自动化网络控制技术在冶金工业综合控制中的应用

闫新宏

（莱钢集团自动化部,山东莱芜,271104）

0 前言

冶金工业的生产过程繁杂，生产工艺具有高温、化学腐蚀等危险，因此，自动化控制技术得到了广泛应用，自动化控制技术的应用促进了冶金行业的发展。我国已连续4年成为世界钢材产量的第一大国，冶金自动化技术的应用发挥着越来越重要的作用。与此同时，我们还要看到，我国的冶金行业自动控制网络的应用还处于起步阶段，与国外的先进生产技术相比还有很大的差距，也存在着一些问题，这对于我国走新型工业化道路的要求，还有一定的距离。在冶金行业的生产中，先进科学的自动化技术的进一步推广应用，是提高生产效率和生产效益，保证安全生产的必由之路。

1 自动化网络控制技术在冶金工业综合控制中的的应用现状和存在问题

我国的冶金工业自动化生产经历了很长的一段过程，虽然，自动化控制技术已经在冶金行业得到了普遍应用，但是由于传统生产模式的影响，加上企业资金投入的限制，先进的、自动化程度更高、安全保障更可靠的网络自动化控制技术的应用，在很多企业内部还未普遍推广，这些都制约着我国冶金行业的发展水平。我国的冶金工业自动化网络控制技术的应用现状是：

1.1 基础自动化系统的应用

冶金行业在基础控制方面已经全面普及了计算机控制，形成了以现场总线、工业以太网等技术为代表的集中控制自动化应用系统，基本上取代了传统的模拟控制和分布控制系统；重要回路控制的控制算法普遍采用PID算法，例如，在连铸结晶器液位控制、电炉电极升降控制、加热炉燃烧控制、轧机轧制力控制等方面已经初步推广应用智能控制和先进控制手段，并取得了一定的成效；用于安全生产、回路控制、能源计量等相关的温度、压力、流量、重量等数据信号的检测设备仪表都配备比较齐全。例如高炉炉缸渣铁液位、连续铸钢过程的结晶器钢坯拉漏预报等软测量技术的应用；但是从总体上来看，偏重于信息集成和事务处理方面应用，在决策支持和动态管理控制方面的应用还未达到有效发挥。

1.2 过程控制系统的应用，随着计算机技术的发展，计算机过程控制系统在冶金行业有了较大的普及

据统计，在钢铁工业中应用中计算机过程控制的普及率，高炉约达59.3%，转炉约达57.4%，连铸约达62.0%。智能控制系统也得到了应用推广，如：电炉供电曲线优化、连铸冷水优化设定、智能钢包精炼炉控制系统、轧机智能过程参数设定等等。

1.3 企业信息化系统的应用

企业信息化管理是工业化生产的必然需求，对于推动企业综合管理水平的提升具有重要作用。如企业资源计划（ERP）、供应链管理系统（SCM）、客户关系管理（CRM）、企业流程重组（BPR）等系统软件，使生产线的MES和产销一体化系统在企业管理中发挥了巨大作用，提高了管理效率，省却了很多人工繁琐工作内容，使企业管理更直观化、科学化。企业生产经营数据仓库在综合数据挖掘系统、基于数据的质量分析技术、客户服务知识库等方面，取得了显著成果。

冶金工业在自动化网络控制技术应用中存在的问题：

(1)随着资源缺乏的矛盾日益突出和能源结构的不合理，推行高效、低耗、污染少的绿色清洁生产，淘汰落后的工艺设备，对我国的冶金行业来说还任重道远，很多大型设备还依赖进口、新品种新产品自主创新不多，产品的技术保障体系不完善。因此，综合运用自动化网络控制技术，进行全程质量跟踪、物流跟踪、成本在线控制、设备在线监测，使这些自动化技术真正发挥作用还需要做大量的工作。

(2)由于冶金过程的复杂性，数学模型的适应性差，使得很多国外引进的先进设备在使用过程中性能不能很好地发挥，基于数学模型、智能技术的过程计算机控制系统的应用，其稳定性和推广普及都需要一个较长的过程。

(3)自动化控制网络的可靠性维护、数据诊断分析技术发展与先进的智能自动化控制技术之间有一定的差距，制约着冶金行业的自动化控制技术的推广与应用。

2 自动化网络控制技术在冶金工业综合控制中的的应用

冶金行业电气自动化技术的应用，实现了生产过程的操作、控制和监视，自动检测设备的状态、发出拟定的报警信号、执行自动操作等任务，能够在无人(或少人)直接参与的情况下，按设定的计划或程序自动地进行运转。按功能层次，冶金自动化系统可分为基础自动化系统、过程控制系统、生产管理控制系统、企业信息化系统4个层面：

(1)冶金基础自动化系统,其中，PLC是最基础的自动化控制系统。PLC和DCS、工业控制计算机是现场自动化控制设备，PLC具有回路控制功能，DCS是改善顺序控制功能的，与工业控制计算机一起，是冶金工业中的基本控制系统，发挥着重要的作用。

(2)冶金生产管理控制系统实现了冶金流程的全息集成控制，在协调工序作业、质量跟踪、在线监测等方面的广泛应用，构成了自动化控制系统的核心部分。

(3)过程控制系统中的应用，主要包括继电器和传感器的自动控制应用。随着设备自动化程度的提高，以数字式计算机为基础的微机继电保护在冶金自动化控制中广泛应用，它实际上是一种智能单片机，造价低廉，灵活性高。在冶金供电系统、电气系统、工艺系统中，采用了例如RCS一9600CS系列的装置来保护测控产品的应用，可以灵活配置；而传感器作为一种可以将感知的外界信息转换成特定电信号的的检测装置，在处理信息的传输、存储、显示和记录等方面的应用，实现了冶金工业的自动检测和自动控制。传感器包括的形式多种多样，比如:压力传感器、温度传感器、流量传感器，在冶金工业中的压力仪表控制、锅炉温度控制、水和蒸汽的流量中断保护方面，实现了在冶金自动化的顺序控制、过程控制、传动控制以及运动控制，提高了冶金自动化系统的性能。

(4)企业信息化系统是近些年来才刚发展起来的自动化控制系统，在冶金工业中能够实现冶金流程的全息集成，进行管理-计划-生产-控制纵向信息集成，将生产的实时数据进行采集管理，并利用数据挖掘技术为管理者提供决策支持；计算机全流程模拟采用仿真技术和多媒体技术，并结合力学技术进行虚拟工厂运行模拟设计，通过人机交换，实现组织优化、流程设计和新产品开发；提升冶金制造智能，在质量管理、在线监测、故障诊断、生产调度方面达到了动态管理，能够降低生产成本；并通过信息化管理实现能源管理和优化、实时性能管理、知识管理和商业智能管理，为企业持续发展和生产、技术、经营管理各方面创新奠定坚实的核心知识和规律性的认识基础。

3 结语

我国冶金自动化技术在近几年取得了很大的进步，有力地推动了我国冶金工业的快速发展，在提高质量、效率和安全性方面，起到了重要的作用，节省了大量的人力，降低了成本，提高了经济效益。实现了生产过程的优化和高品质化，从而提高了我国冶金工业的经济效益和综合竞争力。但是与国外的先进技术相比，我国冶金企业的自动化网络控制技术的发展还有很多不足，需要我们继续为冶金工业的发展做出不懈努力。

[1]孙彦广，冶金自动化技术现状和发展趋势，冶金自动化技术，2006,6

[2]伊栋，郭树珂，自动化网络控制技术在冶金工业综合控制中的应用，信息通信，2013,4

[3]魏亚军，工业以太网在冶金自动化控制系统中的应用，机械管理开发，2009,10