冶金數(shù)字化儀表及其自動化過程控制

趙海升

摘要：

隨著信息化與數(shù)字化時代的發(fā)展，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)也不斷進(jìn)步。同時，中國冶金工業(yè)也取得了快速發(fā)展，冶金設(shè)備的自動化程度也在不斷提高。在冶金工業(yè)的發(fā)展具體過程中，冶金設(shè)備在其中起著非常重要的作用。為此，在本文中從兩個方面對冶金設(shè)備自動化過程控制進(jìn)行了具體的研究。眾所周知的是，冶金工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常重要。因此，為了保證冶金工業(yè)的現(xiàn)代化，有必要從當(dāng)前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的角度分析冶金設(shè)備自動化分類。

關(guān)鍵詞：冶金數(shù)字化儀表;自動化;過程控制分析

前言

目前，由于信息化和數(shù)字化快速地發(fā)展，冶金企業(yè)需要在生產(chǎn)設(shè)備上安裝可替代人工操作的自動化設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。這個過程也就是冶金生產(chǎn)過程的自動化。在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，冶金工業(yè)是中國傳統(tǒng)的支柱產(chǎn)業(yè)，據(jù)研究可知，生產(chǎn)過程在密閉容器中進(jìn)行，一般難以實(shí)現(xiàn)手動操作。同時，冶金品生產(chǎn)也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)冶金生產(chǎn)的高效率和環(huán)保，有必要促使冶金設(shè)備自動化，實(shí)現(xiàn)自動化的快速發(fā)展。

1. 冶金儀表及自動化的主要類型

近年來，冶金工業(yè)不斷發(fā)展和完善，冶金設(shè)備和自動化的不斷發(fā)展已成為大勢所趨，進(jìn)而推動工業(yè)化可持續(xù)發(fā)展。冶金設(shè)備的快速發(fā)展催生了多種類型的儀表，據(jù)研究可知，其功能也各不相同。從目前的工作發(fā)展情況來看，冶金設(shè)備和自動化類主要集中各類在線分析儀器上。其中，溫度儀表還是流量計(jì)都會受到高科技和微機(jī)影響，同時也會促使冶金設(shè)備都朝著自動化的方向發(fā)展。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的具體過程中，工作人員必須控制溫度，主要目的是確保產(chǎn)品質(zhì)量。由于原材料的冶金性質(zhì)難免會發(fā)生變化，所以工作人員難免會面臨一些難題工，在這種情況下，工作人員必須控制生產(chǎn)環(huán)境的溫度，必須要注意在最大程度上滿足當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)要求。從目前的情況來看，冶金工業(yè)中最常見的溫度儀表主要是熱電阻。在電子技術(shù)的具體作用下，可以發(fā)現(xiàn)目前在各個行業(yè)都開始運(yùn)用智能溫度控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線技術(shù)也在得到不斷完善，各種熱敏電阻和熱電偶都可以在微機(jī)控制芯片中發(fā)揮關(guān)鍵作用，采樣信號的自動處理也可以促進(jìn)工業(yè)儀器自動化的不斷發(fā)展。在流量計(jì)方面，在具體的冶金設(shè)備和相應(yīng)的自動化開發(fā)領(lǐng)域中，可以發(fā)現(xiàn)流量計(jì)應(yīng)用的數(shù)量不斷增加，通過不同測量方法進(jìn)行測量。工作人員此時需要保證儀器自動化水平，盡量實(shí)現(xiàn)冶金產(chǎn)品的更新，利用溫度傳感器和變送器，測試煤氣、壓縮空氣、氮?dú)狻⒄羝髁繀?shù)，保證報(bào)警控制和數(shù)據(jù)采集的發(fā)展。

2. 冶金數(shù)字化儀表及自動化的發(fā)展方向

2.1 可編程可記憶

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，各種軟件已應(yīng)用于冶金設(shè)備中，取代了原來一直被使用的大量硬件邏輯電路，這樣也就實(shí)現(xiàn)了硬件的軟件化。在冶金設(shè)備的控制電路中，可以發(fā)現(xiàn)接口芯片的位置控制功能是比較復(fù)雜的，但是其軟件編程相對簡單。如果用硬件進(jìn)行替換，則需要使用一組控制和定時電路。因此，儀器中的應(yīng)用軟件的主要作用就是簡化內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)，同時還可以對于原有的邏輯電路進(jìn)行控制。傳統(tǒng)上，使用邏輯電路和時序電路的冶金設(shè)備必須要處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)下，但是這一模式存在明顯的缺陷。比如，當(dāng)記憶下一個狀態(tài)時，首先需要清空先前狀態(tài)的記憶信息，基于信息化和自動化，微計(jì)算機(jī)引入儀表之后，電力存儲模式中的隨機(jī)存儲器無需清空之前的信息，而是可以實(shí)現(xiàn)信息的同步存儲。

2.2 可計(jì)算可控制

現(xiàn)代冶金設(shè)備主要包含微型計(jì)算機(jī)，因此它們能夠計(jì)算復(fù)雜的數(shù)據(jù)，同時還可以確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。具有計(jì)算功能的自動化儀器可以執(zhí)行比較復(fù)雜的計(jì)算，在實(shí)現(xiàn)冶金設(shè)備自動化后，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)普通冶金設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)的功能。在氣相色譜或液相色譜中，色譜分離一般主要用于比較復(fù)雜的方面，分離更復(fù)雜的冶金混合物，在這一過程中需要嚴(yán)格控制冶金物質(zhì)的量。傳統(tǒng)儀器在電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步之下也得到了進(jìn)一步發(fā)展，工作人員可以使用新的數(shù)字儀器。據(jù)研究可知，中國的許多冶金企業(yè)立足于對實(shí)際情況的研究，選擇合適的冶金設(shè)備。

2.3 可以處理數(shù)據(jù)

在實(shí)際測量的具體過程中，冶金設(shè)備經(jīng)常遇到線性化、自動檢測等問題。除此之外，工作人員還必須抵抗外部因素的干擾。在微型計(jì)算機(jī)的幫助下，工作人員目前可以使用軟件來處理這些問題。這種數(shù)據(jù)處理方法的主要優(yōu)勢在于便于測量，在最大程度上減輕硬件負(fù)擔(dān)，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的檢索、處理。在微機(jī)被引入自動化儀表時，可以實(shí)現(xiàn)對中央系統(tǒng)的控制，快速完成重復(fù)測量，在此基礎(chǔ)上計(jì)算平均值，然后可以排除誤差和其他干擾因素。除此之外，自動儀器具有修復(fù)誤差的功能，可用于減少誤差，修復(fù)現(xiàn)場測量導(dǎo)致的誤差，保證測量精度。

2.4 智能化

在信息技術(shù)的影響下，冶金設(shè)備的自動化水平往往朝著高度自動化方向發(fā)展。隨著微處理器的不斷發(fā)展，智能儀表的數(shù)字化和智能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展。微處理器的不斷發(fā)展促使監(jiān)管機(jī)構(gòu)的數(shù)字化發(fā)展。在儀表自動化的具體過程中，不斷優(yōu)化儀表自動化功能已經(jīng)成

2.5 多功能化和虛擬化

隨著科技進(jìn)步，當(dāng)代儀器儀表的生產(chǎn)制造不論從體積來說還是大小方面都在朝著微型化方向發(fā)展。儀器儀表本身就是集微電子技術(shù)、微機(jī)械技術(shù)和微信息技術(shù)三者融合的產(chǎn)物。微型化發(fā)展使數(shù)據(jù)和傳輸高度集合化，這使得信號的傳輸不斷擴(kuò)大，有利于和其他儀器儀表更好地進(jìn)行關(guān)聯(lián)。儀器儀表的多功能化不止是其智能化的發(fā)展趨勢，更是科學(xué)前沿發(fā)展的必然要求，智能化儀器儀表的多功能性本身就是重要特征之一，如函數(shù)發(fā)生器是集脈沖功能、頻率合成功能、任意波形改變功能等多功能為一體的，從理論上說，多功能冶金數(shù)字儀表的穩(wěn)定性和適應(yīng)性比單一性的儀器儀表更強(qiáng)，而且其具有高效率性。智能儀器是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和各種先進(jìn)技術(shù)，將電腦軟件和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析的虛擬測量系統(tǒng)，其使用相同的硬件系統(tǒng)，通過不同的編程程序創(chuàng)建不同的功能，可以增加軟件和系統(tǒng)的可見性、新穎性，從而加快我國冶金數(shù)字儀表的智能化發(fā)展。

3. 冶金數(shù)字化儀表的優(yōu)化措施

3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

當(dāng)前快速發(fā)展的智能儀器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，開辟了冶金系統(tǒng)在數(shù)字儀表行業(yè)中的使用，智能硬件的結(jié)構(gòu)可以使儀器分析更準(zhǔn)確，提高質(zhì)量水平。與此同時，冶金系統(tǒng)的使用功能將集成微遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，可以使各種數(shù)據(jù)集合到臨界值，優(yōu)化性能和結(jié)構(gòu)，從而提升運(yùn)行效率。

計(jì)算機(jī)硬件與軟件的結(jié)合使得計(jì)算機(jī)虛擬化功能快速發(fā)展，在資源的優(yōu)化和配置方面迅速提高，資源的配置更為合理，可以使智能化設(shè)備減少損耗，同時在網(wǎng)絡(luò)和資源程序利用方面提升效率。冶金數(shù)字儀表的運(yùn)行效率和智能化水平提升，也為儀器制造的生產(chǎn)制造廠家提供冶金數(shù)字儀表生產(chǎn)水平的更高標(biāo)準(zhǔn)。冶金數(shù)字儀表的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及性能方面的改進(jìn)，也可利用智能化手段將其生產(chǎn)水平進(jìn)行提升。

3.2 遠(yuǎn)程化控制

電腦軟件技術(shù)的提升以 PC 為基礎(chǔ)，形成一個網(wǎng)格結(jié)構(gòu)工作環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的智能測控儀器，有助于提高生產(chǎn)效率，已成為冶金測控技術(shù)和儀器的發(fā)展方向。基于互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)程控制能力和數(shù)據(jù)共享的資源，可以減少冶金數(shù)字儀表的使用，提升測控儀器的范圍，又可以運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控。

結(jié)束語：

總之，冶金品生產(chǎn)的自動化是一門高度綜合的技術(shù)學(xué)科。該技術(shù)可用于計(jì)算機(jī)理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)來控制冶金工程方面。在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，現(xiàn)代工業(yè)儀器和冶金自動化已經(jīng)成為一個高度融合的整體，這一系統(tǒng)不僅可以提高冶金設(shè)備的性能，而且可以在最大程度上提高冶金生產(chǎn)的自動化水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊永明. 自動化技術(shù)在電廠節(jié)能減排中的應(yīng)用與研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè). 2017（33）.

[2]張強(qiáng). 試論現(xiàn)有 BAS 在節(jié)能減排中的作用[J]. 智能建筑. 2017（07）.

[3]張弋寧，汪穎，肖先勇.需求終端節(jié)能減排發(fā)展現(xiàn)狀與效益分析[J].四川電力技術(shù). 2018（04）