浅谈计算机自动化技术在工业上的应用

林迈迦

摘 要：计算机自动化在革新工业生产技术，提高工业生产效率方面起着无法替代的作用，通过归纳总结计算机自动化技术在采矿、冶金和钢铁行业的应用现状，发现计算机自动化技术在工业应用上的优点，在此基础上提出计算机自动化在工业应用上的一些展望，为工业技术提升提供一定的借鉴。

关键词：计算机；自动化；采矿；冶金；钢铁

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）20-0017-02

随着社会的不断发展，单机自动化已不能满足提升劳动生产率和增强企业效益的要求，而计算机技术的应用和发展已经影响到社会的各个方面，逐渐成为社会生活不可或缺的一部分，极大丰富了人们的物质、精神生活水平。因此计算机自动化将计算机技术和工业自动化相结合，极大提高了劳动生产率，同时在增加企业效益方面发挥着无可替代的作用。通过归纳总结目前计算机自动化技术在采矿、冶金和钢铁行业的应用现状，发现计算机自动化技术带来的便利，并根据实际情况对计算机自动化技术在我国未来工业上的前进方向进行展望。

1 计算机自动化在采矿业的应用

计算机自动化在我国的采矿业中发挥着重要作用，将计算机技术应用于采矿业中，可以在采矿过程中极大提高工作效率。如现在应用最为广泛的地理信息系统（GIS）、新型传感器和微型计算机系统等数据收集和分析技术，可以更加准确快速地处理矿山复杂的空间信息，为采矿计划编制、采矿自动化调度、采矿生产过程控制等提供保障，当矿山工作环境发生变化时，利用计算机自动化技术，可全面细致地研究分析客观情况，制定相应的措施，提高采矿效率，扩大采矿生产规模，保证采矿业绩的最佳化。

1.1 采矿计划编制

采矿计划是帮助矿山决策者做出最佳决策，使矿山生产经营能够获得最大效益的基础。将计算机自动化技术应用于采矿计划编制就是将矿山的各种参数运用计算机技术进行数据分析，建立矿山模型并进行工作模拟，如计算机辅助地质力学模型、基于GPS的矿物质量和位置数据测量、爆破模拟、地下矿产有限元模型等，使决策者对矿产的分布、质量有深入的了解，从而编制出最佳采矿计划，为公司在市场竞争中提供优势[1]。目前采矿技术编制应用最为广泛的是线性规划，ECS公司将人工智能技术（专家系统或黑板技术）与线性规划相结合编制采矿计划，在各类条件的约束下，使采矿作业确保产量与质量的最佳化。随着计算机技术水平的提高，Data Mine公司利用线性规划技术开发出了图形软件，为不同时间长短的采矿作业设计最佳采矿计划，克服了先前线性规划软件公式复杂，效率低的缺点，同时具有环境适应性好，利用范围广的优势。

1.2 采矿自动化调度

自动化调度是提高采矿工作效率的关键，计算机自动化在调度上的应用就是利用矿石配置软件分析原始矿石材料可用价值，确定矿石性价比，科学推测重选、浮选、筛分的作业状况，将矿石和废岩进行筛选，后通过GPS定位技术获取采矿场中所有設备的位置，再利用自动化矿石装车系统为采矿场中的货车分配相应的运输任务，从而使矿石调度系统高效率运转，保证矿石的产量与质量[2]。采矿自动化调度过程如图1所示。

美国模块采矿系统公司研发的DISPATCH（智能矿山）是全面采矿管理的决策平台，它受到许多大型矿产企业的亲睐，被作为生产过程中的控制工具，这个平台为自动化调度起到了很大的帮助作用。

1.3 生产过程控制

生产过程控制的目的是确保生产工作的稳定，利用计算机自动化技术控制生产过程可以有效减少人为失误，同时在工作中得到各项生产指标，决策者利用这些指标及时对生产过程做出改进，从而保证生产的品质与数量。在收到大容量的矿山采集任务时，利用约束编程与分析数学编程相结合的方法，克服矿山模型巨大、计算复杂和信息不确定等缺点，为决策者提供实时最佳解决方案。美国数字设备公司研制的专用于生产过程控制的计算机控制器（PLC）具有使用简单、配套设施齐全、适用性强与抗干扰能力强等优点，可以满足工业生产过程控制的使用需求。德国的赫斯曼公司研制出的导轨系列交换机可以实现智能控制，在线路发生故障时可迅速切换至冗余链路，使网络的安全性与抗风险性得到保障。通过实践表明，计算机自动化在生产过程中的控制极大提高了企业的生产效率与经济效益，实现了企业利润的最大化。

2 计算机自动化在冶金业的应用

2.1 冶金企业信息管理

冶金企业的生产经营需要大量数据作为辅助，冶金企业信息管理就是对企业经营中产生的信息进行整合，利用计算机技术建立一个虚拟数据库，将企业生产信息妥善储存，让技术人员对其进行管理，从而更加高效地利用数据，提高企业工作效率。我国的马鞍山钢铁股份有限公司使用的炼钢管理信息系统（MIS）集中管理公司的各项数据，为生产过程中各个部分进行详细规划，使资源组合达到了最佳化。

2.2 冶金过程控制

计算机控制系统可以在冶金过程中对各个工艺流程加以控制，并将冶金技术同实践经验、工业基础、工业智能等相结合，从而提高冶金工业系统整体的安全性和高效性。以轧钢过程为例，在轧制过程中，通过对以太网、PLC控制器、各类控制仪表等结合使用，经由计算机分析后得到轧制过程中的相关数据，再通过控制系统使得轧制生产过程的动态控制得以实现[3]。

2.3 冶金的技术支持

在冶金自动化过程中，局域网络与人工智能充当着重要的角色。局域网络的存在可以使冶金的各个过程紧密相连，降低衔接过程中失误概率，提高冶金过程中整体工作效率。人工智能系统的出现使冶金自动化控制系统从基础自动化转变为网络信息化，运用人工智能系统，可以对冶金工业方面的基础知识理论与实际生产中累积的经验进行总结，让系统利用自身模糊控制的推理功能来操控设备，并在人工操作的基础上利用自身神经网络的记忆与学习功能使操作技术加以提升，极大提高了稳态精度与动态性能，与人工操作相比具有明显的优越性，可以更好地提高生产效率。

3 计算机自动化在钢铁业的应用

随着钢铁行业的不断发展，计算机自动化技术也逐渐被应用于现代化钢铁企业，在钢铁品种开发和自动化炼钢技术方面取得重大进展，主要以基础自动化、过程控制自动化、管理系统自动化三级网络模式为主体。

3.1 基础自动化（L1级）

基础自动化是基于PLC技术展开的，通过PLC技术的应用可以在钢铁生产过程中进行各个系统的精准调控。此外，由于PLC技术对整个系统的调控是相对独立的，如果个别系统的内部发生突发状况而损坏，其他系统的运转并不会因此发生故障，仍然可以较好地维持整个系统的运行[4]。西门子带钢热连轧厂自动化系统就是一个例子，系统的第一级可以进行闭环或开环控制，顺序控制，位置控制等，各个系统的控制互不受影响，可以良好地维持系统的运行。

3.2 过程控制自动化（L2级）

过程控制自动化主要是通过服务器数据库来进行过程管理，运用设立服务器的方式，来对各个过程进行单一的线上网络管理。通过在服务器内导入相应过程的生产模型，加上基础自动化系统具有自学习功能，这样可以利用服务器系统来指导L1级生产[5]。以济钢第三炼钢厂的LF过程控制系统模块功能为例，系统主要在L2级中执行，可以起到检测现场事件的作用，并在需要的时候访问服务器数据库运行生产模型，通过模型预报以及操作员指令的输入可以向L1级发送工作点，并指导L1级的操作员工作。

3.3 管理系统自动化（L3级）

管理系统自动化是三级网络模式的最高级，同时也是最重要的一级，生产任务的接收以及下达都由它来完成。它可以将接收到的任务进行合理的编排后下达至L2级的服务器或L1级的系统。此外，L3级在软件上也连接外部的L3级，使得整个管理系统与外界有着良好的交互。

4 结论与展望

计算机自动化技术在采矿、冶金和钢铁行业的应用，扩大了工业的生产规模，提高了生产质量，提高了生产效率，实现了生产效益最大化，因此计算机自动化的应用是发展的必然要求，为进一步促进计算机自动化的发展提出几点展望。

（1）政策支持。计算机自动化的发展需要政策的保障，政府应出台相关政策，激发企业员工创新积极性，鼓励企业研发、改进和推广计算机自动化技术，优化企业的生产结构，从而提高企业自动化应用水平。

（2）教育培养。计算机自动化技术的应用与发展需要数学、物理学、计算机等专业的理论知识，要重视基础理论知识的巩固和人才培养，将理论研究转化为技术力量，从而保证自动化技术在工业上的高效运用。

（3）技术发展。现代社会已经进入智能化社会，人工智能、机器学习、大数据的应用成为发展的方向，因此计算机自动化在工业上的应用也需注重智能化应用，神经网络、机器学习、应用于自动化技术，实现智能控制，智能生产。建立国家级工业综合信息数据库，研究采矿、冶金、钢铁数据共享与互联互通技术，全面提升煤炭、冶金、钢铁行业生产发展水平和综合技术。

参考文献

[1]王骐，宋正利.计算机技术对矿山自动化的推进作用[J].工矿自动化，2004，（04）：37-38.

[2]权明伍.选煤厂计算机自动化配煤装車系统的应用[J].煤炭技术，2013，32（04）：110-111.

[3]石泽宇，张炎，石林炜.计算机在冶金自动化控制中的应用探讨[J].电子世界，2014，（08）：66-67.

[4]刘文仲.中国轧钢自动化现状及实现轧钢智能化的思考[J].冶金自动化，2016，40（06）：1-5.

[5]张西涛.计算机过程自动化系统在济钢精炼中的应用[J].工业控制计算机，2007，（02）：81-82.