冶金自动化控制技术特点与应用

冶金自动化控制技术特点与应用

韩江

深圳市天圳自动化技术有限公司

摘要：基于冶金控制自动化应用现状，分析冶金控制自动化领域中需要解决的课题，并就冶金控制自动化的实施作出构想。对冶金控制自动化进行研究，对于钢铁企业的跨越式发展有着积极地现实意义。

关键词：冶金控制自动化；结构；研究要点；建议；分析

引用：

冶金自动化技术是冶金行业中自动化的应用技术，其发展的轨迹既应遵循自动化学科的发展规律，又要同钢铁工业的发展，包括制造装备更迭、工艺路线演化、企业运行模式改革、生产流程与组织方式进步等有着密切的联系。因此，对冶金控制自动化进行研究，明确自动化的实施构建十分必要。

一、冶金自动化控制技术的主要特点

冶金自动化控制技术的第一个特点就是复杂性。随着时代的发展，现代冶金行业已经不同于传统的手工作坊式的作业，通常都是大规模、高标准、流程复杂的现代大型企业。自动化应用到现代冶金行业当中，面临的第一个问题便是复杂的制作工艺带来的复杂的工作要求。自动控制系统的建设当中要投入大量的人力物力和技术支持，来完成这项复杂的工作。这一特点也是现代许多冶金企业转型升级的一大“拦路虎”。

冶金自动化控制技术的另一个特点是对技术的依赖性。首先，自动化控制技术是建立在技术发展的基础之上的。首先，自动化控制技术的一切工作离不开平台的支持，从数据的传输到电流信号的转化，无不以电力平台作为基础。再者，现代冶金行业由于规模大，能耗高，在电力应用方面对技术又一次提出了更高的要求。

冶金自动化控制技术还有一个特点就是对知识的综合应用的程度高。由于要对冶炼过程进行综合的检测和控制。所以，在控制平台设置的过程中，要将技术与冶金技术有效的结合起来。对冶炼过程当中需要的物理知识和化学知识有效的与控制台相结合，实现冶炼过程的智能化现代化，最终实现现代冶金企业的转型升级。

二、冶金控制自动化应用现状

在基础控制层面上，基于计算机技术的计算机控制已将常规模拟控制取代，并已经在冶金企业得到全面的普及；在控制算法层面上，普遍采用PID算法实施回路控制。先进控制、职能控制技术在连铸结晶器液位位移、电炉电极升降控制、轧机轧制力控制、加热炉燃烧控制等方面均有了初步的应用，效果反应尚佳；在检测层面，同能源计量、安全生产、回路控制相关的重量、温度、压力、流量等信号的检测仪表的配备较为齐全。高炉的炉缸渣铁液位、软熔点形状与位移，炼钢过程熔池的钢水温度和含碳量，机械性能和钢铁质量预报等软测量技术亦得到了初步的应用。在传动层面，交流变频技术被普遍应用于生产节能。此外，在轧线上，国产大功率交、直流传动装置得到了成功的应用。

三、冶金控制自动化领域中需要解决的课题

3.1建立烧结机控制模型

建立烧结机控制模型的目的在于对烧结机进行点火控制和温度调整。依据入炉的水分、料位等检测信息来对烧结机点火时间进行确定，从而实现对烧结温度的控制。这一控制模型的建立保证了烧结的稳定成团，进一步提高了出铁率。

3.2建立高炉专家控制系统

通过计算机系统对高炉运行情况进行分析，从而建立其高炉专家咨询知识库，提供供气、上料、喷煤等的自动调控。这一系统的建立，保证了出铁率，减少成本，降低能耗，实现了高炉的安全生产。

3.3建立转炉炼钢数学模型

当前的炼钢生产，是由化验数据来决定钢的品种和型号的。这一模型建立的目的是为了增加炼钢生产的命中率和目的性，即依据钢品种化学成分和型号组成的数学模型来对炼钢工艺操作过程进行指导和控制。

3.4建立闭环控制系统

在轧钢过程与轧钢加热炉中建立闭环控制系统，从而将加热炉炉况与钢坯检测信息传输给轧机加以确认。随后，再对轧制过程中的加热炉的温度、压力及钢坯温度实施调控。

3.5工业控制系统的屏蔽与安全

当前，工业控制系统已经在冶金生产控制中得到普遍应用，但因环境恶劣，会经常受到强电、磁场、噪音、震动、潮湿、高温、碱化及粉尘的危害。故工业控制系统屏蔽与安全的实现是当前摆在冶金企业面前的重大技术难题。

3.6危险环境中机器人的应用

冶金工业的生产过程中，如高炉出铁、焦炉出焦、炼钢连铸、转炉出钢中等工作当中，烧伤、中毒、中电等伤亡事故时有发生，故在这些危险环境中强化机器人的应用，来替代人工操作，是减少事故，实现安全生产的必然要求。

3.7建立与开发企业CIMS

所谓企业CIMS就是将企业生产过程中的人、经营管理、技术三大要素及物流与信息有机集成，并加以优化。在企业CIMS建立时，如何解决企业内部应经运行的WAN、LAN、MIS接口与标准化问题，正式建设企业CIMS的关键所在。

四、基于冶金控制自动化实施的构想

4.1冶金流程的在线检测与监控

采用新型传感器技术、软测量技术、光机电一体化技术、冶金环境可靠性技术、数据处理和数据融合技术，以关键工艺参数闭环控制、能源平衡控制、产品质量全过程控制和环境排放实时控制为目标，实现冶金流程的在线检测与监控，包括钢水、水、熔渣成分及温度的检测和预报，钢材和钢坯温度、组织、尺寸、缺陷等参数的检验和判断，钢水纯净度的检验和预报，全线烟尘和废弃的监测等。

4.2冶金关键变量的闭环控制

基于机理模型、预测控制、统计分析、模糊逻辑、专家系统、支撑矢量机、神经元网络等技术，以提高技术经济指标、稳定过程为目标，在上述工艺参数连续在线检测的基础上，进行综合模型的建立。采用自适应智能控制机制，从而实现对冶金关键变量的闭环控制。包括高炉顺行闭环专家系统、钢坯和组织性能的闭环控制、钢水成分和温度的闭环控制等。

4.3冶金流程的信息集成

实施“铁―钢―轧”横向数据的集成与相互传递，从而实现“管理―计划―生产―控制”的纵向信息集成。同时，对关系数据库和生产实时数据进行整合，形成数据仓库，并采用数据挖掘技术来为生产管理控制提供决策支持。运用计算机进行全流程的模拟，实现基于科学技术的设计与制造。采用计算机技术、多媒体技术、计算机仿真技术，借鉴各种冶金模型，进行在线集成模拟和流程离线仿真，生成一个集成的、网络化、分布式的“虚拟工厂”软件系统环境，通过人机的协同和交互计算，来对钢铁工业产品生产的整个过程进行模拟。

4.4企业信息向行业信息集成的转变

以有效竞争为前提，在企业信息化编码体系标准化的基础上，进一步协作制造企业实现信息集成、信息调控宏观系统及全行业信息网络建设。实施管控一体化，对性能进行实时管理。对供产销流程加以协调，实现从订货合同到生产计划、作业指令、产品入库出发的链条信息化。生产与销售有机结合，计划调度与生产控制合理衔接，质量的设计参与到制造、质量控制的全称跟踪当中。完善质量循环体系，生产流程中由成本管理在线覆盖，资金的控制实时参与到企业全部业务活动当中，通过预警、预算、预测等手段，从而实现对生产成本的事前、事中控制。

结束语：

当前，我国冶金自动化技术取得了很大的进步，为钢铁工业的发展做出了贡献，钢铁工业在数量和质量方面的发展为冶金控制自动化的发展既提供了机遇，也提出了新的挑战。面对冶金企业花巨资大量引进的国外软硬件产品、先进技术和自动化系统，我国冶金自动化工作者任重道远。

参考文献：

[1]孙彦广.冶金自动化技术现状和发展趋势2016.3

[2]卢祁.我国冶金自动化的现状与发展趋势2017.4

[3]吕克.小议冶金自动化技术2016.12