冶金儀表智能自動化控制技術(shù)應(yīng)用

萬利

摘 要：本文以冶金儀表智能自動化作為研究對象，通過對冶金儀表智能自動化的特征進(jìn)行描述，分別從冶金儀表的監(jiān)測精確度、冶金儀表的監(jiān)測誤差和冶金儀表的監(jiān)測控制等方面詳細(xì)闡述冶金儀表智能自動化的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：冶金儀表；自動化；智能應(yīng)用

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）11-0065-02

0 引言

冶金儀表，也被叫做工業(yè)自動化儀表，或者過程檢測控制儀表，主要用來進(jìn)行冶金行業(yè)的過程控制，是對化工生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行檢測與控制的技術(shù)，冶金儀表隨著社會的進(jìn)步與科技的發(fā)展，目前已經(jīng)實現(xiàn)冶金儀表智能自動化，可以精準(zhǔn)的檢測出各種工藝參數(shù)的變化情況，并將參數(shù)進(jìn)行科學(xué)有效的控制，保證參數(shù)可以在給定的值中，從而保證生產(chǎn)的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。

1 冶金自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計理念

1.1 集中監(jiān)控

冶金生產(chǎn)中的集控系統(tǒng)信息量十分龐大，并且運行有個嚴(yán)格的數(shù)據(jù)要求。所以對于運行數(shù)據(jù)的處理主要集中在中央處理器中，這也是為了系統(tǒng)安全性。而CAN總線技術(shù)可以對整個系統(tǒng)的安穩(wěn)性進(jìn)行確定，不僅可以大大的降低生產(chǎn)運營成本，也可以對網(wǎng)絡(luò)信息的數(shù)據(jù)更為靈活的掌握，從而，避免生產(chǎn)事故的發(fā)生。

1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程監(jiān)控指的是利用無線傳感器來對電氣設(shè)備進(jìn)行實時而有效的監(jiān)控，可以消除距離所帶來的阻礙，同時也可以對檢測的對象的動態(tài)變化進(jìn)行偵測，從而為電氣設(shè)備的安全提供保障。

2 冶金儀表智能自動化的特征

在工業(yè)生產(chǎn)中，冶金儀表智能自動化得到了廣泛的應(yīng)用，其獨特的優(yōu)勢使冶金儀表有了以下幾點特征：（1）化工儀表可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，冶金行業(yè)生產(chǎn)過程中，冶金儀表需要對生產(chǎn)中存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測和處理，防止由于數(shù)據(jù)被干擾影響正常生產(chǎn)。傳統(tǒng)的冶金儀表沒有智能自動化功能和軟件功能，導(dǎo)致冶金儀表的硬件運行加重荷載，對冶金儀表造成損害，且嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率?，F(xiàn)如今冶金儀表智能自動化可以有效避免以上情況，不僅能夠降低高荷載給硬件帶來的損害，還能夠提高冶金儀表數(shù)據(jù)存儲能力，為工作人員提供冶金儀表數(shù)據(jù)處理意見，避免冶金生產(chǎn)中出現(xiàn)人為的紕漏。（2）冶金儀表可以對信息進(jìn)行監(jiān)測與計算，智能自動化的冶金儀表中有微型計算單元，可以對監(jiān)測到的復(fù)雜信息自動計算，同時冶金儀表智能自動化中有特殊的傳輸渠道，可以對監(jiān)測到的信息進(jìn)行保密，保證信息的準(zhǔn)確性。（3）冶金儀表智能自動化可以進(jìn)行自我監(jiān)測，內(nèi)含通訊傳感器可以對冶金儀表存在故障進(jìn)行監(jiān)測，保證冶金儀表與主控室之間信息是準(zhǔn)確的，防止信號在傳輸?shù)耐局斜粶p弱，防止信號干擾的情況出現(xiàn)，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

3 冶金儀表自動化控制系統(tǒng)的功能

3.1 智能監(jiān)控

冶金儀表自動化技術(shù)主要是對生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效監(jiān)控和傳輸，在這個控制系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)就是傳感器技術(shù)的應(yīng)用。利用傳感器可以對冶金生產(chǎn)中的介質(zhì)參數(shù)：溫度，壓力，流量等不同類型數(shù)據(jù)及時反饋給操作中心。一般傳感器的工作原理都是利用紅外線發(fā)光二極管來完成程序的收發(fā)，當(dāng)信號接受到時進(jìn)行有效識別，完成工作信息數(shù)據(jù)的采集。一般在設(shè)備正產(chǎn)運轉(zhuǎn)時都會發(fā)出紅外線波，將所有的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，如果在信息的傳輸中收到了外界因素的干擾或者阻擋，那么信息傳輸就會進(jìn)行有效的切斷，切斷的信號一般都會從另外一套系統(tǒng)中反饋到操作站室的工作人員那里，這樣的監(jiān)控模式可以實現(xiàn)對電氣自動化的無人值守監(jiān)控，極大程度的節(jié)約了企業(yè)運營成本。

3.2 自動控制和保護(hù)

一般情況儀表電氣自動化的設(shè)備高壓部分提交較龐大，其主要功能是實現(xiàn)對電氣設(shè)備的切與分。如果電氣自動化設(shè)備在運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)了儀表數(shù)據(jù)采集問題，通過自動化設(shè)備控制，可以有效的及時的對自動化設(shè)備進(jìn)行合理配置，從而實現(xiàn)儀表自動化管理。在自動化儀表的管理中心，所涉及的系統(tǒng)十分復(fù)雜，從技術(shù)層面而言，包括信息自動化技術(shù)，通信技術(shù)和自動化技術(shù)，利用不同的終端和儀表裝置對信息進(jìn)行采集記錄，并且控制在合理的范圍之內(nèi)，這種主動監(jiān)測的自動化控制模式也被稱為綜合自動化控制技術(shù)。

3.3 測量功能

在冶金生產(chǎn)過程中，自動化儀表的運轉(zhuǎn)所發(fā)出的信號不僅僅是對生產(chǎn)狀態(tài)的反饋，更是對生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息的有效采集，所有的數(shù)據(jù)傳輸都通過相關(guān)設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)控。衡量標(biāo)準(zhǔn)一般包括電壓，電流和頻率三個方面的內(nèi)容。在實際生產(chǎn)中，一般都是通過操作集控來實現(xiàn)，這樣的模式也保障了信息自動化的有效傳輸。

4 冶金自動化控制系統(tǒng)的模塊組成

4.1 PLC控制模塊

在PLC控制模塊單元中，不同的電氣設(shè)備都被有各自的屏蔽系統(tǒng)，所以在電氣原件的最初設(shè)計上都遵循十分嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，不管是電氣原件的質(zhì)量還是對于電信號的拼比上都有嚴(yán)格的規(guī)定。冶金企業(yè)生產(chǎn)中，利用PLC控制單元對每一個生產(chǎn)數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制，讓所有的生產(chǎn)機組發(fā)揮出最大的工作效率，同時也保障了整個PLC控制單元擁有良好的性能配置。PLC模塊單元體積小，質(zhì)量輕，在使用的過程中十分簡單方便，所以，并不需要太多的繁瑣操作，同時，PLC控制操作界面一般都十分人性化，顯示的信息和生產(chǎn)現(xiàn)場完全相符，更為直觀的掌握生產(chǎn)進(jìn)行情況，對于操作者應(yīng)用也很快就可以熟練掌握，有利用操作人員水平的提升，從而實現(xiàn)PLC模塊控制的有效性。

4.2 通訊模塊

對于通訊模塊來說，它主要是對收集到的信息和資源進(jìn)行儲存，并統(tǒng)一保存到計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中，在整個儲存的過程，它不僅可以保障資源能夠得到有效的傳中，同時也可以為資源的安全和準(zhǔn)確提供可靠的保障。最近幾年以來，在自動化儀表的通訊模塊中，廣泛的應(yīng)用到了光纖技術(shù)，而光纖技術(shù)的應(yīng)用可以對外界干擾通信模塊的因素進(jìn)行大幅度的削弱，減少在信息傳送過程中所產(chǎn)生的錯誤代碼情況。同時局域網(wǎng)的出現(xiàn)也可以對通信模塊提供一定的技術(shù)支撐，保障信息能夠在第一時間內(nèi)獲得傳遞，不僅可以實現(xiàn)資源之間的共享，同時也可以對信息的準(zhǔn)確性和科學(xué)性進(jìn)行大幅度的提升。

4.3 中央控制系統(tǒng)

在中央控制系統(tǒng)中，可以通過微機的功能來實現(xiàn)整體的控制工作，微型計算機不斷的進(jìn)步和發(fā)展，無論是它的功能和性能都得到了進(jìn)一步的加強，目前危機具有大量的通訊接口，可以同時連接多個設(shè)備，從而對分配的任務(wù)高效率的完成，在電氣自動化中央控制系統(tǒng)中，通過對計算機速度快，精度高特征的利用，可以對數(shù)據(jù)處理的效率進(jìn)行大幅度的提升，而且中央控制系統(tǒng)的程序具有自身獨特的特征，控制系統(tǒng)可以對系統(tǒng)的運行進(jìn)行實時的監(jiān)督，從而為人工預(yù)案提供充分的準(zhǔn)備時間。

5 冶金儀表智能自動化的應(yīng)用

5.1 提高了冶金儀表的監(jiān)測精確度

冶金行業(yè)生產(chǎn)中，冶金儀表智能自動化可以大幅度提高監(jiān)測的精度，內(nèi)置微型計算機，提高工作效率可達(dá)到1兆赫茲以上。如果將冶金儀表的主時鐘設(shè)定為一周期一毫秒，每條操作語言需要五個字節(jié)，整條操作語言在執(zhí)行的過程中僅需要幾秒即可。冶金儀表智能自動化實現(xiàn)了數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換的功能，模擬量可以存儲在內(nèi)部儲存器中，冶金儀表可以監(jiān)測到數(shù)以萬計的數(shù)據(jù)，即使數(shù)據(jù)再多，冶金儀表智能自動化也能夠在最短時間內(nèi)完成。未來，我國對于冶金儀表的研究，將要重點發(fā)展高精度、高穩(wěn)定性、智能化壓力、流量、物位、成份儀表與高可靠執(zhí)行器，智能電網(wǎng)先進(jìn)量測儀器儀表AMI，材料分析精密測試儀器與力學(xué)性能測試設(shè)備，新型無損檢測及環(huán)境、多用熱值測定儀、安全檢測儀器，國防特種測試儀器等各類試驗設(shè)備自我國“十二五”規(guī)劃以來，高端裝備制造業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為了戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容，無論是在工業(yè)生產(chǎn)中、還是海洋探測、環(huán)境監(jiān)測、核能檢測等，智能傳感器都得到了越來越多的重視，美國模擬器件公司推出了一款高精度低噪音低成本的儀表放大器——AD8553，專門用在醫(yī)療設(shè)備與低壓工業(yè)應(yīng)用中，這款高精度儀表設(shè)備的工作電壓從1.8V上升到5.5V，電池供電的血壓血糖檢測儀中開始應(yīng)用，該儀表適合于誤差源大到不可容忍的應(yīng)用。

5.2 縮小了冶金儀表的監(jiān)測誤差

在智能自動化儀表沒有被推廣的時候，傳統(tǒng)冶金儀表經(jīng)常受到外界的干擾，監(jiān)測到的數(shù)據(jù)往往存在較大的誤差，影響冶金行業(yè)的正常生產(chǎn)，帶來不小的經(jīng)濟(jì)損失。隨著時代的發(fā)展與科技的進(jìn)步，冶金儀表智能自動化的產(chǎn)生，降低了外界因素給冶金儀表帶來的干擾，并對數(shù)據(jù)監(jiān)測功能進(jìn)行科學(xué)有效的調(diào)整，極大程度上提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在冶金行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場中，使用熱電偶控制溫度電路，如果溫度超出了一定范圍，越過臨界點后就會出現(xiàn)非線性變化，生產(chǎn)過程出現(xiàn)干擾，冶金生產(chǎn)被影響，而冶金儀表智能自動化不一樣，程序可以自動進(jìn)行調(diào)整，如果即將超出熱電偶的臨界點，冶金儀表智能自動化系統(tǒng)就會自動發(fā)出警報，根據(jù)實際情況進(jìn)行一定調(diào)整。

5.3 豐富了冶金儀表的監(jiān)測控制

在冶金行業(yè)生產(chǎn)中，通過智能自動化的使用，彌補了傳統(tǒng)冶金儀表中存在的不足，有效對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，例如水分檢測儀，該儀器在物理和化學(xué)的反應(yīng)可以監(jiān)測出冶金產(chǎn)品中含水量是多少，通過含水量可以判斷出該冶金產(chǎn)品生產(chǎn)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，通過有效的監(jiān)測控制，保證所有生產(chǎn)出來的冶金產(chǎn)品都能正常進(jìn)入市場。

未來，我國將不斷豐富冶金儀表智能自動化的能力范圍，研發(fā)專家系統(tǒng)和模糊控制邏輯等控制理論，加強對冶金儀表智能自動化的研究，從而滿足我國當(dāng)前冶金市場的行業(yè)需求，將我國從冶金制造轉(zhuǎn)變?yōu)橐苯鹬窃?。?dāng)前冶金行業(yè)中，冶金儀表智能自動化的應(yīng)用還不夠全面，只發(fā)揮出不到一半的能力，因此，我國冶金行業(yè)需要充分利用現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線，加強企業(yè)與生產(chǎn)商之間的溝通，加強合作，避免不必要的資源浪費，力求將冶金儀表智能自動化應(yīng)用更加廣泛。2018年由中國儀器儀表學(xué)會產(chǎn)品信息工作委員會主辦，和利時科技集團(tuán)有限公司協(xié)辦的鋼鐵冶金儀表自動化技術(shù)國產(chǎn)化推進(jìn)研討會在和利時集團(tuán)國際會議廳舉行，會議中表面我國鋼鐵冶金行業(yè)近幾年來發(fā)展態(tài)勢良好，冶金儀表智能自動化技術(shù)也在不斷優(yōu)化與創(chuàng)新，在保障我國鋼鐵化工行業(yè)高效安全運行方面起到了至關(guān)重要的作用，會議中專家們圍繞我國當(dāng)前的實際情況進(jìn)行分析，根據(jù)國家冶金儀表智能自動化技術(shù)存在的不足和未來市場需求進(jìn)行討論，力求將我國鋼鐵冶金儀表智能自動化技術(shù)提高產(chǎn)業(yè)升級能力，是我國朝著制造強國方向邁進(jìn)。

6 結(jié)語

總而言之，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和市場環(huán)境的變化，面對越來越激烈的市場競爭，我國必須保證充分的活力，將化工儀表智能自動化應(yīng)用深入到更廣闊的空間中去，將傳統(tǒng)化工儀器進(jìn)行質(zhì)的飛躍，提高數(shù)據(jù)監(jiān)測的準(zhǔn)確性，保證冶金行業(yè)生產(chǎn)可以穩(wěn)步運行，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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