淺議自動化技術在鋼鐵工業中的應用與發展

王文濤

摘 要 自動化技術隨著現在科技的進步，也在不斷發展壯大，出現了各種各樣的種類，目前已經在鋼鐵工業中得到了廣泛的應用。隨著各種高科技技術的快速發展，自動化技術也進入了一個快速的發展階段，種類越來越多，功能也越來越強大，在使用中也更加簡便易操作，為我國的自動化工業發展提供了重要的技術支持。

關鍵詞 鋼鐵工業；自動化儀表；應用；發展

1 自動化在我國鋼鐵工業中的應用現狀

目前，在我國的鋼鐵企業中存在著發展的不同差異，通過企業的發展與經營狀況可以清楚地看出，自動化發展與裝備應用發展存在著發展不平衡現象。出現這種現象的原因是：在鋼鐵企業中比較領先的，因其成套或是部分引進了國外先進技術，從而在自動化水平上呈顯著較高的水平。對于中等企業大都始建于二十世紀五六十年代，生產設備與加工工藝明顯落后，因此出現控制監測儀表在特殊情況下的檢測的情況。到二十世紀八十年代開始，大多的鋼鐵企業認識到了自身存在的不足，所以鋼鐵企業紛紛開始引進國外的先進設備，重新對企業進行一次重建或是改造，通過這次的技術及設備的變革之后，鋼鐵企業的自動化控制水平有了質的飛躍。通過這次重大的企業改革之后，目前，新建企業與之前的中高企業均都采用PLC、DCS自動化控制系統，并能較好的控制自動化系統。而中小企業也采用國PLC、DCS自動化控制系統，但在控制方面還不夠成熟，處于過渡階段[1]。

2 自動化技術在鋼鐵工業中的應用

2.1 智能化控制技術（IC）

由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等。智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統，電爐和連鑄車間，軋鋼系統，煉鋼——連鑄——軋鋼綜合調度系統，冷連軋等。

2.2 分布式控制系統（DCS）

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有控制功能多樣化，操作簡便，系統可以擴展，維護方便，可靠性高等特點。DCS是監視集中，控制分散，故障影響面小，而且系統具有聯鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。

2.3 開放式控制系統（OCS）

開放控制系統（Open Control System）是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。

“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

2.4 計算機集成制造系統（CIMS）

鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率，節能降耗，減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，就應該加強管理，獲取必需的經濟效益，提高企業的競爭力。

2.5 現場總線技術（FBT）

現場總線技術（Field BusTechnology）是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術（如4～20mA，DC直流傳輸）就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC（ProgrammableLogicController）和現場就地控制站等的發展[2]。

2.6 交流傳動技術

傳動技術在鋼鐵工業中起著至關重要的作用。隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動。數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。對于大容量電機，在20世紀80年代中期利用晶閘管循環換流器裝置已經實現包括軋機主傳動在內的全交流傳動。在未來的更新改造中，熱連軋機也將實現交流傳動化。從傳動系統來看，交流傳動性能優于直流傳動。直流電機有機械整流裝置，對單機容量、電流控制系統和速度控制系統的響應都有限制。如直流電機速度控制響應限制在190r/min以下，而交流傳動可高達（480～960）r/min。

3 結束語

數字技術、信息技術和智能控制技術的飛速發展，促使自動化儀表相關技術必須進一步技術創新。自動化儀表是信息技術、數字技術、智能控制技術的高科技結晶。只有將現代高科技、先進控制技術等運用到鋼鐵工業自動化儀表中來，才能真正提高鋼鐵企業的市場競爭力，才能促進鋼鐵企業長足發展，提高鋼鐵企業的盈利水平。

參考文獻

[1] 吳青封.自動化儀表對鋼鐵行業發展的意義[J].科技風，2014，（10）： 266.

[2] 陳磊，牛宏賓.淺談鋼鐵公司自動化儀表控制系統的配置和功能[J]湖北郵電技術，2014，（l）：279.