淺議自動(dòng)化技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展

王文濤

摘 要 自動(dòng)化技術(shù)隨著現(xiàn)在科技的進(jìn)步，也在不斷發(fā)展壯大，出現(xiàn)了各種各樣的種類，目前已經(jīng)在鋼鐵工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著各種高科技技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)也進(jìn)入了一個(gè)快速的發(fā)展階段，種類越來越多，功能也越來越強(qiáng)大，在使用中也更加簡(jiǎn)便易操作，為我國(guó)的自動(dòng)化工業(yè)發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞 鋼鐵工業(yè)；自動(dòng)化儀表；應(yīng)用；發(fā)展

1 自動(dòng)化在我國(guó)鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，在我國(guó)的鋼鐵企業(yè)中存在著發(fā)展的不同差異，通過企業(yè)的發(fā)展與經(jīng)營(yíng)狀況可以清楚地看出，自動(dòng)化發(fā)展與裝備應(yīng)用發(fā)展存在著發(fā)展不平衡現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是：在鋼鐵企業(yè)中比較領(lǐng)先的，因其成套或是部分引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，從而在自動(dòng)化水平上呈顯著較高的水平。對(duì)于中等企業(yè)大都始建于二十世紀(jì)五六十年代，生產(chǎn)設(shè)備與加工工藝明顯落后，因此出現(xiàn)控制監(jiān)測(cè)儀表在特殊情況下的檢測(cè)的情況。到二十世紀(jì)八十年代開始，大多的鋼鐵企業(yè)認(rèn)識(shí)到了自身存在的不足，所以鋼鐵企業(yè)紛紛開始引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)設(shè)備，重新對(duì)企業(yè)進(jìn)行一次重建或是改造，通過這次的技術(shù)及設(shè)備的變革之后，鋼鐵企業(yè)的自動(dòng)化控制水平有了質(zhì)的飛躍。通過這次重大的企業(yè)改革之后，目前，新建企業(yè)與之前的中高企業(yè)均都采用PLC、DCS自動(dòng)化控制系統(tǒng)，并能較好的控制自動(dòng)化系統(tǒng)。而中小企業(yè)也采用國(guó)PLC、DCS自動(dòng)化控制系統(tǒng)，但在控制方面還不夠成熟，處于過渡階段[1]。

2 自動(dòng)化技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用

2.1 智能化控制技術(shù)（IC）

由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)，電爐和連鑄車間，軋鋼系統(tǒng)，煉鋼——連鑄——軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)，冷連軋等。

2.2 分布式控制系統(tǒng)（DCS）

分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測(cè)、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有控制功能多樣化，操作簡(jiǎn)便，系統(tǒng)可以擴(kuò)展，維護(hù)方便，可靠性高等特點(diǎn)。DCS是監(jiān)視集中，控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有聯(lián)鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動(dòng)控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

2.3 開放式控制系統(tǒng)（OCS）

開放控制系統(tǒng)（Open Control System）是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念。

“開放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場(chǎng)總線使現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制一體化。

2.4 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）

鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動(dòng)化，但這種“自動(dòng)化孤島”式的單機(jī)自動(dòng)化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，及時(shí)交貨。為了提高生產(chǎn)率，節(jié)能降耗，減少人員及現(xiàn)有庫(kù)存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理整體優(yōu)化，就應(yīng)該加強(qiáng)管理，獲取必需的經(jīng)濟(jì)效益，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)（FBT）

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)（Field BusTechnology）是連接設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號(hào)傳輸技術(shù)（如4～20mA，DC直流傳輸）就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表裝置與更高一級(jí)的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接導(dǎo)線?，F(xiàn)場(chǎng)總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開放自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場(chǎng)總線化檢測(cè)儀表、現(xiàn)場(chǎng)總線化PLC（ProgrammableLogicController）和現(xiàn)場(chǎng)就地控制站等的發(fā)展[2]。

2.6 交流傳動(dòng)技術(shù)

傳動(dòng)技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性，電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng)。數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。對(duì)于大容量電機(jī)，在20世紀(jì)80年代中期利用晶閘管循環(huán)換流器裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)包括軋機(jī)主傳動(dòng)在內(nèi)的全交流傳動(dòng)。在未來的更新改造中，熱連軋機(jī)也將實(shí)現(xiàn)交流傳動(dòng)化。從傳動(dòng)系統(tǒng)來看，交流傳動(dòng)性能優(yōu)于直流傳動(dòng)。直流電機(jī)有機(jī)械整流裝置，對(duì)單機(jī)容量、電流控制系統(tǒng)和速度控制系統(tǒng)的響應(yīng)都有限制。如直流電機(jī)速度控制響應(yīng)限制在190r/min以下，而交流傳動(dòng)可高達(dá)（480～960）r/min。

3 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)和智能控制技術(shù)的飛速發(fā)展，促使自動(dòng)化儀表相關(guān)技術(shù)必須進(jìn)一步技術(shù)創(chuàng)新。自動(dòng)化儀表是信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、智能控制技術(shù)的高科技結(jié)晶。只有將現(xiàn)代高科技、先進(jìn)控制技術(shù)等運(yùn)用到鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化儀表中來，才能真正提高鋼鐵企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，才能促進(jìn)鋼鐵企業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展，提高鋼鐵企業(yè)的盈利水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳青封.自動(dòng)化儀表對(duì)鋼鐵行業(yè)發(fā)展的意義[J].科技風(fēng)，2014，（10）： 266.

[2] 陳磊，牛宏賓.淺談鋼鐵公司自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)的配置和功能[J]湖北郵電技術(shù)，2014，（l）：279.