我国冶金自动化技术的发展

345 编辑：中冶有色技术网来源：郭亮忠

2024-03-07 16:43:40

摘要：随着企业管理水平的不断提高，“信息化带动工业化在冶金企业成为共识，企业信息化方兴未艾，受到企业领导高度重视，企业纷纷开始信息化规划和建设，很多企业已经构造了企业信息网，为企业信息化奠定了良好的基础。

关键词：冶金业,自动化技术,发展

冶金自动化技术作为自动化在冶金行业的应用技术，其轨迹也与钢铁工业的发展，工艺路线演化、制造装备的更迭、生产流程和组织方式、企业运营模式的改革和进步等密切关联。虽然不少冶金企业基本实现了基础自动化和过程自动化，但这些自动化系统都是以单元生产设备为核心进行检测与控制的。生产设备之间相互独立，缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。

一、我国冶金自动化技术的现状

1、基础自动化与过程控制系统现状

在基础控制方面。以PLC、DCS、工业控制计算机为代表的计算机控制取代了常规模拟控制，在冶金企业全面普及。近年发展起来的现场总线、工业以太網等技术逐步在冶金自动化系统中应用，分布控制系统结构替代集中控制成为主流。

在控制算法方面，重要同路控制普遍采用PID算法，智能控制、先进控制在电炉电极升降控制、连铸结晶器液位控制、加热炉燃烧控制、轧机轧制力控制等方面有了初步应用．取得了一定成果。

在检测方面，与同路控制、安全生产、能源计量等相关的流量、压力、温度、重量等信号的检测仪表的配备比较齐全,高炉的软熔带形状与位置、高炉炉缸渣铁液位、炼钢过程的熔池钢水含碳量和温度、连续铸钢过程的结晶器钢坯拉漏预报、钢材质量和机械性能预报等软测量技术取得了初步成果。

在电气传动方面，用于节能的交流变频技术普遍采用：国产大功率交、直流传动装置在轧线上得到成功应用。在过程控制方面．计算机过程控制系统普及牢有较大幅度提高。根据最近中国钢铁工业协会的调查结果。按冶金工序划分，57.54％的高炉、56.39％的转炉、58.56％的电炉、60.08连铸、74.5％的轧机采用计算机过程控制系统。把工艺知识、数学模型、专家经验和智能技术结合起来，在炼铁、炼钢、连铸、轧钢等典型工位的过程模型和过程优化方面取得了一定的成果，如高炉炼铁过程优化与智能控制系统、有副枪转炉动态数学模型、电炉供电曲线优化、智能钢包精炼炉控制系统、连铸二冷水优化设定、轧机智能过程参数设定等。

2、信息化现状

根据中国钢铁工业协会的调查结果，10％左右的炼铁工序、25％左右的炼钢工序、50％左右的轧钢工序采用了生产管理计算机系统。冶金企业逐步认识到MES(制造执行系统)的重要性，在综合应用运筹学、专家系统和流程仿真等技术，协调生产线各工序作业，进行全线物流跟踪、质量跟踪控制、成本在线控制，设备预测维护等方面取得了初步成果。

随着企业管理水平的不断提高，“信息化带动工业化在冶金企业成为共识，企业信息化方兴未艾，受到企业领导高度重视，各企业纷纷开始信息化规划和建设，很多企业已经构造了企业信息网，为企业信息化奠定了良好的基础。根据中国钢铁工业协会报告，“我国钢年产量500万吨以上的8家企业100％上了信息化的项目，钢年产量50万吨以上的58家企业中有45家上了企业信息化的项目，占77．6％。宝钢股份、武钢、宝钢集团不锈钢分公司等企业建成了主要生产线的MES和产销一体化系统。宝钢集团不锈钢分公司在钢铁企业率先建成了企业生产指挥驾驶舱。钢铁企业信息化已经从信息的整合深入到知识的挖掘。宝钢在建立生产经营数据仓库和知识获取方面走在了国内同行的前列，开发了综合数据挖掘系统、基于数据挖掘的质量分析技术、基于数据仓库的客户服务知识库，创建了智能质量设计知识库，取得了显著的成果。

二、我国冶金自动化技术的发展趋势

1、基础自动化和过程控制系统

冶金流程在线连续检测和监控系统。采用新型传感器技术、光机电一体化技术、软测量技术、数据融合和数据处理技术、冶金环境下可靠性技术，以关键工艺参数闭环控制、物流跟踪、能源平衡控制、环境排放实时控制和产品质量全面过程控制为目标，实现冶金流程在线检测和监控系统，包括铁水、钢水及熔渣成分和温度检测和预报，钢水纯净度检测和预报，钢坯和钢材温度，尺寸、组织、缺陷等参数检测和判断，全线废气和烟尘的监测等。

冶金过程关键变量的高性能闭环控制。基于机理模型、统计分析，预测控制、专家系统、模糊逻辑、神经元网络、支撑矢量机(SM)等技术，以过程稳定、提高技术经济指标为目标，在上述关键工艺参数在线连续检测基础上，建立综合模型，采用自适应智能控制机制，实现冶金过程关键变量的高性能闭环控制。包括高炉顺行闭环专家系统、钢水成分和温度闭环控制、铸坯和钢材尺寸和组织性能闭环控制等。

大功率高性能电气传动。采用新型电力电子元件，大功率高性能的交直交变频传动、高中压变频传动和超大功率交交变频传动。

2、实现企业信息化

冶金流程的全息集成。实现铁——钢——轧横向数据集成和相互传递，实现管理——计划——生产——控制纵向信息集成，同时，整合生产实时数据和关系数据库为数据仓库．采用数据挖掘技术提供生产管理控制的决策支持。

计算机全流程模拟．实现以科学为基础的设计和制造．采用计算机仿真技术、多媒体技术和计算力学技术，基于各种冶金模型，进行流程离线仿真和在线集成模拟，生成一个分布式、网络化、集成的“虚拟工厂软件系统环境，通过人机交互和协同计算，模拟钢铁工业产品生产全过程。支持生产组织优化、生产流程优化、新生产流程设计和新产品开发优化。

提升钢铁生产制造智能。在生产组织管理方面，基于事例推理、专家知识的生产计划与运筹学中网络规则技术，提供快速调整作业计划的手段和能力．以提高生产组织的柔性和敏捷化程度：根据各工序参数，自动计算各工序的生产顺序计划及各工序的生产时间和等待时间，实现计划的全线跟踪和控制，并能根据现场要求和专家知识．进行灵活的调整,异常情况下的重组调度技术以及在多种工艺路线情况下．人机协同动态生产调度．在质量管理方面．基于数据挖掘、统计计算与神经网络分析技术．对产品的质量进行预报、跟踪和分析：根据生产过程数据和实际数据，判定在生产中发生的品质异常。在设备管理方面．采用生产设备的故障诊断．与预报技术．建立设备故障、寿命预报模型，实现预测维护：在成本控制方面，采用数据挖掘与预报技术，建立动态成本模型预测生产成本,利用动态跟踪控制技术，优化原材料的配比、能源介质的供应、生产线定期检修制度、生产的调度管理，动态核算成本，以降低生产成本。

企业信息集成到行业信息集成，信息化的目的之一是实现信息共享，在有效竞争前提下趋利避害，在企业信息化编码体系标准化、企业异构数据／信息集成基础上，进一步实现协作制造企业信息集成，全行业信息网络建设及宏观调控信息系统．直至全球行业信息网络建设及宏观调控信息系统。管控一体化，实现实时性能管理。

总之，冶金自动化技术发展应紧密关注冶金行业技术发展动态和企业需求，在保障功能的前提下注重提升性能，加强过程工艺、工装设备、企业管理、生产组织、自动化等多专业的产学研联合攻关，以提高冶金企业经济效益，促进我国冶金自动化软硬件产业的跨越式发展。

参考文献

1、高坡，浅谈冶金控制自动化发展趋势，长三角，2008,5(10)

2、于常友，工业自动化技术的特点及工业自动化的重要性，冶金自动化，2009,25(2)

3、孙彦广，支撑钢铁工业可持续发展的冶金自动化技术，冶金自动化，2006,30(2)

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