自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用

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摘要：隨著控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的鋼鐵企業(yè)開始重視自動(dòng)化控制技術(shù)的建設(shè)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前鋼鐵自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸完善。文章研究的主要內(nèi)容之一是對(duì)在鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域被應(yīng)用的CIMS技術(shù)、交流傳動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)總線及智能化控制等技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)；鋼鐵工業(yè)；應(yīng)用

自動(dòng)化控制技術(shù)涵蓋了多種學(xué)科的內(nèi)容，屬于一種綜合性的技術(shù)，涉及到的學(xué)科包括機(jī)械、自動(dòng)化控制、傳感測(cè)試、電子和接口、信號(hào)轉(zhuǎn)換以及微電子等。是一種典型的三C技術(shù)，也就是將計(jì)算機(jī)、控制和通信技術(shù)這三種技術(shù)進(jìn)行融合而形成的一種綜合性技術(shù)。

1當(dāng)前鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，為了提升生產(chǎn)效率，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)開始加大引入先進(jìn)的自動(dòng)化控制裝置，并對(duì)鋼鐵企業(yè)所有生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。此類控制系統(tǒng)不僅包括了單機(jī)操作系統(tǒng)，分布式系統(tǒng)同樣也被包括其中。我國(guó)這些自動(dòng)化控制技術(shù)雖然能夠基本滿足國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)需求，可是相對(duì)于國(guó)際一流水平還有不小差距。鋼鐵企業(yè)為了增強(qiáng)自身的技術(shù)水平，開始積極引入新技術(shù)，淘汰落后技術(shù)，并基本實(shí)現(xiàn)了分級(jí)管理。對(duì)于鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)施的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要有四層模塊，也就是采集層、控制層和生產(chǎn)管控調(diào)度層以及信息管理層。這四級(jí)層次相互具有一定的獨(dú)立性，同時(shí)也具有一定的影響性。其中采集層主要是完成無(wú)理數(shù)據(jù)的檢測(cè)以及執(zhí)行相關(guān)的命令。而控制層則重點(diǎn)對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程進(jìn)行集中控制，完成生產(chǎn)控制的優(yōu)化。而生產(chǎn)管控調(diào)度層則主要是針對(duì)鋼鐵企業(yè)諸多的生產(chǎn)工序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。而企業(yè)信息層則是對(duì)諸多不同的信息系統(tǒng)進(jìn)行集中管理，進(jìn)而提供網(wǎng)絡(luò)化控制功能。通常，采集執(zhí)行層主要基于的技術(shù)為傳感裝置，而其他相關(guān)層則建立在以太網(wǎng)環(huán)境中，不同層級(jí)之間的交互順暢度還不夠高，而這也是當(dāng)前在鋼鐵企業(yè)中需要發(fā)展和解決的核心技術(shù)問(wèn)題。只有將控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)進(jìn)行有效集成，鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化控制才能夠得到完全體現(xiàn)，也只有這樣才能夠充分發(fā)揮自控系統(tǒng)的重要作用。

2自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的具體應(yīng)用分析

在鋼鐵企業(yè)應(yīng)用自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，能夠?qū)ιa(chǎn)的全部工序進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，同時(shí)還能夠?qū)Νh(huán)境參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，完成自動(dòng)生產(chǎn)線可能發(fā)生的故障，并根據(jù)故障信號(hào)來(lái)進(jìn)行及時(shí)修復(fù)。因此，這項(xiàng)技術(shù)不僅可以提升鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)管控效率，還能夠促進(jìn)鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升，進(jìn)而有助于企業(yè)的信息化管理水平的提升。

2.1在基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中的主要應(yīng)用

在鋼鐵基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中，PLC和DCS技術(shù)是目前最為常見的一種控制技術(shù)。前者是針對(duì)生產(chǎn)裝備進(jìn)行控制，而后者則是針對(duì)鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)流程進(jìn)行管控。其中PLC控制技術(shù)是基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的諸多功能。而DSC則更多起到一種輔助控制作用，可對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而促進(jìn)鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

2.2在生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)中的主要應(yīng)用

為了提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，讓鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的縱橫兩個(gè)方向上的集成得以實(shí)現(xiàn)，就需要注重鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行迅速的交換或者管理，進(jìn)而為決策者的管理提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。在生產(chǎn)管控系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，主要就是為了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程加以協(xié)調(diào)，提升質(zhì)量監(jiān)控和檢測(cè)力度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息資源的實(shí)時(shí)共享及生產(chǎn)管理的控制。

2.3在生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程控制是自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容，只有在這方面的控制能力較高，才能夠真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的全自動(dòng)化。對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程的控制往往需要借助傳感器以及中繼器等設(shè)備，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和控制。例如RCS-9600CS裝置就能夠?qū)ψ詣?dòng)化過(guò)程中相關(guān)的順序、傳動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)和過(guò)程進(jìn)行控制。自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)將軟測(cè)量、數(shù)據(jù)處理和光機(jī)電一體化技術(shù)綜合成一體，進(jìn)而起到能源控制、參數(shù)優(yōu)化、物流實(shí)時(shí)跟蹤以及質(zhì)量檢測(cè)等諸多作用。

2.4在企業(yè)信息化系統(tǒng)中的主要應(yīng)用分析

為了促進(jìn)企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展，增強(qiáng)企業(yè)信息處理能力和共享水平，通過(guò)對(duì)企業(yè)信息化系統(tǒng)的管理和實(shí)施進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)，并利用信息化系統(tǒng)科學(xué)合理的調(diào)度生產(chǎn)，對(duì)降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)成本起到重要的作用。另外還能夠有助于鋼鐵企業(yè)對(duì)能源的高效管控，進(jìn)而促進(jìn)企業(yè)管理的創(chuàng)新。比如通過(guò)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對(duì)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的流程進(jìn)行模擬，并通過(guò)數(shù)學(xué)建模技術(shù)可實(shí)現(xiàn)故障的智能化分析，這無(wú)疑能夠極大的提升企業(yè)的管理效率。

3鋼鐵自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

3.1低成本自動(dòng)化（LCA）

實(shí)現(xiàn)低成本的自動(dòng)化，并不是說(shuō)需要將自動(dòng)化簡(jiǎn)單化，而是通過(guò)運(yùn)用合理的投資，采用先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)而達(dá)到低投入高收益、低風(fēng)險(xiǎn)的效果。此種LCA技術(shù)主要應(yīng)用的領(lǐng)域在于中小企業(yè)的分級(jí)自動(dòng)化過(guò)程控制以及監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)采用了模塊開發(fā)技術(shù)，系統(tǒng)開放度高，而且可進(jìn)行靈活的配置，從而確保系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)低成本。目前STD總線工控計(jì)算機(jī)是實(shí)現(xiàn)LCA技術(shù)的關(guān)鍵，目前在我國(guó)已經(jīng)得到普遍的應(yīng)用。IPC實(shí)際上就是工業(yè)計(jì)算機(jī)，這也是實(shí)現(xiàn)LCA技術(shù)的另一個(gè)重要產(chǎn)品。當(dāng)前LCA技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)域主要包括控制技術(shù)、IPC控制系統(tǒng)以及軟測(cè)量技術(shù)。另外低成本自動(dòng)化技術(shù)在過(guò)程工業(yè)自動(dòng)化以及CIMS等應(yīng)用領(lǐng)域也是重要的發(fā)展方向。

3.2高級(jí)控制策略

當(dāng)前主要使用的控制方法為PID，不過(guò)優(yōu)化控制及自適應(yīng)控制和模型預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)技術(shù)也已經(jīng)得到應(yīng)用。只是某些控制過(guò)程具有模糊性，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型十分困難，再加上十分復(fù)雜，難以應(yīng)用傳統(tǒng)的控制理論，但是應(yīng)用先進(jìn)的智能控制技術(shù)卻效果顯著。尤其是那些綜合性的復(fù)雜性的控制系統(tǒng)，將其進(jìn)行分解處理，應(yīng)用遞階智能控制技術(shù)，能夠起到良好的效益。也正是如此，智能控制將會(huì)成為重要的發(fā)展方向，應(yīng)用前景廣闊。

3.3EIC綜合一體化系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電器、儀表以及計(jì)算機(jī)三者之間互聯(lián)互通難度很大，而EIC一體化控制裝置則能夠徹底打破這三者之間的界限以及分工，進(jìn)而可完成DCS和PLC等控制系統(tǒng)難以解決的問(wèn)題，比如針對(duì)模擬量的控制就具有良好效果。能夠?qū)?shù)據(jù)處理、順序和模擬控制進(jìn)行融合來(lái)對(duì)對(duì)象進(jìn)行整體性的控制，從而有助于整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)用性及可操作性。將三電統(tǒng)一之后，之前的分離式系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的軟硬件裝置可以在系統(tǒng)中得到共享，進(jìn)而有效降低系統(tǒng)建設(shè)的成本。由此可見，運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)能夠顯著提升系統(tǒng)的實(shí)用性以及可操作性，同時(shí)還可以將軟硬件進(jìn)行共享，不會(huì)浪費(fèi)原先的投資。對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，為了有效提升自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，就必須要加快自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，大力發(fā)展自動(dòng)控制和人工智能技術(shù)，并由此對(duì)新設(shè)備、智能診斷以及檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展起到一并由此實(shí)現(xiàn)持續(xù)健康發(fā)展。

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作者：王明杰 侯健 單位：陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司