計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)在煉鋼廠的應(yīng)用

李 艷，馬金營(yíng)

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司煉鋼廠，萊蕪 271126）

1 計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)的概述

計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)是一種依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代技術(shù)，其具有非常廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)計(jì)算機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于單個(gè)閥門(mén)或者電機(jī)的控制，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于整個(gè)企業(yè)或者是工廠的控制。其控制的方式也是多種多樣的，既有較為簡(jiǎn)單的單回路控制，同時(shí)也有較為復(fù)雜的最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制或者是智能控制。因此，對(duì)其分類也就變得比較復(fù)雜，可以根據(jù)設(shè)定值和被控參數(shù)的形式來(lái)分類，或者根據(jù)被控對(duì)象的特點(diǎn)、控制功能的類型等來(lái)劃分，又或者是根據(jù)控制規(guī)律、系統(tǒng)功能以及控制方式來(lái)劃分。比較常見(jiàn)的方法是根據(jù)系統(tǒng)功能來(lái)進(jìn)行分類。

一是操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)，這類系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)的輸出針對(duì)的是過(guò)程參數(shù)的收集，并且在加工處理后進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出，從而指導(dǎo)操作人員的必要操作，計(jì)算機(jī)并不直接用于控制生產(chǎn)過(guò)程。

二是具備對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)進(jìn)行分析、巡檢以及記錄，并進(jìn)行報(bào)警處理等功能的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

三是計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中，以對(duì)象的數(shù)字模型或者是生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)為依據(jù)給出最合適的工藝參數(shù)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)控制的監(jiān)督控制系統(tǒng)。

四是直接數(shù)字控制系統(tǒng)。它主要是指計(jì)算機(jī)通過(guò)過(guò)程輸入通道來(lái)獲得數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后通過(guò)輸出通道進(jìn)行控制信號(hào)的輸出，從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的目的。

五是集散控制系統(tǒng)。微處理器是集散控制系統(tǒng)的核心所在，通過(guò)微處理器可以實(shí)現(xiàn)分散控制的目標(biāo)，還可以利用高速數(shù)據(jù)通道對(duì)于分散的信息進(jìn)行集中處理，從而達(dá)到較為復(fù)雜的管理和控制操作。

六是多級(jí)控制系統(tǒng)。通過(guò)多級(jí)控制系統(tǒng)企業(yè)在生產(chǎn)以及經(jīng)營(yíng)管理可以通過(guò)幾級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)開(kāi)展控制工作，一般而言可以達(dá)到監(jiān)督控制、經(jīng)營(yíng)管理以及直接數(shù)字控制這三級(jí)系統(tǒng)。

七是監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的一種形式，它主要依托于控制、CRT、計(jì)算機(jī)以及通訊等多種技術(shù)來(lái)對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。一般而言，主要有監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)以及控制中心兩個(gè)層次的控制結(jié)構(gòu)。

八是在集散控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)更加高級(jí)的控制策略發(fā)展而成的計(jì)算機(jī)集成過(guò)程控制系統(tǒng)。它可以使各個(gè)層級(jí)達(dá)到最優(yōu)化的目的，通過(guò)管理信息系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)決策以及輔助管理的目的，從而把企業(yè)的計(jì)劃調(diào)度、市場(chǎng)銷(xiāo)售以及經(jīng)營(yíng)管理等各個(gè)環(huán)節(jié)中的信息集成起來(lái)進(jìn)行科學(xué)的處理，為相關(guān)的人員和部門(mén)的決策提供科學(xué)的依據(jù)，將控制與管理集合起來(lái)。

九是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。作為一種分布式控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)采用的是兩層結(jié)構(gòu)，工作站-現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表的結(jié)構(gòu)模式使得其在可靠性得到有效提升的同時(shí)還使總成本得到了有效的降低，從而使得整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)放性更好，功能也越來(lái)越強(qiáng)大。

2 計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)在煉鋼中的應(yīng)用

煉鋼工藝是一種比較復(fù)雜的工藝，它涉及到的流程多，需要多個(gè)部門(mén)和大量人員進(jìn)行有效的配合，因此計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)在煉鋼廠中擁有良好的應(yīng)用場(chǎng)景，可以滿足煉鋼的要求。煉鋼的工藝流程包括鐵水的保溫和混勻，這部分工作主要在混鐵爐完成；鐵水的預(yù)處理；吹煉，在這個(gè)過(guò)程中必須依據(jù)工藝的要求進(jìn)行造渣，同時(shí)對(duì)于碳火反應(yīng)進(jìn)行有效的控制，從而確保鋼水溫度及成份達(dá)到相關(guān)的要求；出鋼進(jìn)行吹氬、爐外精煉；拉制鑄坯的尺寸規(guī)格等。應(yīng)用計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)于整個(gè)煉鋼過(guò)程的調(diào)節(jié)和控制，由于在整個(gè)過(guò)程中需要監(jiān)控的參數(shù)繁多，過(guò)程復(fù)雜程度大，而且數(shù)據(jù)的變化速度比較快、數(shù)據(jù)處理量大，只有選擇合適的控制系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)更有效的調(diào)節(jié)和控制。具體來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)在煉鋼廠中的應(yīng)用應(yīng)該滿足以下一些功能：

（1）畫(huà)面監(jiān)控。計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)應(yīng)該提供實(shí)時(shí)趨勢(shì)、儀表棒圖、工藝流程、報(bào)警圖以及歷史趨勢(shì)等監(jiān)控畫(huà)面，而且應(yīng)該保障各個(gè)畫(huà)面可以進(jìn)行快速的切換，以便更好地對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。特別是對(duì)于轉(zhuǎn)爐本體的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該提供更加全面、直觀、清晰的監(jiān)控畫(huà)面，對(duì)于其運(yùn)行狀態(tài)和工藝流程進(jìn)行更好的控制和操作。

（2）數(shù)據(jù)采集。通過(guò)相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序，計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)和外設(shè)的通訊并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集工作。然后通過(guò)計(jì)算機(jī)操作站實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，同時(shí)對(duì)于采集起來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)開(kāi)展加工和處理工作，從而達(dá)到在線實(shí)時(shí)控制、管理的目的。

（3）修改及設(shè)定控制參數(shù)。控制參數(shù)的設(shè)定和修改是通過(guò)計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)煉鋼過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，通過(guò)系統(tǒng)技術(shù)人員可以很方便地根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)要求和工藝要求進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定，同時(shí)還可以根據(jù)煉鋼過(guò)程中的具體情況來(lái)調(diào)整和修改相關(guān)的參數(shù)，從而確保生產(chǎn)過(guò)程的順利進(jìn)行，保障生產(chǎn)過(guò)程的安全。控制參數(shù)的設(shè)定好修改必須做好權(quán)限的設(shè)置工作，對(duì)于不同級(jí)別的技術(shù)和管理人員賦予不同級(jí)別的操作權(quán)限，避免出現(xiàn)安全生產(chǎn)的隱患。可以進(jìn)行設(shè)定和修改的控制參數(shù)應(yīng)該包括溫度、液位、壓力、壓力，還有PID調(diào)節(jié)參數(shù)等。

（4）報(bào)警處理。當(dāng)煉鋼過(guò)程中出現(xiàn)異常的時(shí)候，計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)必須提供畫(huà)面、聲音等報(bào)警信息，對(duì)于技術(shù)人員進(jìn)行提醒。同時(shí)，在報(bào)警記錄中還應(yīng)包含故障時(shí)間、部位等相關(guān)的信息，在方便技術(shù)人員進(jìn)行故障處理的同時(shí)也有助于故障歷史數(shù)據(jù)記錄的查詢和分析。

（5）網(wǎng)絡(luò)通信。網(wǎng)絡(luò)通信對(duì)于煉鋼生產(chǎn)過(guò)程的調(diào)節(jié)和控制至關(guān)重要，計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)通過(guò)相關(guān)的軟件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程信息的共享，進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。通過(guò)在服務(wù)器上安裝的軟件可以實(shí)現(xiàn)在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間建立起有效的連接，達(dá)到數(shù)據(jù)傳送控制的目的。

總之，計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)是一項(xiàng)功能強(qiáng)大的現(xiàn)代化技術(shù)，其在煉鋼廠中的應(yīng)用可以有效地提高煉鋼廠的生產(chǎn)效率，提高整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的安全性。