軋鋼廠電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)化

張斌 王官鵬 解巖 張國超

河鋼邯鋼大型軋鋼廠 河北邯鄲 056000

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0和“兩化深融”等模式的提出和發(fā)展，鋼鐵企業(yè)自動(dòng)化程度越來越高，具有設(shè)備安全等級(jí)高的特點(diǎn)，鋼鐵企業(yè)越發(fā)體現(xiàn)出對(duì)于通過智慧裝備運(yùn)營實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理模式升級(jí)的必要性。而承接自動(dòng)化工程技術(shù)的單位也在商業(yè)服務(wù)模式上有了創(chuàng)新，服務(wù)方式包括現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維服務(wù)、電話運(yùn)維服務(wù)和遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)。

1 新時(shí)期軋鋼廠電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

與電氣自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)主要涉及微機(jī)控制技術(shù)、信息傳輸、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)控制等，且上述各技術(shù)均與物理學(xué)緊密聯(lián)系。新時(shí)期電氣自動(dòng)化的構(gòu)成與物理學(xué)息息相關(guān)，如基于物理學(xué)的微電子、電力電子等各項(xiàng)技術(shù)和基于物理學(xué)的傳感器與儀表等技術(shù)，均已滲入電氣自動(dòng)化的研究中。目前，許多電氣自動(dòng)化元件都是IT平臺(tái)集成的結(jié)果，如電子儀表盤、自動(dòng)傳感器、伺服系統(tǒng)（定位機(jī)構(gòu)）等。在電氣自動(dòng)化管理系統(tǒng)中，最重要的環(huán)節(jié)已經(jīng)與IT技術(shù)相結(jié)合，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化管理模式。信息技術(shù)平臺(tái)是在電氣過程管理中，整體調(diào)節(jié)、管控電氣系統(tǒng)的主要平臺(tái)，其為電氣自動(dòng)化控制產(chǎn)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。信息技術(shù)平臺(tái)主要以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為導(dǎo)向，建立信息技術(shù)平臺(tái)具有重要意義，具體體現(xiàn)在如下方面：①借助互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)監(jiān)管機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理功能；②通過高速的數(shù)據(jù)傳輸功能可以實(shí)現(xiàn)高效的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)管理；③新時(shí)期的電氣自動(dòng)化管理系統(tǒng)具有較高的數(shù)據(jù)采集精度。

2 軋鋼廠電氣自動(dòng)化控制中應(yīng)用人工智能技術(shù)的作用

人工智能技術(shù)可以代替部分人類的工作包括圖像、語音分析，并利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)將圖像和語音轉(zhuǎn)換為可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)，再通過系統(tǒng)運(yùn)行專家進(jìn)行智能化識(shí)別。電氣自動(dòng)化控制主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制，有效提高電氣設(shè)備的運(yùn)行效率[1]?，F(xiàn)階段，許多領(lǐng)域應(yīng)用人工智能技術(shù)后都能夠完成自動(dòng)化生產(chǎn)工作，一方面，可有效減少電氣自動(dòng)化控制的成本。電氣系統(tǒng)中部分簡單的工作可由人工智能技術(shù)來完成，同時(shí)也可以模擬應(yīng)用專家進(jìn)行相關(guān)決策、處理問題，有效減少消耗時(shí)間，并為電子自動(dòng)化系統(tǒng)提供更加優(yōu)秀的運(yùn)行方案，因此降低了控制系統(tǒng)的成本。另一方面，可準(zhǔn)確處理系統(tǒng)中各類不確定的信息。在傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行工作時(shí)，工作人員必須對(duì)運(yùn)行的電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，以保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。而應(yīng)用人工智能技術(shù)的系統(tǒng)，工作人員無需監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的每個(gè)環(huán)節(jié)與部件，且能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過程中存在的問題并及時(shí)發(fā)出警報(bào)，有效提高了作業(yè)精度。此外，人工智能技術(shù)可有效簡化電氣自動(dòng)化流程，對(duì)設(shè)備工作過程中產(chǎn)生的信息進(jìn)行全面收集，并迅速得出相應(yīng)結(jié)論，減少了維修時(shí)間。

3 軋鋼廠電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 電氣主輔傳動(dòng)系統(tǒng)

遠(yuǎn)程系統(tǒng)將運(yùn)行參數(shù)與運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警信息，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及波形的采集，故障代碼等信號(hào)狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息記錄并寫入數(shù)據(jù)庫，供診斷服務(wù)使用。應(yīng)答式服務(wù)時(shí)，選定現(xiàn)場(chǎng)傳動(dòng)裝置，訪問該裝置設(shè)定參數(shù)，與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)對(duì)比，經(jīng)與現(xiàn)場(chǎng)安全確認(rèn)后，可修改現(xiàn)場(chǎng)傳動(dòng)裝置設(shè)定參數(shù)，傳動(dòng)裝置啟?？刂茩?quán)在現(xiàn)場(chǎng)。修改后的傳動(dòng)裝置設(shè)定參數(shù)，應(yīng)自動(dòng)存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫。主動(dòng)式服務(wù)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)辨識(shí)嚴(yán)重故障、潛在嚴(yán)重故障、重復(fù)性故障(如跳閘、電機(jī)堵轉(zhuǎn)、直流電機(jī)換相電流異常等)，及時(shí)通過微信或郵件向用戶提出整改或關(guān)注建議；依據(jù)目標(biāo)工廠電氣傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，定期以郵件向用戶提出點(diǎn)檢維修建議[2]。

3.2 在工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備中的應(yīng)用

工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的復(fù)雜性和技術(shù)性，涉及的內(nèi)容也比較多，對(duì)操作人員的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)有較高的要求，只有保證每名操作控制人員都能熟練掌握相關(guān)知識(shí)，并具有豐富的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，才能減少人為操作失誤，保證工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備都能安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。人工智能技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用，是以計(jì)算機(jī)理論為核心，按照工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的性能和生產(chǎn)要求，來編制程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備的智能化控制。簡而言之，就是通過智能化設(shè)備來代替人工操作的設(shè)備，再通過計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)集中控制，嚴(yán)格按照編程指令運(yùn)行，從而提升設(shè)備運(yùn)行的精準(zhǔn)度，提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成。將人工智能技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，可大幅度提升自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的科學(xué)性和智慧化，保證自動(dòng)化設(shè)備穩(wěn)定精準(zhǔn)運(yùn)行，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行環(huán)境。

3.3 在故障診斷中的應(yīng)用

利用人工智能技術(shù)在對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行故障診斷與分析的過程中，可應(yīng)用模糊理論進(jìn)行分析，以保證電氣設(shè)備精準(zhǔn)運(yùn)行，尤其在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)進(jìn)行變壓器進(jìn)行診斷時(shí)，可充分發(fā)揮出人工智能技術(shù)的作用與功能。電氣自動(dòng)化設(shè)備發(fā)生故障的因素有很多，發(fā)生故障的頻率也較高，若系統(tǒng)發(fā)生了故障，人工智能技術(shù)可在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)、故障原因，并有針對(duì)性地采取有效措施，避免故障范圍擴(kuò)大。以變壓器故障診斷為例，在使用傳統(tǒng)故障診斷方法時(shí)，主要是收取故障產(chǎn)生的油氣，對(duì)這些氣體進(jìn)行一系列分析，并根據(jù)結(jié)果分析出產(chǎn)生故障的具體原因，整個(gè)分析過程耗費(fèi)的時(shí)間較長且不精準(zhǔn)，若產(chǎn)生失誤，則會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)，造成更加嚴(yán)重的故障。在應(yīng)用人工智能技術(shù)后，就可有效提高診斷速度并快速處理故障，并為相關(guān)維修人員提供準(zhǔn)確的參考意見。再以上述工程為例，該工程中的變壓器的硬件出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)在電控室終端發(fā)出故障警報(bào)并顯示故障具體情況，工作人員在聽到警報(bào)后，迅速關(guān)閉故障變壓器周圍的電源，整個(gè)處理過程不到20分鐘，同時(shí)根據(jù)獲取到的信息對(duì)故障變壓器涉及到的設(shè)備逐一進(jìn)行排查，大大節(jié)約了故障檢修時(shí)間，提高了維修效率。

3.4 電氣設(shè)備巡檢保障體系

企業(yè)的電氣自動(dòng)化設(shè)備管理工作中，不僅需要相關(guān)的設(shè)備管理部門的工作，還需要多個(gè)部門的配合，才能更好地保障設(shè)備日常的管理與維護(hù)效果。例如，在實(shí)際的電氣自動(dòng)化設(shè)備管理與維護(hù)工作中，企業(yè)的相關(guān)設(shè)備管理部門需要深刻認(rèn)知到電氣自動(dòng)化設(shè)備的管理體系與相應(yīng)的制度的創(chuàng)建與制定的重要性，必須通過全新構(gòu)建的電氣設(shè)備巡檢保障體系，來規(guī)范管理人員的設(shè)備管理責(zé)任意識(shí)，制定多種管理方式與流程，嚴(yán)格規(guī)定管理人員按照管理流程做好相關(guān)管理工作，如定期對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)檢、維修以及保養(yǎng)工作。當(dāng)然不僅僅是定期的維護(hù)工作，在日常的管理維護(hù)中，管理人員也要每一天都要檢查所使用的設(shè)備，檢查到每一個(gè)設(shè)備巡邏點(diǎn)中，嚴(yán)格管控整個(gè)設(shè)備基礎(chǔ)保養(yǎng)工作的實(shí)效性。例如，設(shè)備崗位專業(yè)維修人員就要做好自身的重點(diǎn)設(shè)備的檢修任務(wù)，從負(fù)責(zé)的范圍點(diǎn)一步步承包重點(diǎn)的設(shè)備高級(jí)保養(yǎng)工作，有效防止設(shè)備使用過程中出現(xiàn)影響設(shè)備正常運(yùn)行的因素點(diǎn)，更重要的是能夠從中維護(hù)操作人員的設(shè)備操作安全性能，保證操作人員的生命安全。及時(shí)處理可能危害人身安全的隱患，在發(fā)生事故前就排除根本隱患是促進(jìn)整個(gè)維修工作穩(wěn)定運(yùn)行的方式。只有通過計(jì)劃、目標(biāo)性的設(shè)備維修方式，做好相關(guān)維修數(shù)據(jù)記錄，才能建立良好的電氣設(shè)備巡檢保障體系[3]。

3.5 過程自動(dòng)化系統(tǒng)

應(yīng)答式服務(wù)時(shí)，選定現(xiàn)場(chǎng)L2服務(wù)器或節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)，訪問該節(jié)點(diǎn)報(bào)警日志，根據(jù)PDA曲線分析現(xiàn)場(chǎng)故障，診斷問題原因，維護(hù)修改程序或參數(shù)。但是，現(xiàn)場(chǎng)的L2計(jì)算機(jī)停送電、應(yīng)用系統(tǒng)的啟停控制，應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)完成。應(yīng)答式服務(wù)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)辨識(shí)產(chǎn)品質(zhì)量缺陷或嚴(yán)重缺陷、檢測(cè)儀表數(shù)據(jù)失真等，及時(shí)通過微信或郵件，向用戶提出整改或關(guān)注建議。依據(jù)目標(biāo)工廠過程自動(dòng)化系統(tǒng)與產(chǎn)品質(zhì)量狀況，定期以郵件形式向用戶提出點(diǎn)檢維修建議。遠(yuǎn)程診斷維護(hù)系統(tǒng)已應(yīng)用在天津友聯(lián)中寬帶熱軋項(xiàng)目中。

4 我國電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

20世紀(jì)60年代，仿真技術(shù)得到了空前的發(fā)展。目前，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)正朝著仿真的方向發(fā)展。仿真的發(fā)展依賴于仿真系統(tǒng)越來越廣泛的應(yīng)用及普及率的提升。因?yàn)榉抡嫦到y(tǒng)可以處理大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，科學(xué)地測(cè)試新開發(fā)的設(shè)備，仿真技術(shù)與電氣自動(dòng)化技術(shù)的有機(jī)結(jié)合對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的助益。電氣自動(dòng)化技術(shù)可持續(xù)發(fā)展方向的目標(biāo)符合國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)政策，在其發(fā)展中應(yīng)注重節(jié)約環(huán)保、合理高效，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的成本節(jié)約，杜絕資源浪費(fèi)。當(dāng)前，隨著國外大企業(yè)的進(jìn)入，我國的電氣自動(dòng)化領(lǐng)域必將出現(xiàn)大量“復(fù)合型”人才缺口，加大電氣自動(dòng)化專業(yè)的投入力度既是新時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是科技進(jìn)步的必然產(chǎn)物，其發(fā)展前途遠(yuǎn)大，就業(yè)前景輝煌。同時(shí)電氣自動(dòng)化可以提高企業(yè)的社會(huì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在這種情況下，企業(yè)必須重視這一技術(shù)，進(jìn)行新一輪技術(shù)重組。

5 結(jié)語

鋼鐵企業(yè)遠(yuǎn)程診斷維保服務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)，能夠有效減少非計(jì)劃停機(jī)的次數(shù)，提高鋼鐵設(shè)備的有效運(yùn)行時(shí)間。通過遠(yuǎn)程運(yùn)維，可減少運(yùn)維人員的出差，快速服務(wù)客戶，減少備品備件庫存和幫助用戶提高機(jī)床使用效率。