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中圖分類號:F426.4 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)004-037-02
1 引言
隨著近十幾年來我國經濟的迅猛發展,作為我國國民經濟支柱的冶金工業也取得了長足的進步,為我國社會主義建設提供了堅實的物質基礎,一個國家的冶金工業的發展情況亦逐步成為衡量一個國家整體實力的重要指標,也正是在這種國際情形下,我國冶金人銳意進取,不斷加強技術層面的研究,使得我國冶金機械領域不斷進步以跟進國際的步伐,冶金機械自動化水平也有了巨大的提高。冶金機械及其自動化為冶金行業產品品質的提高立下了汗馬功勞,冶金機械自動化也是解放勞動力,提高生產效率的發展趨勢,結合我國具體國情,認識看清冶金機械及其自動化在我國目前冶金行業中的運行狀態,探索其未來發展之趨勢是當下我們所有冶金人必須重視的大事,要從思想認識上做到與時俱進。
2 冶金機械及自動化發展現狀
國民經濟各個行業的發展可以說都是以冶金工業為基礎,冶金工業對于社會的穩定發展具有顯要的戰略意義。我國冶金工業起步晚,20世紀70年代才逐漸從國外引進相關的技術及設備,但從中通過一代又一代的技術人員鉆研摸索,我國目前已經具有了相對獨立自主的比較完備的冶金工業系統,這個系統的建立基礎便是我國冶金機械相關技術的進步,我國冶金機械及其自動化已經逐漸接近綜合化、大型化與集成化的國際標準,尤其是進入新世紀以來,隨著計算機技術的興起與信息技術的成熟,冶金機械自動化進程日新月異。
近年來,冶金機械的發展取得了一個個重大的成果,例如2008年我國建成2.15米熱連軋機以及2.13米準予連軋機,這使得我國在相關技術方面擺脫了對國外的依賴,冷連軋機組的研發及常規冶金設備的國產化也標志著我國冶金機械正朝著自主研發的良好方向發展。同時,冶金機械自動化亦給冶金行業的發展提供了更廣闊的平臺,基本實現了焦化自動化和原料生產自動化,計算機技術和信息技術的引進也使得冶金機械自動化進一步提高了管理效率,在成本控制方面做到了精確把握,為冶金行業的整體可持續發展夯實了基礎。
我國目前階段冶金領域的技術發展中心逐步在轉移到余能利用及環保設備方面,雖仍有許多不足,但也已經邁出了堅實的腳步。例如攀鋼首先成功研發并投入使用了38CrMoAl高鋁鋼的轉爐連鑄技術,合格的38CrMoAl高鋁鋼方坯不僅僅使得攀鋼的成品結構得到進一步的優化,更進一步說明我國冶金技術在國際上具有了一定的競爭力;再如中鋼衡陽重機有限公司也通過自身的技術研究,攻克了大型轉爐的制造難關,在試投入使用生產后產品質量及技術都符合設計要求,此外,我國多輥軋機方面亦取得了關鍵性突破,主要單體輔助設備如卷取機、推鋼機、拉矯機等都取得可喜的進展。我國諸多大型冶金企業都在機械及自動化上逐漸注重技術的研發和自主設計,并得到了國家相關科技進步獎項的多次褒揚,例如榮獲國家科學技術進步獎一等獎的《鞍鋼1780毫米大型寬帶鋼冷連軋機生產線》及獲得國家科學進步二等獎寶鋼的《高強度全密封精整矯直機支承輥技術》、攀鋼的《國產1450熱連軋關鍵技術及設備研究與應用》等等,都表明我國冶金機械及其自動化的進步的一直受到國家的大力支持與重視。
早在2006年的時候,冶金自動化集成系統就涉及到了原料、焦化、燒結、高爐、轉爐、加熱爐、均熱爐、連鑄、軋機及鋁電解等諸多環節,其中當屬軋鋼的自動化程度最高,包含了軋制控制模型、自動燃燒控制模型、精軋設定模型、精軋出口溫度控制、卷曲設定模型及粗軋自動寬度控制模型等,冶金系統中的控制現基本以PLC為主流,做好其硬件及軟件的控制對于整個流程自動化的應用都有著難以估量的價值,隨著計算機技術的進步,新一代PCNC數控系統已經具有了閉環控制體系結構,這對于開發研究復雜制造過程的模型成為了可能,智能化的PCNC數控系統是伺服控制、自適應控制、計算機智能技術、CAD/CAM及動態仿真等一系列最新高科技技術的綜合運用,不僅僅給冶金機械自動化發展帶來了新的契機,也同時展現著我國冶金機械自動化的最新發展水平。
盡管我國冶金機械及自動化發展取得了如此多振奮人心的進步,但我們亦應看到同時擁有的不足。首先是產能上面,我國對于鋼材產品的需求與我國日漸枯竭的礦產能源資源之間有著難以協調的矛盾,這方面主要是我國冶金設備在能源結構上還有所不足,導致二次能源利用率低,相對機械能耗高;其次我國冶金機械及自動化水平雖然接近國際化水平,但較領先技術還有不小的差距,我國三分之二以上的優質鋼材不得不從國外進口,一些大型冶金機械也由于種種原因而還停留在在受外國限制的現狀;最后是我國冶金機械在低耗高效、優質污染少上還有待提高,與國外一些發達國家綠色清潔型生產設備相比,這方面還有所不足,導致我國冶金行業長期受到國外個別媒體別有用心的抨擊。
3 冶金機械及自動化的發展趨勢
我國冶金機械大多來自對國外引進冶金設備的消化開發,這表明我國對于世界冶金機械領先技術目前還在模仿階段,固然還有不小的差距但也說明我國冶金機械及其自動化仍然有巨大的發展空間,未來我國冶金機械的發展基本應朝著智能化、網絡化及科技化方向努力,這一方面是對國際領先技術的追趕,另一方面也是由我國具體國情所決定。
(1)隨著我國貿易目標的國際化,建筑行業、制造行業等一大批與鋼材息息相關的領域逐漸走出國門,而這些行業的進軍對于我國鋼材的推廣有著不言而喻的影響,重視高新科學技術的利用以提高冶金機械的質量及功能,是保證我國冶金行業占有不敗之地的不二法寶,同時也應該從科學技術層面上的利用情況來清醒的認識到國內與國外的差距之所在,做到積極分析總結,理性發展良性競爭,彌補差距,結合我國實際國情制定一套適合我國冶金機械及其自動化發展的戰略部署,這是我國冶金機械應在未來邁出的第一步。
(2)目前國外許多領先的大型冶金企業主要注重將仿真技術及數字模擬與自動化相結合,從而使冶金流程全部實現動態模擬,做到在模擬中分析評估及相關機械的設計,這一點很值得我國冶金機械人才去用心體會和鉆研。此外,國際冶金機械及其自動化發展對于能耗物耗及環境指標等要素非常看重,在這些方面做到最優化無疑會改善我國冶金工業形象,增強國際競爭力,同時,采用全面閉環控制來保證生產流程中的運行指標、控制指標及產品指標也是國際領先技術的研究方向之所在,這也應該成為我國冶金機械及其自動化領域的未來發展趨勢。
4 結語
我國冶金機械及自動化技術在這些年雖然為我國冶金工業的發展立下了不可磨滅的功勞,但我們的發展仍然是任重而道遠,與國際領先水平相比仍有不小的差距,這也是我們在未來行業發展中應當認識并積極彌補的地方。我國經濟的增長及社會主義的建設,一如既往對冶金行業的發展提供了最優厚的社會環境,我國的冶金機械道路必將走上自主研發為主的良性發展道路,同時我們也應增強科學意識,不單加強機械性能,更從企業管理、組織生產等各個領域聯合研究出發,全面提高我國冶金工業的綜合競爭力,提升各大冶金企業的國際知名度和競爭力,促進我國冶金工業早日達到國際領先水平。
參考文獻:
[1]韓忠山.機械自動化技術發展趨勢的分析[J].China's Foreign Trade,2010(14).
[關鍵詞]自動化技術;冶金工業;應用
中圖分類號:TF089;TM76 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)14-0059-01
前言
在冶金生成過程中,原料場生成、焦化生成、燒結生產、球團生產、石灰生產等生成過程的自動化技術應用是關鍵。各個生成過程中的自動化技術應用又各不相同,其涉及的內容和技術應用將直接影響著整個冶金工業的自動化技術發展。
一、基礎自動化和過程控制系統
冶金流程在線連續檢測和監控系統。采用新型傳感器技術、光機電一體化技術、軟測量技術、數據融合和數據處理技術、冶金環境下可靠性技術,以關鍵工藝參數閉環控制、物流跟蹤、能源平衡控制、環境排放實時控制和產品質量全面過程控制為目標,實現冶金流程在線檢測和監控系統,包括鐵水、鋼水及熔渣成分和溫度檢測和預報,鋼水純凈度檢測和預報,鋼坯和鋼材溫度,尺寸、組織、缺陷等參數檢測和判斷,全線廢氣和煙塵的監測等。
冶金過程關鍵變量的高性能閉環控制。基于機理模型、統計分析,預測控制、專家系統、模糊邏輯、神經元網絡、支撐矢量機(SVM)等技術,以過程穩定、提高技術經濟指標為目標,在上述關鍵工藝參數在線連續檢測基礎上,建立綜合模型,采用自適應智能控制機制,實現冶金過程關鍵變量的高性能閉環控制。包括高爐順行閉環專家系統、鋼水成分和溫度閉環控制、鑄坯和鋼材尺寸和組織性能閉環控制等。
二、原料場生產自動化技術
現代冶金工業原料場的生產自動化主要有具有基礎自動化和過程自動化并上聯制造執行級的三級自動化系統、基礎自動化系統兩種。在基礎自動化中有含有過程量的檢測與控制,電器轉動控制等內容。儀表和控制系統主要是原料輸送系統和配料系統中的料槽的料粒計、稱量裝置等。電控設備中也有相應的儀表,但主要是對膠帶機進行檢測和對卸料機的定位控制等。
過程自動化計算機的應用則貫穿于整個冶金工業的生產過程,在原料場生產過程中的計算機軟件Easy-Flo主要包含進程管理器、數據庫管理器、設備管理器、輸入管理器、與主PLC的通信驅動程序、位置管理器、操作管理器、報表管理器、混勻子系統等,其主要功能是實現生產過程的自動化控制。目前在原料場的生成過程中還在Easy-Flo的基礎上運用了數字模型和人工智能系統。首先是混勻堆積智能模型的應用,該模型早為寶鋼集團所開發,在混勻堆積智能模型中原料堆積經模糊推理方法進行分類、自動編制堆積計劃,同時根據配槽品種而進行自動化的操作指示;堆積開始后,通過實時采集程序而給出新的槽切速度,達到總體控制目的。其次是編制工料計劃的混合式模型處理,在該模型中,先將礦石的可利用時間區域和目標進行界定,再將“滿裝可用的時間區域”變為“窄以滿足輸送時間”輸送原料量;在確定了輸送路線的基礎上,利用∑(Xi-Aopi)來確定模型。在整理模糊控制系統中,主要是按電流值和電力值來實現基礎邏輯控制。
三、焦化生產自動化技術
在焦化生產自動化過程中,多用L2級小型計算機為過程計算機實現對生產過程的自動化控制,但也采用多臺控機為過程計算機的方式。其中可分為生產基礎自動化和生產過程自動化。
首先,生產基礎自動化是對備煤配煤、干餾、焦炭處理等生產過程進行檢測和控制,這些生產過程一般以常規檢測儀器和傳感器即可完成。其次是生產過程自動化,計算機主要是實現計劃輸入、料倉控制、系統運轉控制等功能,而數字模型及人工智能則對加熱、配煤優化、配煤過程、干熄焦(CDQ)最優等進行控制。
四、燒結生產自動化技術
燒結的目的是為了讓燒結過程中為融化的燒結顆粒粘結為多空質塊礦。燒結生產自動化包括基礎自動化和過程自動化兩個內容。
在基礎自動化過程中,主要是對儀表的檢測和控制,對電氣轉動的控制和人機接口的控制。如在儀表檢測和控制中主要是溶劑和燃料及成品礦倉的檢測和控制,對配料的檢測和控制,對抽風機、電除塵器的檢測和控制等內容。在燒結生產過程的自動化過程中,計算機要對配料槽槽位進行掌控,對配料混合和返礦料粒槽位進行控制,對混合料水分、燒結臺車料層厚度等進行控制。數字模型及人工智能則實現配料模型和質量預測、燒結礦優化配料、燒結OGS操作制導、燒結機機速過程控制等模型的系統控制。當然,人工智能的應用還涵蓋了燒結性能指標預測神經網絡模型和生產專家指導等系統的模型控制等。
五、球團生產自動化技術
在球團生成中一般按三個步驟進行:首先是進行原料(如細磨精礦粉、溶劑、燃料和粘合劑等)的配料與混合。其次是在造球機上加入適量的水而滾成10~15mm的礦石生球,最后將生球在高溫焙燒激上高溫焙燒,然后再冷卻、破碎,最終篩分而成為成品球團礦。
球團生產的基礎自動化涵有儀表檢測和控制,電力傳動控制和監測控制三個內容。最為復雜的莫過于儀表檢測和控制系統,其中對帶式焙燒機的球團自動化系統,鏈算機―― 回轉窯的球團廠自動化系統、帶有豎爐的球團廠自動化系統的檢測和控制。在電力傳動控制和監測控制中因電動機的形式和型號的多樣化而造成了啟動和控制方式的不同,對大功率的主抽風機同步電機一般采用自耦變壓器降壓啟動或采用全數字變頻啟動。交流低壓電動機一般有電動機控制中心進行監測和控制,控制柜多采用單元組合方式進行。250kW以上的感應電動機則采用電抗為器自耦變壓器等降壓。
在生產過程自動化中,計算機要進行作業計劃輸入、配料槽粒為掌控、高級控制和設定控制等功能,其中也包含了數據顯示和數據通訊等功能的控制。而數字模型和人工智能則主要有豎爐焙燒過程焙燒溫度數學模型;造球過程模糊-PID復合控制。
六、石灰生產自動化技術
相對于冶金工業中的其他生產過程而言,石灰生產在價格和控制精度上的要求都相對降低,因此其自動化控制程度一般也較低。在冶金工業的石灰生產自動化控制中主要為模擬式儀表和硬線邏輯電控設備組成的自動化控制;IPC工控機進行自動化系統;使用PLC和IPC-610工控機組成自動化系統但只是基礎自動化。
首先就石灰豎窯自動化控制而言,在當前的石灰窯控制系統中,多采用PLC進行控制,一般不會設上位機或工作站進行檢測和監控。計算機自動化系統主要有配料系統、上料系統、出灰系統、鼓風量控制系統、數據采集系統,豎窯人加工參數檢測等系統控制。其次是石灰回轉窯自動化。在石灰回窯自動化中,主要是完成檢測和控制、數據顯示、數據記錄、數據通信等功能。自動化系統可分為電器邏輯控制系統和儀表調節回路。具體可包括預熱機供料系統、大布袋除塵系統、預熱機下輸送系統、小布袋除塵系統、成品搬出系統、煤氣流量調節回路、空氣調節回路等。
結語
鋼鐵需求的快速增加為冶金工業的發展提供了調節,自動化技術在冶金工業中的發展和應用為冶金工業的發展提供了技術支撐。在冶金工業中,上述的幾個自動化技術只是框架式的系統,其中還包括多個子系統,對各個系統及子系統的自動化研究是冶金工業發展中不可或缺的部分,這還需結合生產實踐和自動化技術發展而進行。
參考文獻
1.鄭華棟.冶金工業自動化技術發展[J].城市建設理論研究
關鍵詞:冶金行業、電氣自動化、控制
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
一、前言
進入二十一世紀以后,我國冶金電氣自動化技術應用取得了顯著的成效,其發展和應用前景,將更趨向于信息技術的持續創新應用,進一步提高冶金生產集成控制水平,提升生產自動化程度、信息化和工業化深度融合,向智能化方向發展。
二、冶金電氣自動化技術的基本特點
冶金電氣自動化技術的特點主要表現在:
1、適應冶金企業生產需要,技術涵蓋面很大
冶金企業的生產基本屬于流程型,生產過程工藝環節多、連續性強,而且包含有復雜的物理和化學過程,生產流程存在著各種突變和不確定因素,包括原燃料成分和生產技術條件等都經常發生波動。為確保冶金生產的順利進行,生產人員需要根據生產工藝要求對物料、能量、質量等,制定最優的生產作業計劃,并進行動態的調整。為提高產量、質量和效益,就必須在生產過程中,推行自動化管理,在方方面面引入電氣控制設備,全方位的應用電氣自動化控制技術,才能滿足生產控制和管理需要。
2、技術程度高,應用復雜
冶金電氣自動化技術應用比較復雜,既有軟件,又需要有硬件,而且不同的環節、細節,要用到不同的技術控制方案,這樣才能適應冶金生產設備種類多、工藝過程長、產品質量要求高等狀況,真正提高工作效率。這樣,就需要工作人員熟悉這些技術,有寬廣的知識面和嫻熟的技術技巧。
3、對電子技術依賴性強
冶金生產的電氣自動控制系統,整個過程都需要用到電子技術,否則無法提升其自動化程度。從采集信號的傳感器,到信號處理運算的控制器,從監控運算,到結果執行,都與電子技術緊密相關。每個環節都不能離開電子技術的進步。
基于這些特點,冶金電氣自動化技術的應用,特別強調與時俱進,既要加強冶金企業的基本建設,引入高新技術,又要加大人力資源管理,提升員工技能水平,才能真正駕馭這些高新技術,提高冶金生產績效。
三、冶金電氣自動化技術的重要作用
冶金電氣自動化技術在生產過程中發揮著越來越重要的作用,至少表現在下述幾個方面。
1、大幅度降低人工操作故障率
冶金生產應用電氣自動化技術以后,可以在很多環節和細節,變人工操作為自動化操作,使所用相關設備按照程序邏輯,按部就班的進行。這樣可以大幅度地減少人力,從而不但有效節約生產成本,而且能減少人為操作失誤對機械設備的影響,保證設備正常運轉,提高工作效率。還能增強管理的科學和規范程度,綜合性地提高冶金生產的現代化水平。此外,應用高新自動化技術,還能為員工提供良好的工作環境。
2、有效提升設備運行效率
冶金生產的電氣自動化技術應用,主要引入電子計算機技術,利用電子計算機的功能,實現了對冶金生產設備及其各項控制的自動化操作,從而使主要的生產過程實現自動化,這就極大地節約人力資源,減低生產成本,提高生產流程及其各個環節的工作效率。電子自動化技術,既能直接干預生產操作,實現無人操作,還能對整個工作系統進行局部和綜合監控,實施定位分析,得出生產的電能負荷、機械負荷、過程規范程度、原材料數量和質量控制等方面的監測數據,提供報警和故障信號,或者自動實施相關調整,以保證設備和過程都能在最佳狀態下運行,這樣就可以大幅度提升設備運作效率,提高產品質量。
3、推進冶金生產的規模化和現代化
冶金生產過程包括了復雜的工藝流程和生產技術,只有借助電氣自動化技術,才能促進生產過程實現自動化。隨著冶金生產的改革和發展,生產人員對工藝設備及其控制提出了越來越多的方案,對工藝控制的要求也越來越細致。所有這些都需要引入高新技術,才能推進提高其電氣自動化水平,滿足生產的需要。例如,在某軋鋼廠高線生產車間,光纖環網通訊技術,現場總線控制技術,生產現場在線監控系統,電機測溫在線巡檢等都得到了很好的應用,其他冶金生產環節也應用到了大量的繼電保護技術、傳感器技術、PLC技術、DCS系統集成技術等。
四、冶金自動化控制系統的未來發展趨勢
雖然我國的電氣自動化冶金控制技術已經取得了很大的發展,但是受到很多因素的影響,我國各地的冶金技術水平還存在很大的不平衡,而這種不平衡是未來亟待解決的問題。自主研發創新已經成為未來發展的趨勢。
1、提高并改善自主集成數字化控制系統的水平。很多的冶金企業都有過做自動化集成項目的經歷,但是筆者闡述的集成系統與一般集成項目是有一定不同的。
(1)自主集成要以‘我’為本
以我為本就要求核心技術是自己創造的。雖然會在創新的路上經歷一些磨難挫折,但是也要先人一步早行動,笨鳥先飛,堅持不懈,創造出屬于自己的技術。首鋼創造出的數字化煉鋼就是一個很好的例子,數字化煉鋼在堅持原有鋼鐵工藝流程的基礎上,對生產過程進行改善,改進控制系統的同時,也提高了生產效率。控制系統有很強的仿真能力,保持其他生產過程不變,對歷史生產過程調整模擬,然后通過仿真計算,得到調整后的最優效果。同時也可以在脫離冶煉過程下改變參數與模型,調整到最好然后進行上線冶金。
(2)整套系統要實現實時控制
該技術必須擁有超強的實時性,不但在數據采集方面利用最新的,而且要對數據進行分析處理并且實時對其控制。如果對產品的要求不是很高,則對實時性沒有太高要求,如果要生產高端鋼鐵產品,必須提高其快速判斷、診斷并迅速處理的實時能力。
(3)數據挖掘與應用
通過改善自動化控制系統的水平,生產出優質的鋼鐵產品,是提高行業競爭力的關鍵。在鋼鐵自動化控制系統中,對生產過程的實時數據進行收集整合,并通過數學模型的優化,而達到對生產過程的精細化管理以及生產的自動控制。在當代的冶金技術中,對數據的挖掘與應用也來越完善,而現在技術中的數學模型,控制算法等也廣泛應用于自動化控制系統。
2、冶金自動化控制系統優秀的服務
自動化控制系統的服務已經由原來的被動服務向主動服務轉變,對服務的質量要求與日俱增。第一,現在冶金企業都在追求一種零故障的目標,這就要求除了設備本身的檢修外,不能由于自動化控制系統出問題而影響鋼鐵正常生產過程。第二,自動化控制系統必須具有優秀的應對突發事故的能力,這就要求系統本身的性能必須優秀。第三,必須提供標準化的服務。為了提高服務的水平與內容,提高標準化服務是必要的措施,只有這樣才能精細管理,提高自動化的優化。
3、冶金自動化控制系統要不斷開拓創新
自動化控制系統要想長期生存并保持旺盛的生命力,必須不斷開拓創新。在未來一些新技術比如物聯網、云計算以及大數據概念有可能會融入到自動化控制系統中。而在將來。機電一體化測量也必將取代現代的測量技術,將測量精度大大的提高。
五、結語
綜上所述,冶金自動化控制技術的好壞直接影響著我國冶金行業發展的速度和質量。在高新科技迅速發展的今天,城市化進程的逐步加快,這使得當前冶金的電氣自動化控制技術的程序和手段還需要進一步的提高,加大創新意識,走自主研發道路,借以促成冶金生產的電氣自動化技術及其應用的更新和發展,實現冶金工業的健康、和諧和可持續發展。
參考文獻:
[1] 郭雨春:《鋼鐵業信息化的未來》,《中國計算機用戶》,2003年47期
[2] 周傳典:《我國鋼鐵工業轉向品種質量為主時期》,《科學中國人》,1995年02期
關鍵詞:冶金自動化技術;技術現狀;發展趨勢;產業結構;鋼鐵冶煉 文獻標識碼:A
中圖分類號:TP273 文章編號:1009-2374(2016)34-0095-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.047
1 我國冶金自動化技術的現狀分析
目前,我國已是國際上首屈一指的鋼鐵冶煉大國,連續多年世界鋼鐵產量第一,出口大量優質鋼鐵,為有效實現冶金的品種與結構多樣化,冶金行業在生產過程中積極應用自動化技術,并取得一定成就。為充分發揮冶金自動化技術在冶金生產中的積極作用,近年來,冶金企業大力發展冶金自動化技術,積極培養優秀的冶金自動化技術人員,同時引進專業的冶金技術人員來突破冶金自動化技術的生產難題。冶金自動化技術是促進我國工業快速發展的重要技術,在其應用的過程中,必須嚴格遵循科學發展觀,同時要與冶金行業的生產發展模式相適應,積極推動我國冶金行業朝著可持續方向蓬勃發展。
2 我國冶金自動化技術的系統分析
就目前而言,我國冶金行業中常見的冶金自動化技術可分成三個系統結構層次,即過程控制系統、生產管理系統和企業信息化系統。下面對這三個系統進行分析:
2.1 過程控制系統
冶金自動化技術是一個全面化的控制系統,過程控制在這其中發揮著重要作用。每個自動化系統的控制者都是計算機,所有系統程序都必須由電腦配制而成。利用計算機編輯制定冶金自動化操作系統,不僅可以有效提高冶金生產效率,還有利于獲取精確的自動化控制分析數據,徹底打破傳統冶金過程復雜且數據記錄不全面的局限,全面提高冶金自動化系統的控制準確性,便于人員在冶金作業過程中清楚觀察到全部生產流程,準備分類記錄每一生產過程的數據。
我國冶金生產過程中應用過程控制系統,能精確計算高爐、電爐、軋機、轉爐等運行狀態參數,但事實上我國的冶金行業數據庫仍存在適應性差的問題,無法達到預計的目的,盡管有些企業已經積極引進國外先進的技術設備,但仍難以充分發揮冶金過程控制系統的作用。
2.2 生產管理控制系統
隨著我國冶金行業的不斷發展,我國冶金企業充分認識到生產管理的重要性,積極構建良好的生產管理控制系統,全面管理冶金生產流程,切實提升冶金生產質量。目前,我國絕大多數冶金項目都會應用生產管理控制系統,對冶金生產的信息進行收集,對冶金生產的日常事務進行管理,在冶金生產過程中綜合應用統籌分析學、專家系統化、仿真生產等新技術,全面協調冶金生產線的各個環節,取得一定成效。但事實上,由于冶金自動化技術人員的操作技術尚未成熟,生產管理控制系統尚未完善,導致在實際的冶金自動化生產管理過程中還難以充分發揮其積極作用,生產管理控制系統的應用也與企業實際的生產發展不太適應,無法很好地提高生產效率,影響冶金生產工作的正常開展。
2.3 企業信息化系統
21世紀是信息科技發展時代,受計算機互聯網的影響,冶金行業的生產、經營、管理過程也朝著信息化方向發展。我國絕大部分冶金企業都會結合自身發展需求在冶金生產實際中應用信息化管理系統,通過建立完善的企業信息數據庫,提高企業內部管理水平,促進整個冶金行業信息化管理水平的提升。
例如,我國著名的寶鋼集團有限公司積極落實企業信息化管理,大力建設冶金生產經營數據庫,及時收集、記錄和分享冶金生產數據信息,同時積極研發應用綜合數據挖掘系統、冶金數據質量分析技術等智能化信息數據系統,取得良好的企業信息化管理成效,為我國其他冶金行業提供了良好的參考。
3 我國冶金自動化技術的發展趨勢分析
總之,冶金自動化技術在促進我國冶金行業發展中發揮著重要作用,為更好地滿足冶金行業的技術需求,必須采取有效措施推動冶金自動化技術的發展。針對我國冶金自動化技術的應用現狀,下文將深入探究我國冶金自動化技術的發展趨勢。
3.1 全面完善冶金過程控制系統
我國越來越多冶金企業采用過程控制系統監管冶金生產的全過程,但我國當前應用的過程控制系統仍是試驗品,與國外先進的冶金自動化系統相比仍存在一定差距。為更好地促進我國冶金自動化技術的發展,我國冶金自動化系統必將全面應用傳感技術、光感一體化技術、數據融合技術等先進的新型技術,在冶金生產過程中推廣在線連續監測與監控系統,切實做好產品物流跟蹤、產品質量監督、環境保護監控等工作,保證冶金企業的生產目標順利達成,切實執行冶金企業生產的全過程監控管理,綜合分析冶金生產過程中的原材料、殘渣成分,有效監控冶金生產的溫度、濕度,全面監督控制鋼材質量,及時檢測冶金生產過程中產生的廢棄物及煙塵。
3.2 優化冶金生產管理控制系統
在冶金自動化生產中應用模擬化方法對冶金生產管理進行全過程研究分析是冶金自動化技術的發展趨勢之一,通過模擬化控制管理,能有效提升冶金生產和管理過程中的科學性。合理運用計算機互聯網技術和多媒體模擬技術,在現有的冶金生產模型上全面模擬冶金生產流程,優化冶金行業的生產管理,提高冶金生產組織的科學性,為冶金新產品的開發提供良好的條件。
另外,冶金行業要通過各種途徑提升冶金行業的生產智能化。首先,在冶金生產管理過程中要從實例借鑒、推理應用、專家分析策略、網絡規劃技術等方面來逐步提升冶金行業自動化技術水平,提高冶金生產效率和質量,從而增強冶金企業的生產能力;其次,利用冶金行業中各個生產流程所提供的參考數據,科學分析冶金生產過程中出現的異常情況,采取合理措施及時處理生產異常問題。此外,在冶金生產機械設備的管理上,應采用故障診斷與預報相結合的新型技術,真正實現對冶金機械設備故障問題的預報診斷模擬處理,并將試驗結果應用到生產實際中,科學維護冶金生產機械設備。對于冶金企業的成本管理,應積極建立成本動態管理模型,全過程監控成本管理質量,提升成本管理成效;最后,在冶金生產實際中要采用先進的高科技跟蹤服務系統,不斷優化原材料的配比和使用,有效降低冶金生產的成本費用,提高冶金企業生產效益。
3.3 健全企業信息化系統數據庫
3.3.1 行業信息集成化。冶金行業信息化建設的最終目的是實現企業間的信息資源共享,在有效競爭的市場環境下趨利避害,因此冶金企業應積極建設系統化、標準化的信息化編碼管理系統,不僅進一步推廣冶金行業信息化基礎管理系統的應用,還能加快整個冶金行業信息化管理系統的信息集成,加快建設冶金行業中的信息數據庫,為冶金企業提高精確的信息數據資料,提高冶金生產質量。
3.3.2 監管控制一體化。冶金企業信息化系統監管控制一體化的發展,能實現企業信息化系統的實時性能管理,協調企業產品供銷流程,真正實現從企業訂單合同到生產規劃、生產作業指令、產品入庫、產品出廠發運的信息化管理,使冶金生產與銷售形成一個有機整體,實現生產計劃調度和生產控制的協調銜接;同時,實現產品質量設計到生產制造的質量跟蹤與控制,逐步構建完善的PDCA質量循環體系。此外,冶金生產的成本管理應在線覆蓋整個生產流程,使資金控制實時貫穿企業生產的所有業務活動,采用預算、預警、預測等手段做好冶金生產的事前控制和事中控制工作。
3.3.3 知識管理和商業智能化。冶金企業信息化管理系統朝著知識管理和商業智能化方向發展,能充分利用企業信息化系統收集積累的大量信息數據,根據企業各類決策主題分別構建不同的信息數據庫,然后通過信息在線分析和數據挖掘,有效實現關于市場環境、企業成本、產品質量等多方面的“數據―信息―知識”的遞進發展,同時將企業多年的管理經驗和集體智慧成果統一結合起來,促進企業生產技術、經營管理的創新發展,推動企業朝著可持續方向健康發展。
4 結語
鋼鐵工業是我國經濟發展的重要基礎行業,與社會各行各業的正常生產運營息息相關,由于我國正處于社會主義經濟轉型的重要發展階段,各行各業對高品質的鋼鐵需求日益增加。冶金自動化技術的應用能有效提高鋼鐵冶煉產量和質量,滿足人們對高品質鋼鐵的使用需求。最近幾年,我國冶金自動化技術水平不斷提高,但與發達工業國家相比仍存在著一定差距。針對于此,我國冶金企業必須充分借鑒國外優秀的冶金自動化技術研究成果,采取有效措施積極優化冶金生產技術,有效提高冶金生產效率,從根本上推動我國冶金行業自動化技術的長遠發展,切實提高我國工業化發展水平。
參考文獻
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當前國際主流自動化控制技術廠商生產的控制器都提供以太網TCP/IP接口,這是因為以太網TCP/IP技術以及協議是完全公開的,并且已經成為網絡互連的重要標準。因此,以太網控制技術在產品設計、材質選用、產品強度、可互操作性、可靠性等方面能夠滿足冶金工業的生產需要。
(1)數據傳輸率高。
數據傳輸率高的特點為以太網控制技術在冶金工業中的運用奠定了重要基礎,通信速率的提高不僅可以減輕網絡負荷,而且可以顯著提高時間確定性。一般來說,10Mb/s的以太網傳送1518字節需要用1.2s,而1000Mb/s的以太網僅需要12μs,而隨著百兆網、千兆網的廣泛使用和萬兆網的出現,冶金工業中以太網控制技術的數據傳輸率將會更快。
(2)交互式和開放的數據存取技術。
由于具有開放式和交互式數據提取及存儲技術,以太網控制系統的終端設備以及交換機端口之間可以采用全雙工通信線路,在交換機內部多對端口之間采用并行交換,這樣不僅有助于消除以太網用于工業控制時所受到的制約,滿足生產過程中實時控制的要求,而且可以支持虛擬局域網,降低組網成木,提高網絡控制的靈活性。
(3)性能可靠,維護方便。
由于以太網有統一的標準以及相同的通信協議,Ethernet和TCP/IP很容易集成到信息系統。所以在設置、診斷以及維護等方面的技術比較成熟,并且已經被廣大技術人員所接受和熟練掌握。因此,以太網控制技術就為冶金工業建立公共網絡平臺奠定了基礎,并可以構成各種網絡拓撲結構,為冶金工業自動化網絡控制技術的運行提供可靠保障。例如,在網絡拓撲結構上,采用星形連接及交換式Hub,可以提供數據緩沖以及具有確定接收數據的網段智能,降低數據沖撞及重發機會。總之,以太網技術具有高傳輸速率、高傳輸安全性和可靠性等優勢,為解決冶金工業的控制、管理以及系統集成等問題提供了強大的技術支撐。例如,ODVA(DeviceNet供應商協會)就已經了在工廠基層使用以太網服務的工業標準。可見,以太網進入工業自動化控制領域已經成為社會發展的必然趨勢。把以太網控制技術與現場總線結合起來,使冶金工業生產各環節集中到統一的自動化網絡架構中,這樣就可以顯著提高冶金工業的生產效能。
2自動化網絡控制技術在冶金工業綜合控制中的應用
自動化網絡控制技術在冶金工業的應用,不僅可以對各生產環節進行監控、調整和檢測,及時發現故障并發出指示信號,而且可以根據要求進行自動化工作。以以太網為基礎的自動化網絡控制技術在冶金工業綜合控制中的廣泛應用,不僅可以解決冶金工業生產中的系統控制等問題,而且可以有效提高冶金工業的生產效益。
(1)構建冶金基礎自動化系統。
在冶金工業中,以PLC、DCS、工業控制計算機為代表的計算機控制,是對冶金生產現場級設備的控制,構成了冶金基礎自動化系統。在這一系統中,PLC控制占據主導地位,是最基礎的自動化控制系統,其作用的發揮將會對冶金工業綜合控制系統產生直接影響。在冶金基礎自動化系統中,PLC發揮著回路控制的功能,DCS主要是用于改善順序控制功能,它們與工業控制計算機等設備構成了冶金工業生產過程中重要的基本控制系統,發揮著極其重要的作用。
(2)構建冶金生產管理控制系統。
在冶金工業過程中,借助于生產管理控制系統,可以實現對冶金生產流程進行集成控制,使其在協調工序、質量監控以及在線監測等方面發揮積極作用。這是冶金工業自動化綜合控制系統的重要組成部分。因此,必須構建冶金生產管理控制系統,促進冶金生產橫向數據的集成與相互傳遞,同時推動計劃—生產—控制等縱向的信息集成。在此基礎上,整合冶金生產中的實時數據和關系數據庫,為冶金生產管理控制提供決策支持。
(3)構建過程控制系統。
在冶金工業生產中,采用光機電一體化、軟測量以及數據融合數據處理等技術,以關鍵工藝參數控制、物流跟蹤、能源控制以及產品質量全過程控制為目標,實現對冶金工業流程的在線監控。通過構建過程控制系統,借助于繼電器、傳感器等設備的應用,不僅可對冶金工業進行自動檢測和控制,而且可充分實現對冶金自動化的順序控制、過程控制、傳動控制以及運動控制,有效改進冶金工業自動化系統的效能。例如,采用RCS-9600CS系列裝置來保護測控產品,具有較高的靈活度,可有效對冶金工業生產進行自動檢測和自動控制。
(4)構建企業信息化系統。
建立企業信息化系統的目的在于實現信息共享,不斷提升冶金工業的制造智能,以有效實施質量管控、實時監測、生產調度等的動態管理,這樣不僅可以降低冶金工業的生產成本,而且可以做到對能源的有效管控與性能管理,為冶金工業的健康可持續發展以及冶金工業的生產和經營管理等的創新奠定堅實的信息基礎。例如,利用計算機仿真技術及其他技術實現對冶金工業生產流程的模擬,可以實現對故障分析、在線監測等多方面的智能管理,降低冶金工業的生產成本,提高企業利潤。
3結語