浅谈电气自动化技术在冶金行业中的应用

杨瀚泽

（天津市钢铁集团有限公司， 天津 300000）

经验交流

浅谈电气自动化技术在冶金行业中的应用

杨瀚泽

（天津市钢铁集团有限公司， 天津 300000）

基于对冶金自动化技术概念及理论的认识和阐述，分析了继电保护、工业以太网、传感器等自动化技术在冶金行业生产实践中的的实际应用情况，以期能够为冶金行业自动化系统的建设工作提供一些新思路、新方法。

电气自动化技术 冶金行业 应用

随着科学技术的不断发展，电气自动化技术也取得了巨大的发展，并已经广泛应用到了工业生产的各个领域当中。在冶金行业当中，因为会涉及到材料、机械、控制等多领域的技术，因而电气自动化技术的应用范围也十分广泛。尤其是随着近年来能源市场的原料供应愈发紧张，以及人们对于环保问题越来越重视，使得当前的钢铁行业已经不得不面临转型发展，即由原本的粗放型生产方式转为精细化生产，从而产出拥有更高科技含量与高质量的产品[1]。电气自动化技术则可在此过程中发挥至关重要的作用价值，据此下文将重点就此项技术在冶金行业中的应用来展开探究。

1 冶金自动化技术分析

在冶金行业的日常生产过程中要应用到规模庞大的机械设备以及数字化设备，因此也就给自动化技术的应用提供了广阔的应用空间。近年来冶金行业引入了大量的自动化控制系统与技术，其中具体包括有：

1）可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC技术）此项技术是利用一类可编程的存储设备，应用在其内部的存储程序之中，并实施逻辑运算、顺序控制、计数、定时和算术操作等直接与用户相接触的指令，同时利用数字亦或是模拟式来进行各类机械生产操作的输入/输出控制。在冶金行业当中，将之应用于污水处理控制、竖井控制、生产线控制等多个方面的生产操作控制，能够十分有效地保障生产过程的自动化运转。

2）智能控制技术（Intelligent Control Technology，ICT技术）即为在不进行人工干预的状况下自主驱动智能机器来实现对目标的有效控制，这一技术是控制理论在发展到新阶段所提出的一项技术手段，其主要是应用在那些采用传统方法所难以处理的系统控制问题中。

3）计算机辅助设计技术（Computer Aided Design，CAD技术）即在设计阶段，借助于计算机设备作为主要的工具手段，并以此来协助工程师开展设计工作的所有实用技术的总和，这以技术目前在各类机械零部件设计、电路设计、结构设计等方面有着十分广泛的应用。

4）In touch技术主要是能够实现对数据信息的高效化搜集，其能够将在生成过程之中所产生出的数据信息转换为更加便于管理的图形亦或是数字化信息内容，例如在冶金生产时，可对钢材的化学构成元素、生产环节等产品参数予以管理，对生产状态及时予以检测，同时也可直接形成生产报表，通过数据库的建立能够为产品升级与质量改进提供更多的参考依据[2]。此项技术应用起来十分便捷，同时其中所具备的动态组件有着良好的拓展性能，能够实现更加多元化的功能应用且具备十分优秀的稳定性。

2 继电保护应用

冶金企业在持续发展的同时，其所需要的生产设备自动化水平也需不断提升，微机继电保护也将获得更为广泛性的运用。微机继电保护是采用数字式计算设备作为核心基础所搭建起的一类继电保护系统。从本质上来说这是一类凭借智能单片机来实现对工业装控设备的有效保护。在冶金供电系统的短区段低压线路之中，可将时限要求适度放宽。选用新型化的导引线来起到纵向连接保护效果，鉴于仅是针对侧向高压数字闭锁信号进行传输，因此只要在两侧向之间新铺设一条常规的四芯屏蔽电缆，以保障其接触的稳定性。对于钢铁冶炼企业而言其属于一类负荷，电气系统要能够和工艺系统以及DCS系统保持密切配合，同时在产品的灵敏性上也有着较高的要求。

3 工业以太网应用

工业以太网尽管在技术性能上和商业应用的以太网完全兼容，然而其在材质选取、产品设计、性能强度、可操作性、抗干扰性、实用性、安全性等多个方面均可完全满足于工业生产的需求。当前，随着可视化技术与监控技术的不断发展，使得冶金行业的生产过程将完全实现可视化，管控工作将更加便捷。受到高炉本身所具备的密闭性特点，采用仪表进行检测的重要价值也便愈发明显。与此同时随着计算技术、测试技术、图像处理技术、多媒体虚拟技术等技术的不断发展促使原本存在生产管理盲区的生产过程将更加透明化，还可为生产人员的具体操作带来更加的便利性。依据功能层级的不同，可将冶金自动化系统分成基础自动化系统、过程控制系统、生产管控系统以及信息化系统等4个级别。其中主干网信息可选用光纤进行输送，对现场生产设备的连接则选用屏蔽双绞线予以连接，针对关键的网络区段还可采取冗余网络手段，并可借此来促进网络抗干扰能力与稳定性的全面提升。

3.1 基础自动化系统

基础自动化控制系统设备主要是以工业计算机、可编程逻辑控制器、分散式控制系统等为代表，进而实现对现场冶金自动化设备的管控。可编程逻辑控制器能够大幅度提升回路控制能力，而分散式控制系统则可对顺序控制功能做出极大的改进，在冶金生产中，可编程逻辑控制器控制依然是主要的控制系统[3]。

3.2 生产管控系统

在工业以太网当中网络架构与网络通讯是系统最为关键的构成部分，其流程可实现全息集成。企业也逐步加强了对于运筹学、专家系统、流程仿真等技术的应用，促使各生产线工作更加趋向于合理化，实施全线物流追踪、质量控制、成本控制、设备维护等均取得了一定效果。

4 传感器的应用

传感器即为将所感知并接收到的外部信息依据一定的规律来使之能够转变为可用信号的一类检测装置，简而言之也就是传感器是将外部信息，转换成能够被系统识别并执行的电信号装置。传感器的构成具体包括了敏感组件以及转换组件两部分，其可以实现对信息传输、处理、存储、显示、记录与控制等多方面需求的充分满足，是达成冶金工业自动化测定与控制的关键一环。

4.1 温度传感器

此传感器即为可以对环境温度进行感知同时将之转换成能够被有效应用的输出信号传感设备，主要是应用在对锅炉温度以及高炉温度的测定与控制方面。在温度测量仪表当中温度传感器是其中最为关键的核心构成部件，其可供选择的类型多种多样。开展自动化生产作业时所经常会应用到辐射温度测量法来对某些物体的表层温度进行测量与调节，例如在冶金过程当中的轧制、轧辊、锻件及各类金属熔融过程中的温度控制。

4.2 压力传感器

这一传感器是在工业生产与各类仪器设备控制过程之中所最为常见的一类传感器设备，应用范围十分广泛，可应用在各种完全不同的工业自动控制环境中，其中就包括了水利、电力、铁路、航天、石油、管道、船舶、军工等多个方面。可依据实际的压力改变来使电流或电压产生相应的改变。

4.3 流量传感器

流量传感设备即为可以感知到流体的流量大小，并将之转换为可被系统识别出相应信号的设备。一般是应用在对于保护流量值不需要过于精准的位置，主要是对水管当中所出现的水流异常中断情况起到断流保护的效果。流量传感器大多会应用在锅炉当中的送风管道、蒸汽管道、给水管道等方面，以实现对流经管道内的流体速度及流量大小测定。在流量传感设备当中，测量管体之中的导电介质基本等同于法拉第实验操作中的导电金属杆，其杆体两端的电磁线圈会在一定的区域范围内形成一个恒定磁场，在有导电介质流经其中时，便会产生出感应电压。传感器需防止在架空较常的管道上进行安装，由于长期使用之后，传感器下垂作用极易导致传感器和法兰之间出现封闭不严，造成泄漏现象，如不得不进行安装还要能够在传感器上下两端2D位置依次进行管道紧固装置的设定[4]。流量传感器常常适合压力变送器、流量显示器、温度变送器等一起配合使用。流量传感器是一种进度大、可靠性强、寿命常的流量仪表，主要是为了能够实现更加便捷的控制与测定，管道之中不具备可移动部件及阻流部件，在测量过程当中所产生的压力丢失量可忽略不计。

5 结语

总而言之，随着目前科技的不断发展，自动化技术也取得了巨大的发展，各类仪表装置以及自动化设备都极大的提升了冶金行业的生产效率与质量水平，并促使钢铁冶金生产的安全性明显增强。通过在冶金行业中引入“无人工厂”概念，可促进生产车间的自动化、智能化，此举不但能够大幅度降低企业的人力成本支出，同时还有助于提高生产效率，使企业获得更高的经济收益，推动我国冶金行业的健康发展。

[1] 张礼.电气自动化在冶金工业控制技术领域的应用研究[J].价值工程，2015（2）：24-25.

[2] 张海峰.探析冶金电气自动化控制技术[J].黑龙江科技信息，2016（8）：4.

[3] 李英武.冶金电气自动化控制技术探析[J].黑龙江科技信息，2016（13）：22.

[4] 赵晓蓓.基于冶金行业电气自动化控制技术浅析[J].中小企业管理与科技，2016（4）：22.

（编辑：张伟）

Application of Electrical Automation Technology in Metallurgical Industry

Yang Hanze
（Tianjin Iron&Steel Group Co.,Ltd.,Tianjin 300000）

Based on the understanding and elaboration of the concept and theory of metallurgical automation technology,this paper analyzes the practical application of relay protection,industrial Ethernet,sensors and automation technology in metallurgical industry,in order to provide some new ideas and methods for the automation system construction of metallurgical industry.

electrical automation technology,metallurgical industry,application

TP273

A

1672-1152（2017）01-0100-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.01.40

2017-01-27

杨瀚泽（1987—），男，现就职于天津市钢铁集团有限公司，助理工程师，研究方向：电气自动化。