業(yè)信息化在冶金行業(yè)慢慢普及，許多企業(yè)加強了信息化的發(fā)展，建立了企業(yè)自身的信息網(wǎng)，提高了信息化水平。

冶金行業(yè)中電氣自動化技術(shù)應(yīng)用遇到了一些問題：第一是冶金行業(yè)的工藝流程很長，每個環(huán)節(jié)都有著不同的應(yīng)用，生產(chǎn)中的物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)機制不明顯，且生產(chǎn)過程中的影響因素太多。冶煉過程隨著產(chǎn)品和原料的不同，冶煉技術(shù)也不盡相同，涉及的領(lǐng)域眾多，生產(chǎn)時對于冶煉原材料的控制并監(jiān)控各種物理數(shù)據(jù)和化學(xué)反應(yīng)程度等各方面理論上來說電氣自動化控制系統(tǒng)可以控制整個冶金工程，電氣自動化控制系統(tǒng)所能應(yīng)用的領(lǐng)域廣泛且能夠?qū)崿F(xiàn)很多不同的功能，不斷推進自動化進程直到整個流程的自動化，自動化水平的提高可以有效地去保障生產(chǎn)安全，提高冶煉企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益；第二是冶金生產(chǎn)工藝過于復(fù)雜。由于每個企業(yè)的冶金產(chǎn)品不同使得生產(chǎn)工藝各不相同且工藝流程十分復(fù)雜，冶金企業(yè)在生產(chǎn)中電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用有著各種限制，想要實現(xiàn)自動化控制的效果必須根據(jù)企業(yè)的實際生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)設(shè)備及工藝流程來改進應(yīng)用水平。冶金電氣自動化系統(tǒng)的難點在于呈現(xiàn)技術(shù)的實現(xiàn)，要做到簡潔全面，必須要相應(yīng)的技術(shù)人員進行設(shè)計優(yōu)化，才能做好新技術(shù)和自身生產(chǎn)的良好配合，達(dá)到設(shè)計的產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量。

隨著國家產(chǎn)業(yè)升級的計劃的逐步實行，電氣自動化技術(shù)在我國的冶金行業(yè)的應(yīng)用場景將會遍及整個冶金生產(chǎn)流程，應(yīng)用程度也更為深入。電氣自動化技術(shù)對于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量等方面的良好作用，正吸引著各個企業(yè)參與電氣自動化技術(shù)應(yīng)用的改革，推動冶金行業(yè)的發(fā)展。

3 電氣自動化技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用

3.1 繼電保護應(yīng)用

冶金行業(yè)中，各種機械設(shè)備的正常運行是最重要的，而繼電保護則是關(guān)鍵保護環(huán)節(jié)，電氣自動化技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用一般是從繼電保護方面入手進而有序地實現(xiàn)其他方面的電氣自動化。繼電保護指的是冶金生產(chǎn)時當(dāng)電力系統(tǒng)的某一部分出現(xiàn)故障的時候，自動化控制裝置可以將有故障部分隔離開確保其他部分的電力供應(yīng)不受影響，減少事故影響的范圍，進而保障企業(yè)可以安全穩(wěn)定地生產(chǎn)。

繼電保護主要被劃分為以下四類，一是單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的保護措施，這是所用的最為基本的繼電保護措施，主要原理是如果某條輸電線路上發(fā)生故障的話，會使得此線路上的電流和電壓大小發(fā)生相應(yīng)波動，我們可以通過電流和電壓的變化來對故障發(fā)生點進行判斷。設(shè)定系統(tǒng)正常工作時的電流電壓為標(biāo)準(zhǔn)值，如果線路中的電流電壓遠(yuǎn)高于或遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值，就對這部分進行斷開處理，并進行故障排除工作；二是電網(wǎng)接地保護，冶金行業(yè)中設(shè)備漏點的現(xiàn)象危害很大，所以必須限制使用中設(shè)備的泄漏電流，只要電流超過設(shè)定得到危險值，就自動斷開連接，減少危險發(fā)生的可能性；三是電網(wǎng)的距離保護措施，是指通過控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)的變化計算出保護裝置與故障點的距離，進而通過這個距離來制定系統(tǒng)應(yīng)對措施的保護裝置；四是輸電線路縱連保護，這也是輸電線路的保護的重點環(huán)節(jié)，當(dāng)線路有故障發(fā)生時，通過線路兩側(cè)判別量的關(guān)系來確定故障發(fā)生位置，故障兩側(cè)的開關(guān)迅速跳起，切斷和線路的聯(lián)系。

3.2 PLC技術(shù)應(yīng)用

PLC技術(shù)是現(xiàn)階段電氣自動化技術(shù)最常使用的技術(shù)之一，本身可以進行各種數(shù)據(jù)的計算處理，PLC主要是靠輸入和輸出數(shù)字信號或模擬信號來控制設(shè)備。PLC技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用是多元化廣泛開展的，但是主要是用于自動化控制設(shè)備，冶金工程中很多環(huán)節(jié)都已經(jīng)采用了PLC技術(shù)。不僅起到了保障機械設(shè)備和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行的作用，還能夠提高效率和產(chǎn)品質(zhì)量，下面就PLC在鋼廠的應(yīng)用進行分析。鋼廠中的稱重系統(tǒng)需要將稱重的數(shù)據(jù)及時上傳到管理系統(tǒng)，在應(yīng)用PLC技術(shù)之前使用的電子秤和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的自動化水平低，可靠性低且不便于管理。PLC技術(shù)的應(yīng)用大大提高了系統(tǒng)的自動化水平和安全穩(wěn)定性，可以使企業(yè)更好地管理。利用PLC可以實現(xiàn)利用相同參數(shù)同時控制多個料倉，對于料倉內(nèi)的物料數(shù)量可以有著很好的控制。PLC技術(shù)在冶煉脫硫，轉(zhuǎn)爐一體化控制、煉鋼吹風(fēng)等方面的控制極大地改善了冶金行業(yè)的自動化控制水平，更重要的是提高了冶金作業(yè)的穩(wěn)定性出現(xiàn)事故的情況降低了很多。

4 結(jié)語

隨我國產(chǎn)業(yè)升級的推進，電氣自動化在冶金行業(yè)中的應(yīng)用會逐漸到每個生產(chǎn)場所的媚態(tài)機械設(shè)備，冶金工藝的每一個流程都會得到應(yīng)用，使得冶金行業(yè)的自動化程度變高，進而實現(xiàn)工廠全自動生產(chǎn)的目標(biāo)。但是，我國現(xiàn)在所使用的電氣自動化技術(shù)大多數(shù)是從國外引進的，所以實現(xiàn)電氣自動化控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化是我們吃透技術(shù)之后一段時間的事情，只要我們在這方面的投入加大，并注重創(chuàng)新發(fā)展，相信要不了多久就會有屬于我國的電氣自動化控制系統(tǒng)。冶金行業(yè)的自動化，工業(yè)化和信息化是冶金行業(yè)的主要發(fā)展方向，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用還需要進一步深入到每一個環(huán)節(jié)。我們也要沖不斷地應(yīng)用中，得到屬于自己的經(jīng)驗，做出改進工作甚至是自主研發(fā)，為我國冶金自動化的發(fā)展探索一條符合國情的道路。

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