有關(guān)鋼鐵冶金電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的創(chuàng)新探討

杜 鵬

（河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼公司，河北 唐山 063000）

近年來，大多數(shù)冶金企業(yè)開始全面啟用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)冶金工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化和高效化進(jìn)程，有效提升整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)線的工作效率，進(jìn)而也促進(jìn)了電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)的迅速發(fā)展。換言之，冶金行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)模式備受關(guān)注，在科技水平飛速發(fā)展的推動(dòng)下，冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)也取得了長足發(fā)展，在經(jīng)歷了很多變革之后，也取得了很多收獲，激發(fā)了冶金行業(yè)的生命力和發(fā)展活力。當(dāng)然，在整個(gè)電氣自動(dòng)化發(fā)展過程中，相關(guān)冶金企業(yè)在新的生產(chǎn)工藝研究以及新的技術(shù)開發(fā)方面投入了很多心血，包括大量的物力和資金。但是，發(fā)掘更多自動(dòng)化控制技術(shù)或者進(jìn)一步革新現(xiàn)有技術(shù)，降低生產(chǎn)能耗，促進(jìn)生產(chǎn)效率最大化仍然是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，但也是當(dāng)下社會(huì)發(fā)展關(guān)注的研究熱點(diǎn)之一，這項(xiàng)技術(shù)的變革和創(chuàng)新對(duì)提升我國冶金行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益而言，也具有非常重要的作用。

1 冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的基本特點(diǎn)

20世紀(jì)80年代，冶金行業(yè)的電氣自動(dòng)化技術(shù)大多還是源于國外生產(chǎn)，引進(jìn)國內(nèi)主要是契合當(dāng)時(shí)冶金行業(yè)的發(fā)展，大多企業(yè)直接從國外引入控制系統(tǒng)后便直接投入生產(chǎn)過程中，從根本上講，這項(xiàng)技術(shù)算是基本流程型技術(shù)，主要還是用于滿足冶金行業(yè)的生產(chǎn)需求。到目前為止，在世界科學(xué)技術(shù)逐步發(fā)展的促進(jìn)下，冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)也得到了極大的提升，在使用過程中發(fā)掘了很多創(chuàng)新點(diǎn)，主要體現(xiàn)在應(yīng)用和創(chuàng)新這兩方面，對(duì)生產(chǎn)而言，冶金行業(yè)的生產(chǎn)工藝各式各樣且愈加精細(xì)，產(chǎn)品生產(chǎn)的連續(xù)性越來越強(qiáng)；另外，更多的技術(shù)融入自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā)中，例如物理技術(shù)和化學(xué)技術(shù)。這也激發(fā)了我國自主研發(fā)電氣自動(dòng)化技術(shù)的興趣，換言之，我國冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)從此產(chǎn)生了根本變化，而且后續(xù)研發(fā)過程中遇到的意外或者狀況，也讓生產(chǎn)者清晰地認(rèn)識(shí)到技術(shù)在生產(chǎn)中的重要作用是不可忽略的，這在冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷程中發(fā)生了歷史性的轉(zhuǎn)變。除此之外，冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，主要是在于冶金行業(yè)所用的材料和冶金行業(yè)中涉及到的生產(chǎn)技術(shù)的革新，只有材料和生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到一定高的水平，才能保證冶金產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)品的質(zhì)量，二者水平越高，產(chǎn)品質(zhì)量就越好。因此，冶金行業(yè)從業(yè)人員務(wù)必要對(duì)該行業(yè)所需材料和生產(chǎn)技術(shù)有深入的了解和認(rèn)識(shí)，才能更好地制定后續(xù)生產(chǎn)計(jì)劃，使得冶金行業(yè)發(fā)展步入正軌，甚至領(lǐng)先于世界水平。

2 鋼鐵冶金電氣自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 控制技術(shù)的創(chuàng)新

在鋼鐵行業(yè)進(jìn)行PLC技術(shù)應(yīng)用時(shí)。

（1）要搞定的問題肯定是控制開關(guān)的問題，在開關(guān)控制投入到應(yīng)用的時(shí)候，主要分為幾個(gè)步驟。首先，PLC最初的應(yīng)用是為了取代繼電器在系統(tǒng)中的應(yīng)用，使用更加自動(dòng)化的方式來對(duì)開關(guān)控制進(jìn)行集成，PLC技術(shù)和傳統(tǒng)的繼電器控制方法相比，PLC技術(shù)有著更加可靠的性能和可信度，操作步驟來說也是更加的簡潔方便，具有較快的響應(yīng)速度，因?yàn)槟軌驅(qū)?jié)點(diǎn)進(jìn)行有效的集成，所以在對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制的時(shí)候也更加節(jié)省了人力的成本，有效提高工作效率，使得系統(tǒng)的可靠性和工作效率都能夠在很大程度上進(jìn)行提升。

（2）PLC技術(shù)在控制開關(guān)的時(shí)候有著非常可靠的性能表現(xiàn)，所以在對(duì)PLC的工作流程進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要充分了解PLC技術(shù)的工作原來來布置控制順序，確保在工作過程中能夠?qū)?shù)據(jù)也有效的采集，同時(shí)在一些模擬的操作中也能夠有效的仿真性檢測，從而推動(dòng)鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展。

2.2 應(yīng)用分布式控制系統(tǒng)

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信電氣控制等技術(shù)日益完善，為鋼鐵冶金控制管理工作開展提供了良好的條件。在以往階段中主要是采取人工方式對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行記錄，然后發(fā)展集中控制方式。目前分布式控制系統(tǒng)隨之出現(xiàn)，此項(xiàng)系統(tǒng)有利于提升鋼鐵冶金管理效率，增強(qiáng)鋼鐵冶煉控制的穩(wěn)定性和可靠性，本身有著便于控制、靈活性高的特征，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。第一，可靠性強(qiáng)，分布式控制系統(tǒng)可靠性強(qiáng)，主要是利用分散系統(tǒng)功能和地理位置分散結(jié)構(gòu)提升冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，借助該項(xiàng)功能分散控制系統(tǒng)確保設(shè)備處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，而且還可以采取冗余設(shè)備替換故障機(jī)進(jìn)行工作。所以可靠性表現(xiàn)為應(yīng)用分布式控制系統(tǒng)串聯(lián)各項(xiàng)設(shè)備，任何一項(xiàng)設(shè)備發(fā)生故障以后，剩下的設(shè)備均可以正常運(yùn)行。第二，擴(kuò)展性良好。分布式控制系統(tǒng)根據(jù)屏幕進(jìn)行人機(jī)交互，高效率進(jìn)行現(xiàn)場操作，動(dòng)態(tài)性監(jiān)督冶金階段，該項(xiàng)系統(tǒng)借助高新通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)達(dá)到各工序分層化的目的。第三，維護(hù)便利。分布式控制系統(tǒng)能夠形成文件，技術(shù)人員實(shí)施動(dòng)態(tài)編制降低了工作人員的工作難度，使編程運(yùn)行效果發(fā)揮到了最大化。同時(shí)分布式控制系統(tǒng)能夠在冶金過程中自我檢驗(yàn)，及時(shí)找尋問題，不需要維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)，減少了人力資源輸出。

2.3 提升集成控制水平

如今，冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化水平逐步發(fā)展，正處于挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存時(shí)期，如果能夠引入更高級(jí)的控制系統(tǒng)或新技術(shù)，便能進(jìn)一步提升冶金工業(yè)生產(chǎn)的準(zhǔn)確性和批量生產(chǎn)處理的能力，同時(shí)迅速提升整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的效率和自動(dòng)化水平；例如數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以淘汰傳統(tǒng)做法使得生產(chǎn)過程自動(dòng)化。冶金生產(chǎn)過程的控制可由電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)的內(nèi)部集成系統(tǒng)操作。為了確定更加準(zhǔn)確的冶金架構(gòu)，需要深入研究仿真模擬技術(shù)，讓整個(gè)冶金生產(chǎn)流程更加順暢、簡便；為了有效回收原料以及廢棄物，減少環(huán)境污染，必須提升電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)的水平；另外，如果想要更加有效地發(fā)揮檢測技術(shù)的作用，必須提升控制數(shù)據(jù)的有效性和水平，同時(shí)能及時(shí)反饋檢測結(jié)果并處理故障，避免出現(xiàn)不可控局面。綜上，提升集成控制水平對(duì)冶金生產(chǎn)過程具有重要意義。

2.4 建立健全過程控制系統(tǒng)

建立健全過程控制系統(tǒng)，諸如將光電一體化技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和融合技術(shù)，運(yùn)用于系統(tǒng)參數(shù)閉環(huán)控制、工業(yè)產(chǎn)品的物流跟蹤體系以及產(chǎn)品質(zhì)量把控過程、或者檢測熔渣成分及鋼水純凈度、預(yù)報(bào)溫度、判斷尺寸組織參數(shù)等環(huán)節(jié)中，充分發(fā)揮各新興技術(shù)的優(yōu)勢，保證冶金工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作正常，有效提升生產(chǎn)效率。綜上，盡管電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用還不完善，其自身發(fā)展存在缺陷，尚不能保證企業(yè)的健康發(fā)展。但是，基于更高級(jí)的科技水平發(fā)展或者進(jìn)一步革新現(xiàn)有的技術(shù)，探究發(fā)展冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化主要控制技術(shù)的發(fā)展路徑，從長遠(yuǎn)的有效的發(fā)展角度考慮，冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)一定可以取得很大的進(jìn)步，未來也一定能夠有效實(shí)現(xiàn)冶金行業(yè)生產(chǎn)效率最大化以及能耗最小化的理想目標(biāo)，提升冶金行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及在整個(gè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中的重要性。

2.5 過程控制和生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)

鋼鐵冶金企業(yè)在生產(chǎn)過程當(dāng)中，可以充分利用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，例如跟蹤邏輯控制和模型計(jì)算技術(shù)。通過跟蹤邏輯控制技術(shù)，可以對(duì)物料進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)物料數(shù)據(jù)的采集和處理。通過模型計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)參數(shù)控制優(yōu)化，通過數(shù)學(xué)模型和控制算法，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。保證在冶金生產(chǎn)過程當(dāng)中不僅有良好的工作環(huán)境，還實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控及及物料質(zhì)量控制，對(duì)鋼水的溫度、純度的變化進(jìn)行監(jiān)視。與此同時(shí)，對(duì)鋼鐵冶金生產(chǎn)過程當(dāng)中產(chǎn)出的各種廢棄物進(jìn)行控制。

在鋼鐵冶金生產(chǎn)控制當(dāng)中，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)揮重要作用。通過多媒體技術(shù)，對(duì)鋼鐵冶金生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬，如果出現(xiàn)了問題可以進(jìn)行及時(shí)修正，逐漸完善鋼業(yè)冶金運(yùn)營狀況，讓電氣化自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用更加規(guī)范。與此同時(shí)，可以加強(qiáng)新產(chǎn)品的研發(fā)能力，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)可以奠定新產(chǎn)品、新工藝的研發(fā)基礎(chǔ)，提高鋼鐵冶金的質(zhì)量及效率。除此之外，在鋼業(yè)冶金生產(chǎn)過程中，通過電氣自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)管理及控制環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)范，充分利用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品研發(fā)、流程控制等功能，不斷提高鋼鐵冶金企業(yè)的創(chuàng)造能力，提高鋼鐵冶金的速度。將電氣自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)流程參數(shù)對(duì)比當(dāng)中，可以優(yōu)化鋼鐵冶金各個(gè)環(huán)節(jié)，解決現(xiàn)階段鋼鐵冶金生產(chǎn)問題。

2.6 控制設(shè)備可靠性的措施

環(huán)境、零部件等問題，是影響電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性的重要因素。鋼鐵冶金企業(yè)在生產(chǎn)過程當(dāng)中，生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境非常惡劣，由于設(shè)備當(dāng)中的部分零部件的質(zhì)量問題，很難正常運(yùn)行，高溫、高壓、電磁干擾等問題，都會(huì)應(yīng)縣設(shè)備運(yùn)行狀況。部分鋼鐵冶金企業(yè)不重視對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)與檢修，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行可靠性大大降低。除此之外，在長時(shí)間的運(yùn)行過程當(dāng)中，設(shè)備會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行、操作不當(dāng)?shù)葐栴}，設(shè)備的運(yùn)行效率、質(zhì)量會(huì)不斷下降，最后極容易出現(xiàn)故障問題，這樣不僅加到了維護(hù)成本，還影響了控制設(shè)備的使用壽命。因此，企業(yè)需要對(duì)設(shè)備使用人員進(jìn)行培訓(xùn)，規(guī)范設(shè)備造作流程，定期對(duì)控制設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢修，逐漸提高設(shè)備的使用可靠性。為了提高控制設(shè)備的可靠性，鋼鐵冶金企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際經(jīng)濟(jì)狀況引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，例如：PLC、安全總線技術(shù)等，讓控制設(shè)備的可靠性得到高新技術(shù)的支持。

2.7 鋼鐵企業(yè)電氣元件的創(chuàng)新

在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)期間所需的電氣元件非常多，特別是生產(chǎn)線檢測以及生產(chǎn)流程方面。當(dāng)前鋼鐵冶金企業(yè)經(jīng)常應(yīng)用斷路器、變頻器斷電器以及傳感器等多項(xiàng)電氣元件。斷路器使用包含了兩方面，如高壓斷路器以及低壓斷路器，使用斷路器時(shí)，主要是基于正常和異常狀態(tài)下將電路切斷，產(chǎn)生的作用是規(guī)避短路電流引起的電力沖擊，生產(chǎn)期間一旦產(chǎn)生了短路現(xiàn)象以后能夠?qū)?fù)合電流切斷，確保生產(chǎn)電氣線路的安全性，發(fā)生短路現(xiàn)象以后，根據(jù)斷電器切斷電源，維修人員根據(jù)設(shè)備的絕緣性分析出短路的原因進(jìn)行維修，以此確保鋼鐵冶金工作人員自身安全，而且變頻器作為鋼鐵冶金企業(yè)中非常重要的一項(xiàng)控制設(shè)備，可以依照生產(chǎn)需求對(duì)電源頻率進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度有效調(diào)節(jié)的目的。變頻器的應(yīng)用能夠確保設(shè)備處于高效率、高性能運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。目前，我國加大了節(jié)能環(huán)保方面的重視程度，鋼鐵冶金企業(yè)借助變頻器的優(yōu)勢改進(jìn)效能非常高的設(shè)備，以此延伸各項(xiàng)設(shè)備的使用性能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。同時(shí)應(yīng)用蓄電器是為了對(duì)鋼鐵冶金電力進(jìn)行保護(hù)，保障電路正常應(yīng)用。電路發(fā)生故障隱患以后，通過電氣自動(dòng)化控制設(shè)備快速關(guān)閉故障電路，以免因?yàn)殡娐凡粫惩ǘ黾影踩[患出現(xiàn)概率。

3 結(jié)語

從以上論述來看，將電氣自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用于鋼鐵冶金領(lǐng)域內(nèi)，利用該項(xiàng)技術(shù)可以提升鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量以及效率，降低工作誤差出現(xiàn)概率，為工作人員提供良好的生產(chǎn)環(huán)境，減少成本輸出，和節(jié)能綠色發(fā)展目標(biāo)相一致。應(yīng)用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)期間，企業(yè)需要依照實(shí)際情況全面分析各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，確保鋼鐵質(zhì)量符合基本需求。