鄒克武 閆華

（重慶惠能標(biāo)普科技有限公司，重慶 401121）

0.引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的推進(jìn)，我國工業(yè)技術(shù)水平不斷提升，電氣自動化技術(shù)在越來越多的領(lǐng)域得到重視和發(fā)展。將自動化技術(shù)應(yīng)用在傳統(tǒng)冶金行業(yè)中不僅可以提高生產(chǎn)效率、降低成本、保障產(chǎn)品質(zhì)量，同時電氣自動化技術(shù)可以大幅降低工人接觸危險有害因素的時間和頻率，保障企業(yè)和勞動者的生命財產(chǎn)安全。冶金行業(yè)作為基礎(chǔ)工業(yè)部門，改革開放以來取得了高速增長，但也存在諸如安全事故頻發(fā)、能耗較高、行業(yè)發(fā)展不平衡等問題。進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著社會、科學(xué)的進(jìn)步，對冶金行業(yè)提出了新的要求和挑戰(zhàn)，重視自動化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對于促進(jìn)冶金行業(yè)科學(xué)、健康、安全的發(fā)展具有重要的意義。

1.冶金行業(yè)自動化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用

20世紀(jì)80年代以來，我國冶金企業(yè)認(rèn)識到電氣自動化技術(shù)的先進(jìn)性及重要性，經(jīng)過幾十年的引進(jìn)與發(fā)展，利用自動化技術(shù)對傳統(tǒng)冶金技術(shù)不斷優(yōu)化革新，由氣動信號控制系統(tǒng)、模擬信號控制系統(tǒng)發(fā)展到以第三代PLC技術(shù)和第四代DCS技術(shù)為主的現(xiàn)代化自動控制系統(tǒng)。

目前我國電氣自動化控制技術(shù)以集中式控制系統(tǒng)（PLC）與分布式控制系統(tǒng)（DCS）為主，21世紀(jì)以來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，點(diǎn)對點(diǎn)的分布式控制系統(tǒng)逐漸取代PLC，成為我國冶金行業(yè)自動化控制技術(shù)的主流。分布式控制系統(tǒng)具有可靠性高、程控難度較低等優(yōu)點(diǎn)，可以有效提高冶金自動化控制水平。近年來隨著智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，自動控制系統(tǒng)構(gòu)架開始向現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）方向發(fā)展。

1.2 繼電保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用

繼電保護(hù)系統(tǒng)是指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常時，在最短時間內(nèi)，自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，將電力系統(tǒng)發(fā)生故障的電路信號隔離輸出到了電力系統(tǒng)以外，以減輕或避免設(shè)備的損壞。

冶金工業(yè)工藝流程長、設(shè)備復(fù)雜，電力系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，極易導(dǎo)致設(shè)備損壞及人身傷害，造成重大損失。通過應(yīng)用電氣自動化控制技術(shù)，提升提升機(jī)電保護(hù)水平，確保生產(chǎn)過程中電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低系統(tǒng)故障概率對保障冶金工業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性、提升能源利用效率、降低生產(chǎn)成本具有重要的意義。通過現(xiàn)階段鋼鐵冶金行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r來看，目前我國80%的鋼鐵冶金企業(yè)都采用了電氣化自動控制技術(shù)，對電力進(jìn)行保護(hù)。

1.3 過程控制的應(yīng)用

過程控制系統(tǒng)是工業(yè)自動化中十分重要的組成部分，其運(yùn)行直接影響著工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，過程控制系統(tǒng)通過對生產(chǎn)系統(tǒng)的溫度、流量、液位、壓力、成分、濃度等參數(shù)進(jìn)行控制，使生產(chǎn)系統(tǒng)能夠連續(xù)、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

20世紀(jì)50年代，過程控制主要用于控制生產(chǎn)系統(tǒng)中一些重要參數(shù)保持穩(wěn)定,從而保證產(chǎn)量和質(zhì)量穩(wěn)定；20世紀(jì)60年代，隨著儀表技術(shù)進(jìn)步和巡回檢測裝置的出現(xiàn)，過程控制開始過渡到集中監(jiān)視、操作和控制的模式，實現(xiàn)了反饋控制和順序控制的功能；20世紀(jì)80年代，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，過程控制系統(tǒng)實現(xiàn)了人機(jī)交互功能，能實時顯示系統(tǒng)的狀態(tài)、實現(xiàn)報警和過程變量數(shù)值控制。

現(xiàn)階段我國冶金工業(yè)已經(jīng)形成了較為穩(wěn)定的冶金自動化過程控制系統(tǒng)，但冶金生產(chǎn)過程及設(shè)備復(fù)雜度較高，我國冶金工業(yè)過程控制水平和世界先進(jìn)水平相比仍然有一定的差距[1]。

1.4 信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用

信息管理系統(tǒng)是指以人為主導(dǎo)，利用計算機(jī)、交互軟件、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備及其他設(shè)備，進(jìn)行信息的收集、傳輸、加工、儲存、更新、拓展和維護(hù)的系統(tǒng)。利用信息管理系統(tǒng)，能夠幫助冶金企業(yè)，收集生產(chǎn)過程中的各種信息，有利于幫助冶金企業(yè)建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，可以有效促進(jìn)企業(yè)各系統(tǒng)之間信息的交流，保證生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)的高效運(yùn)作。

隨著我國冶金行業(yè)自動化水平的不斷提升，冶金生產(chǎn)的信息化程度也不斷提高。有數(shù)據(jù)顯示，我國的大型冶金企業(yè)（以冶金產(chǎn)量≥500萬t為標(biāo)準(zhǔn)）已經(jīng)基本實現(xiàn)了冶金自動化生產(chǎn)中的全面信息化；以冶金產(chǎn)量≥50萬t為標(biāo)準(zhǔn)劃分的中型冶金企業(yè)中約有80%實現(xiàn)了信息化系統(tǒng)的構(gòu)建[2]。

生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，是整個生產(chǎn)過程的智能化管理系統(tǒng)，目前我國冶金行業(yè)的生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)還尚不夠成熟，對資源整合、精細(xì)化管理、能耗管理都還不能令人滿意。

2.冶金工業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展前景

2.1 人工智能技術(shù)的應(yīng)用

得益于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步人工智能技術(shù)近年來在工業(yè)生產(chǎn)中取得了廣泛應(yīng)用。人工智能技術(shù)是提高冶金行業(yè)勞動生產(chǎn)率、能源利用率的重要發(fā)展方向，我國鋼鐵企業(yè)更應(yīng)積極將人工智能技術(shù)應(yīng)用在冶金生產(chǎn)過程中，其在冶金工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）智能機(jī)器人。冶金工業(yè)機(jī)器人在我國冶金行業(yè)已取得廣泛應(yīng)用，主要集中在鑄造、鍛造生產(chǎn)線及物流轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)中。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，人的失誤率大約是機(jī)器的100倍[3]?，F(xiàn)代冶金企業(yè)應(yīng)充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)，將作業(yè)環(huán)境差、危險性大的崗位或工序?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制，通過機(jī)械化換人、自動化減人不僅可以減少勞動強(qiáng)度，改善工作環(huán)境還將大大提高生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行效率，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量水平的提升。

（2）智能控制系統(tǒng)。目前我國冶金行業(yè)自動控制系統(tǒng)以PLC與DCS為主。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，依托神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊專家系統(tǒng)等技術(shù)研究和發(fā)展智能控制系統(tǒng)是未來工業(yè)控制發(fā)展的重要領(lǐng)域，智能控制是一種無需人的干預(yù)就能夠自主地驅(qū)動智能機(jī)器實現(xiàn)其目標(biāo)的過程。目前我國冶金行業(yè)已有將模糊控制應(yīng)用在高爐生產(chǎn)過程控制的實例，依靠模糊控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力，完成知識庫的建設(shè)，并利用其模糊推理能力對鐵水溫度、燃料比、Si值占比進(jìn)行判斷獲取熱負(fù)荷變化趨勢結(jié)果。

2.2 自動控制系統(tǒng)的發(fā)展

隨著智能設(shè)備硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,新的控制理論和新的控制方法層出不窮，其發(fā)展趨勢有以下幾個方面。

（1）廣泛使用智能化調(diào)節(jié)器，采用以位總線、現(xiàn)場總線技術(shù)等為基礎(chǔ)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）。

（2）控制與管理結(jié)合，向低成本自動化（LCA）方向發(fā)展。LCA核心是以較低的投資實現(xiàn)自動化系統(tǒng)中的主要的、關(guān)鍵的功能，在現(xiàn)有DCS、FCS的基礎(chǔ)上，改進(jìn)控制策略，將過程控制和企業(yè)管理共同兼顧，實現(xiàn)綜合自動化系統(tǒng)，以降低運(yùn)行成本。

2.3 無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

進(jìn)入21世紀(jì)以來，無人機(jī)技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，在眾多領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。冶金工業(yè)存在廠區(qū)規(guī)模大、生產(chǎn)條件惡劣等特點(diǎn)，利用無人機(jī)遙測系統(tǒng)對礦區(qū)、料場、破碎場等危險區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，作業(yè)人員在監(jiān)控中心即可實時獲取數(shù)據(jù)與圖像信息，既優(yōu)化了生產(chǎn)效率，同時避免人員進(jìn)入危險場所，減少生產(chǎn)安全事故發(fā)生的可能。

2.4 冶金機(jī)械設(shè)備信息一體化發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了工程機(jī)械設(shè)備的信息化、智能化發(fā)展。信息技術(shù)已逐漸引入冶金機(jī)械設(shè)備中，自動化技術(shù)的發(fā)展將逐漸對冶金生產(chǎn)工藝流程實現(xiàn)全面控制，對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)工藝參數(shù)運(yùn)行進(jìn)行智能化、科學(xué)化的控制，最終實現(xiàn)不需要人工定期檢修和調(diào)節(jié)來優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行，只需要系統(tǒng)自己進(jìn)行調(diào)整就可以優(yōu)化冶金企業(yè)生產(chǎn)流程，利用信息技術(shù)的完善冶金生產(chǎn)邏輯控制，實現(xiàn)冶金自動化技術(shù)一體化發(fā)展，提高控制能力、生產(chǎn)質(zhì)量及效率。

3.結(jié)論

在信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及自動化技術(shù)的推動下，我國冶金工業(yè)將向自動化、信息化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展，冶金企業(yè)應(yīng)認(rèn)識到信息技術(shù)、人工智能技術(shù)的重要性，加強(qiáng)對智能機(jī)器人、自動化系統(tǒng)、智能監(jiān)測設(shè)備等技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，從而提升冶金工業(yè)智能化水平。