電氣自動化技術在冶金工業中的應用探討

楊振華 劉建文

摘 要：隨著冶金工業的不斷發展，我國的工業生產對冶金工業的生產提出了越來越高的要求。為了達到提高生產效率的目標，必須在冶金工業生產中運用電氣自動化技術，并促進電氣自動化技術在冶金工業中的發展、創新。本文首先研究了電氣自動化技術在冶金工業中的發展，并探討了電氣自動化技術在冶金工業中的應用，最后提出了電氣自動化技術在冶金工業中的未來發展方向。

關鍵詞：電氣自動化技術；冶金工業；應用探討

1 我國冶金工業自動化發展現狀

1.1 我國冶金工業自動化現狀

在冶金企業中，控制系統為分級結構：0級是采集執行層（傳感器和執行器），完成物理量的測量和控制命令的具體執行；1級是控制層（即所謂的基礎自動化），完成生產工藝過程的集中控制；2級一般為生產模型計算，用于生產控制的優化；3級為生產管理和調度系統，用于協調調度各工序間的協同工作；4級則是企業信息系統層。這些層面均需有相應的網絡構成互聯的有機整體。在2級以上（含2級）層面大都采用以太網，1級以下（含1級）一般是專用網絡（現有向工業以太網方向發展態勢），采用專用的控制設備及軟件。其中，各種網絡的無縫集成是冶金企業實現信息化建設的難點和重點。因此做好控制和管理系統的信息集成，避免出現“自動化孤島”，企業信息化才能落到實處，且真正發揮其應有的作用。

進入二十一世紀以來，我國鋼鐵工業自動化程度得到大大提高，從鐵礦石堆放場、選礦、燒結廠、高爐、鐵水預處理、轉爐、爐外精煉、連鑄、軋鋼等鋼鐵生產的各個工序現場，自動化設備隨處可見，不僅配備了比較先進的單機操作系統，而且還有完善的集散式分布系統。目前我國的大型鋼鐵聯合企業比如：寶鋼、首鋼、武鋼等從國外引進了先進自動化控制系統和設備，然后進行吸收消化、改進創新，因地制宜，使之符合自身的實際生產需要，其自動化水平已經達到國際先進水平；同時隨著國家對鋼鐵行業的越來越高的要求，一些落后的設備被淘汰，新建的項目大多數都配備了自動化系統和單機自動化生產設備，比如即將開工建設的武鋼的防城港和柳鋼的湛江項目，將會成為我國南方的精品鋼材基地。

1.2 我國與國際冶金自動化發展水平差距

在鋼鐵自動化生產產品方面，國內從事冶金工業自動化工程建設的電氣公司與國外著名的公司相比，存在兩個方面的差距：第一，我國缺乏相應的自主知識產權，大多都是依賴國外進口，缺少一個固定的硬件和軟件運轉平臺。沒有自己的品牌，比如這個項目配備的是德國西門子的系統，另一個項目也許選擇ABB作為控制系統，甚至一些國外幾年前已經淘汰的自動化系統如：可編程邏輯控制器（PLC）、集散控制系統（DCS）也被一些企業引入到生產中來，即使是一個企業不同的單位使用的系統也可能不一樣，這樣就給選擇一個網絡平臺集合各個分系統帶來一定的難度；第二，在成套技術積累經驗方面，國內沒有國外豐富。國內的冶金自動化從改革開放才開始發展，起步較晚。一套完整的自動化系統除了包括方案說明、參數配置、程序調試、功能說明，還應該包括一些關鍵生產技術指標、檢測儀表的選型和安裝等。

2 自動控制技術在冶金工業中的運用

2.1 現場總線技術

現場總線控制技術（fieldbus control system簡稱FCS）產生于上世紀80年代，經過30多年的發展，目前有60多個不同廠家生產的總線產品，如基金會現場總線、Profibus、由德國BOSCH公司推出的CAN、由Rosemout公司開發并得到八十多家著名儀表公司支持HART（Highway Addressable Remote Transduer縮寫）等。其在實現各種系統的無縫集成、溝通生產現場、控制設備、企業更高的系統管理層之間的聯系等方面有其獨特的優勢，因而被冶金行業廣泛運用。現場總線控制技術具有以下幾個特點：系統開放、各系統之間既可功能自治也可以互相操作、系統結構極其分散、對不同生產環境適應性強。

2.2 工業控制計算機（IPC）的應用

冶金行業和其他行業一樣，自動化控制裝備的進展經歷了從PLC、DCS到FCS的擴展，近年來，隨著PC（個人計算機）機的出現，在自動化控制設備和系統中IPC得到了眾多企業的親睞。

所謂工業計算機（IPC）就是指把個人計算機（PC）的硬件進行加固，再安裝上系統控制軟件，這樣就可以用于工業生產控制、環境適應能力更強。IPC具有高度開放。價格低廉、更加靈活、功能更加強大等優點。從本質上講，IPC就是在同一硬件運行平臺上，把通信、人機界面及其他功能軟件集合在一起，它具有PLC及DCS的功能，PC機可以運用更多款、價格較為低廉的系統，如Windows-NT，Windows-CE，還可以安裝各種系統級程序開發工具，成本也更加低廉。

3 將以太網應用到有色冶金自動化的技術中

3.1 以太網的特點

有色冶金企業的不斷發展，使得有色冶金行業的競爭越加激烈，這就使企業通過改造、新建和淘汰舊的設備以及引進新的設備來提升自身的競爭力。但是隨著一些新技術的更新，導致新技術與一些落后的技術很難在控制系統上達到高度集成。以太網就可以很好地解決這個問題，這是因為在用以太網作為自動化的控制網絡具有很多的優勢，如數據傳輸快，有足夠的帶寬和存在時間長，有統一的標準，有相同的通信協議，在設置、診斷以及維修方面發展的較為成熟，所以才會被技術人員接受。還可以讓不同的通信協議在統一總線上運行，作為企業的公共網絡平臺的鋪墊。

3.2 工業以太網在有色冶金自動化中的應用

在有色冶金工業生產中，應用以太網可以把不同類型的網絡化的儀器儀表與IPC連接在統一總線上運行，把這些系統連接起來，在加以控制。以太網的應用使得一些企業現在都不再需要對原材料的銅礦石進行成分的分析，這些分析多可以通過網絡化實現，檢測出來的數據可以直接傳送到有關部門，而公司的成員和客戶也可以在網上看到或查詢到自己需要的數據，實現了數據的共享。如圖，可以在現場通過以太網網絡進行通訊，以PLC作為主站而其他設備作為從站，這樣就可以保證每個獨立系統的穩定性和可靠性。

4冶金工業中應用電子自動化技術的未來發展方向

雖然電氣自動化技術在冶金工業中具有廣泛的應用，且應用發展速度較快。但是，從目前的整體現狀上來看，我國的電氣自動化技術與外國發達國家的電氣自動化技術相比，依舊存在著差距。尤其在新電子器件的生產研發、大規模集成電路的生產研發上，依舊落后與一些國家。因此，我國的電氣自動化技術需要進行全新的探索和創新，提高我國的電氣自動化技術。結合我國冶金工業中的現狀，我國的電氣自動化技術未來的發展方向集中在三個方面，即網絡化、智能化、公開化。

結束語

在鋼鐵冶金企業利用自動化網絡控制技術可以提高生產率和成品合格率，節能減排，同時還可以減少生產事故，是符合我國鋼鐵發展的總體方向。但是我國冶金自動化起步較晚，科研投入也不及國外，總體的自動化水平尤其是集成與開放程度不高。IPC與TCP/IP以太網結合進行冶金自動化生產控制是比較理想的選擇，為冶金信息化提供了堅固的通訊平臺，很好地解決了冶金企業控制與管理系統的集成問題，使整個工廠實現一網架構，為企業帶來顯著的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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