钢铁智能冶金技术范文

导语：如何才能写好一篇钢铁智能冶金技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】电气自动化；冶金电气自动化；钢铁企业

随着中国工业技术、经济的转型，钢铁企业的淘汰与重组，钢铁企业的冶炼技术越来越精准，钢铁企业的高端设备越来越多，电气自动化水平越来越高。虽然冶金行业电气自动化水平得到了提高，但仍然不能满足工业技术发展的要求，不能满足钢铁企业生产效率的要求。只有改进和优化冶金电气自动化技术，才能提高钢铁企业的生产产量，提高经济效率，加快冶金行业的快速发展。

1、冶金电气自动化技术的特点

虽然我国钢铁企业上世纪八十年代就开始引进了自动化控制系统，许多大型钢铁企业也投入了大量的资金建设自动化项目，取代了钢铁生产过程中的人力生产环节，自动化控制水平达到了国际水平，但整体来说，我国钢铁企业自动化水平还不够高，普及不够，大部分钢铁企业存在生产技术内容太广，生产工艺太复杂和电气自动化依赖太强等特点。

1.1冶金生产技术涉及内容太广

钢铁企业冶炼环节多，涉及内容非常广泛，生产过程中涉及物理变化和化学变化，生产过程中突变因素多，冶炼过程涉及的技术非常复杂，生产过程中要控制好生产原材料，监控物理变化参数和环境的化学参数。电气自动化控制系统应该能控制或跟踪生产过程的全过程，电气自动化控制系统涉及内容非常广泛，只有这样的控制系统才能保证生产过程的安全性，提高冶炼产品的产量，提高钢铁企业的经济效益。

1.2冶金生产工艺太复杂

冶金生产工艺复杂，实际生产过程中工艺流程比较全，冶金电气自动化控制系统要覆盖全生产过程，实现软件与硬件的配合，优化生产过程。冶金电气自动化系统呈现技术难度高，虽然技术人员具有非常专业的知识，掌握专业技巧，这样才能真正做到提高生产效益。

1.3冶金自动化高依赖电气技术

随着我国钢铁联合企业的生产能力的扩大，大部分小钢铁企业重新组合，形成更具竞争优势的联合企业。这些企业大量引进全自动化生产线，电气自动化水平不断提高，几乎涵盖了冶金全过程，冶金自动化高依赖电气技术，通过电气技术完成信号采集、信号转换和结果运算等操作，实现钢铁企业的全自动化。

2、冶金电气自动化技术应用现状

冶金电气自动化系统是利用智能控制技术、计算机网络技术、神经网络技术、监控技术等控制和管理冶金企业生产过程中的各环节。就钢铁企业来说，通过冶金电气自动化控制系统控制轧钢、高炉、转炉，铸造等技术环节，解决冶金过程中高温，高热等问题，为钢铁企业生产解决了许多实际困难。

许多大型钢铁企业设计或改造了许多电气自动化控制系统，这些系统都能实实现人工智能操作，自动化操纵体系是单位操纵体系的主要构成，普遍运用在单位制造管制的每个环节，其中最重要的运用是智能化操纵技术%智能化技术中的专家体系，模糊操纵，神经网络等技术被运用到钢铁行业的轧钢体系、高炉、转炉、连铸车间、轧钢调节体系等，版型在线监测、冷热轧薄板、维修保养监控等功能。通过中央计算机系统控制各个子系统，实现子模块与子模块之间的转换。

冶金电气自动化控制系统使用现场总线技术，数据交换传送技术，电脑合成技术等，推动冶金过程的标准化，程序化；通过人工智能技术，使用机器人手臂特自动化设备提高冶金企业的生产力，让钢铁企业取得长足的发展，提高市场竞争力。

3、冶金电气自动化技术应用前景

我国许多大型钢铁联合企业通过引进电气自动化技术，整合行业信息化水平，通过自动化控制系统提高生产控制精度，提高产品质量，进一步压缩生产成本，降低资源消耗。这些电气自动化控制系统增加了冶金生产过程的稳定性、可靠性和安全性。从这些电气自动化控制系统可以总结出我国冶金电气自动化技术的应用前景，包括低成本自动化、行业信息化、智能控制、冶炼过程控制和综合一体化控制等方面。

3.1低成本自动化

所谓低成本自动化是利用高精尖技术，通过自动化技术科学合理投资，减少投资成本，降低投资风险。许多中小型钢铁企业通过使用微型计算机作服务器，精准的实现对全过程、全流通实现电气自动化控制，为企业实现了低成本自动化，也解决了中小型企业的约束。 3.2行业信息化

所谓钢铁行业信息化就通过计算机系统，实现信息资源共享，实现企业信息化管理的标准化和系统化。大部分钢铁企业通过电气自动化控制系统采集生产过程中的原始数据，利用信息化技术手段分析和研究这些原始数据，使用科学管理决策分析软件，挖掘潜在数据，为企业的发展提供科学合理的数据支持。

3.3智能控制

虽然电气自动化控制系统广泛应用自适应、优化、模型预测等控制策略，但仍然不能满足技术的要求，因为传统的PID控制理论是适应数学模型复杂且变化大的特点，而智能控制对总控制程序具有良好的适应性，尤其是对于复杂程度较高的综合控制系统，能分级控制智能设备，有着很大的发展空间。

3.4冶炼过程控制

电气自动化控制系统可以对产品质量监督、环保监控及物流跟踪等多个方而实施全过程监控。电气自动化控制系统采用新型传感器、数据融合处理等高精尖技术对原材料质量、钢水纯度、熔渣成分、温度、固废监控等环节进行全程控制，提高钢铁企业的效益。

3.5综合一体化控制

电气自动化综合一体化控制系统是未来的发展方向，这种系统打破了传统的计算机、仪表、电气在控制设备方面的专业界限与分工，实现了逻辑控制对模拟量进行控制的难题，极大地提高了系统的实用性与操作性。简化了程序，降低了成本，电气自动化综合一体化控制系统系统将是钢铁行业电气自动化发展的重要方向。

4、结语

冶金电气自动化系统是使用计算机网络技术，人工智能技术和自动化技术实现的控制系统，优化与改进冶金电气自动化控制技术，可以提高冶金行业的生产效率利用自动化控制技术，可以保证生产流程更加规范，还可以保证我国冶金行业更好的发展电气自动化控制是冶金行业发展的主流趋势，对冶金企业的发展力向有着引导作用。钢铁企业要积极主动引进或改造自动化控制系统，提高钢铁企业的市场竞争力，增加钢铁企业冶炼产量，提高企业的经济效益，促进可持续发展。

参考文献

[1]胡艳妮.浅谈电气自动化技术在冶金行业中的应用[J].科技与企业，2014（12）：390-390.

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关键词：冶金工业；机械自动化；发展现状；发展趋势

0 引言

冶金工业是我国经济结构中的主要组成部分，是促进我国国民经济快速发展的主要支柱性产业之一，对促进我国经济发展和现代化建设具有重要的作用。随着科学技术的发展和人类对金属冶炼产品的需求的增加，实现机械自动化是提高冶炼行业生产效率的发展趋势。因此，探讨冶金机械自动化的发展现状和发展趋势，是当前金属冶炼行业面临的重要课题。

1 冶金工业及其机械自动化的发展现状

1.1 冶金工业的发展现状

我国的冶金工业起步较晚，20世纪70年代开始，我国通过引进国外的先进技术和设备促进冶金工业的兴起和发展[1]。改革开放后，我国开始在冶金工业技术和设备的自主研发上取得了一定的进步，在引进国外先进技术和设备的基础上，进行消化和吸收，并逐步建立起了较为独立和完善的冶金工业体系。这对促进我国国民经济的建设和发展具有不可磨灭的作用。

1.2 冶金机械自动化的发展现状

在相对完善的冶金工业体系保障下，我国对冶金机械和设备的研究也取得了长足的进步，尤其是进入21世纪以来，计算机技术的发展，实现了我国冶金机械自动化的跨越式发展，不断出现了如宝山钢铁股份有限公司那样具备世界先进自动化水平的钢铁企业。国内的一些大中型钢铁企业大多都配备了自动化系统，在各个工艺流程上不仅有先进的单机自动化系统，还配备了管控一体化等功能较为完善的系统。同时在过程控制和基础控制上，国内一些改建和新建的转炉、高炉、工业炉等都采用了PLC、DCS，甚至有的还配备了过程控制计算机[2]。此外，在信息化方面，在钢铁企业管理水平日益提高的前提下，以信息化带动工业化发展是一些冶金工业发展的主要方向。一些大型冶金企业还建设了融合企业核心业务的企业信息网，给企业的信息化发展打下了坚实的基础。不过，我国冶金机械自动化发展仍然存在一些问题，如不断增长的钢铁需求与日益枯竭的矿产资源矛盾突出、能源利用率低、能耗高等。

2 我国冶金机械自动化的发展趋势

我国大部分的冶金机械是从国外引进的，这说明了我国当前冶金机械研发技术上还落后与世界发展国家，但是这同时也表明了我国未来的冶金机械自动化还有很大的发展空间。总的来看，我国未来的冶金机械自动化发展趋势应该朝着智能化、科技化和网络化发展。具体表现如下。

2.1 清楚认知国际冶金机械自动化的发展趋势

在经济全球化和全球一体化的发展趋势下，我国冶金机械自动化的发展趋势必须国际化，因此，认识国际冶金机械自动化的发展趋势，对促进我国冶金机械自动化发展具有指导意义。国际冶金机械自动化发展趋势主要包括以下几点：（1）基于仿真技术和数字模拟的研发，实现冶金全流程的评估、精准设计、动态分析。（2）基于运行指标、产品指标和控制指标上的全面闭环控制。（3）生产效率、环境指标和能耗物耗的多目标优化。（4）以软测量和先进传感技术为主的关键工艺参数的在线测量。（5）物质流和能量流相结合的先进能源控制和管理。（6）综合考虑知识驱动和数据驱动的先进过程控制和复杂过程建模。

2.2 生产管理系统的智能化发展

冶金工业的自动化部件包括了机械的自动化，还包括了管理的自动化。因此，实现生产管理系统的智能化发展，是我国冶金机械自动化的重要发展趋势之一。生产管理系统的智能化发展包括了对把控产品的质量、协调地生产、优化配置冶金企业内的资源和能源。实现管理系统的智能化发展，对冶金机械自动化发展具有重要的作用。能冶金机械设备与企业的生产人员有机的联系在一起，提高运行的安全性，提高资源和能源的利用率，降低生产管理成本，保障整个冶金企业的生产活动能有效进行，提高企业的市场竞争力。

2.3 过程控制系统的科技化发展

冶金机械自动化发展，必须促进过程控制系统的科技化发展，保障冶金流程在线监控和检测系统的安全运行。具体可以采用的技术有电子数控技术、光机电一体化技术、新型传感器技术、冶金环境下可靠性技术、软测量技术等。

2.4 冶金技术的网络化发展

对工业生产控制而言，其中枢神经就是网络，网络对工业生产起着控制作用，这同样适用于冶金工业。我国未来冶金机械自动化的重要发展趋势是实现冶金技术的网络化发展，以计算机技术为先锋的网络技术、计算机仿真技术、多媒体计算、电子数控技术以及计算力学计算等先进技术在冶金工业生产中实现了集成模拟系统。

2.5 发展冶金机械自动化技术的有效方法

（1）联合产、学、研。促进冶金机械的自动化发展，关键是要有自主创新技术的支撑[3]。为了改变国外公司在我国冶金行业核心技术的垄断局面，必须协调好企业、高校和相关研究院之间的关系，通过培养高素质的研发人员，对企业输送更多的人才和技术，提高科研成果的转化率，进而促进我国冶金机械自动化的快速发展。

（2）结合工业化和信息化。实现工业化和信息化的有效结合，是基于国外先进经验发展而来的。在将先进工艺与自动化相结合时，机械自动化技术必须在前期就进入到冶金过程的设计中去。将系统工程技术和信息技术有机的结合起来，优化操作工艺，以提高技术性能指标。此外，在发展冶金工业机械自动化中，必须将可视化技术、专家经验和数学建模有机的结合起来，优化钢铁冶炼、轧钢和连铸过程。

3 结语

总之，冶金工业机械自动化发展是一项长期性工程，我国冶金机械自动化发展虽然取得了长足进步，为促进冶金工业的发展立下不少功劳。但是与国际先进水平还有一定的差距，我国的冶金机械自动化发展道路任重而道远。在国际冶金机械自动化发展趋势的指引下，未来我国冶金机械自动化必须朝着智能化、科技化和网络化发展，以提高我国冶金工业的综合竞争力，促进我国冶金工业的快速可持续发展。

参考文献：

[1]于瑞华.冶金机械中的自动化技术研究[J].科技与企业，2013，27（01）：22-23.

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[关键词]控制技术，创新，钢铁工业，发展潜力，环保

中图分类号：TM76文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）19-0073-01

冶金技术作为一项复杂而冗长的综合性技术，它是随着钢铁工业的发展而出现并发展的，更在近些年获得了迅速的成长。而把自动化控制技术应用在冶金技术中，大大提高了冶炼的效率，同时这种智能化的技术能大大降低工作的失误率以及危险性，因此是一项非常实用的技术。

一、近几年来冶金工业自动化控制技术应用的创新与突破

随着科技的发展，我国不断的从具有先进的自动化技术的国家引进先进的技术上，并对硬件与软件技术在采纳的的同时也进行了改善创新，在冶金自动化控制技术领域，尤为明显。

1、DCS系统集成能力得到很大改善

上世纪，我国的冶金工业自动化控制技术的水平，多数仅仅停留在点上，而21世纪以来，已经迅速发展成面，并逐渐向全国覆盖，其优点是系统集成的核心技术与主要结构，都是自主智能化的自动化完成，并成功用于实践中。现如今，最新的智能冶金工艺流程的研发正在进行，并成功完成点线面的转化，因而从根本上提高了冶金工业自动化控制系统。

2、冶金工业自动化控制软件技术的创新取得了很大提高

我国已经完成了从国外进口冶金工业自动化控制软件向自主研发的转变。我国在二级自动化控制软件，三级MES软件以及中大型企业使用的能源管控系统方面取得了很大的提高，不仅取代进口软件，而且质量与应用水平也比国外进口的软件高。而如今我国正在研发的自动化控制软件平台技术，也获得了很大的进展，而新一代的自动控制软件平台大大提高了我国的冶金工业自动化控制技术的水平。

二、钢铁工业环保与冶金自动化技术

1、基于环保意识设计与制造的钢铁产品设计和流程优化设计

在未来的工业作业生产中，不单单局限在质量、性能方面，还有成本、效率、工程排放、环保，过程灵活控制等各个方面。因此要想在各方面做到最好，必须对钢铁制造流程从整体上考虑，对流程结构上、功能上以及效率上进行改善。同时有必要在计算机仿真模拟技术上做研究，对钢铁进行绿色生产，保护环境零排放。

2、对钢铁生产过程中减少排放的自动化控制技术

这个过程主要包括广义建模与优化控制技术，研发一种能够对生产出来的产品实行在线检测，评估，判断与控制的新机动化控制技术，以防不合格产品带来的不必要的浪费。同时，研发出一种随时对设备进行实时诊断的新控制技术，从而让设备高效工作，源源不断紧凑的生产高质量产品。

3、对钢铁生产过程清洁生产的自动化控制技术

在钢铁生产的过程中，肯定会排除大量污染物，因此，为了环保，必须控制污染物的排放，所以有必要研发出于此有关的自动化控制软件，比如，研发一种对污染物进行在线分析检测监视控制技术，对废水处理有作用的高压大功率电气转动控制技术，谐波治理控制技术等等。

4、对钢铁生产过程废物循环利用的自动化控制技术

冶炼过程中必然产生煤气、钢渣等，因而研发出使煤气、钢渣循环利用的自动化控制技术。高炉、转炉更在高温冶炼时必然产生一部分可以循环利用的固体废弃物，所以研发出一套实时对废弃物处理并循环利用的自动化控制技术。

三、冶金自动化控制系统的未来发展趋势

虽然我国的电气自动化冶金控制技术已经取得了很大的发展，但是受到很多因素的影响，我国各地的冶金技术水平还存在很大的不平衡，而这种不平衡是未来亟待解决的问题。自主研发创新已经成为未来发展的趋势。

1、提高并改善自主集成数字化控制系统的水平

很多的冶金行业都有过做自动化集成项目的经历，但是笔者阐述的集成系统与一般集成项目是有一定不同的。

1）自主集成要以‘我’为本

以我为本就要求核心技术是自己创造的。虽然会在创新的路上经历一些磨难挫折，但是也要先人一步早行动，笨鸟先飞，坚持不懈，创造出属于自己的技术。首钢创造出的数字化炼钢就是一个很好的例子，数字化炼钢在坚持原有钢铁工艺流程的基础上，对过程进行改善，不但对控制系统进行了改善，也提高了生产工艺。控制系统有很强的仿真能力，保持其他生产过程不变，对历史生产过程调整模拟，然后通过仿真计算，得到调整后的最优效果。同时也可以在脱离冶炼过程下改变参数与模型，调整到最好然后进行上线冶金。

2）整套系统要实现实时控制

该技术必须拥有超强的实时性，不但在数据采集方面利用最新的，而且要对数据进行分析处理并且实时对其控制。如果对产品的要求不是很高，则对实时性没有太高要求，如果要生产高端钢铁产品，必须提高其快速判断、诊断并迅速处理的实时能力。

3）数据挖掘与应用

通过改善自动化控制系统的水平，生产出优质的钢铁产品，是提高行业竞争力的关键。在钢铁自动化控制系统中，对生产过程的实时数据进行收集整合，并通过数学模型的优化，而达到对生产过程的精细化管理以及生产的自动控制。在当代的冶金技术中，对数据的挖掘与应用也来越完善，而现在技术中的数学模型，控制算法等也广泛应用于自动化控制系统。

2、冶金自动化控制系统优秀的服务

自动化控制系统的服务已经由原来的被动服务向主动服务转变，对服务的质量要求与日俱增。第一，现在冶金企业都在追求一种零故障的目标，这就要求除了设备本身的检修外，不能由于自动化控制系统出问题而影响钢铁正常生产过程。第二，自动化控制系统必须具有优秀的应对突发事故的能力，这就要求系统本身的性能必须优秀。第三，必须提供标准化的服务。为了提高服务的水平与内容，提高标准化服务是必要的措施，只有这样才能精细管理，提高自动化的优化。

3、冶金自动化控制系统要不断开拓创新

自动化控制系统要想长期生存并保持旺盛的生命力，必须不断开拓创新。在未来一些新技术比如物联网、云计算以及大数据概念有可能会融入到自动化控制系统中。而在将来。机电一体化测量也必将取代现代的测量技术，将测量精度大大的提高。

四、冶金工业自动化控制系统的不足与建议

展望过去，我国冶金工业自动化控制技术取得了很大的进步，但是与国外的一些先进技术还有不小的差距，除了技术方面外，还存在一些管理与制度方面的不足。

1、硬件技术的差距仍然很大

当前，由于我国企业在某些方面技术的不成熟，未能产出优秀的大型自动化控制系统，我国冶金所需要的这些系统大多由国外几家企业提供，很多专业的高端专利技术属于国外企业，所以，我国相关专业人才应该开拓创新，研发出属于自己的硬件技术与产品，进而迅速缩小与世界领先技术的距离。

2、国内创新成果的推广还有许多工作要做

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一、冶金自动化技术发展的现状 从整体来看,冶金自动化技术包括较为广泛的内容,这要是我国冶金自动化发展的基本体现,以下对相关内容进行分析:

1.过程控制系统的分析 从现代社会发展的情况来看,冶金自动化技术在过程控制方面已经具有长足的进步,随着计算机技术的发展,传统的控制,模式已经被计算机控制模式所取代,从各方面的控制及发展情况看,计算机控制和模拟情况已经得到很好的应用,这是我国现代冶金自动化技术发展的一个重要表征。

2.从生产管理控制系统分析 根据我国相关行业协会的统计显示,我国的冶金自动化行业生产管理控制系统的发展情况已经处于较为先进的情况,虽然与一些发达国家具有差距,但是从质量监控系统、安全管理系统的整体情况看,其已经具有较大的进步,在未来的发展中需要注意的内容就在意对相关技术内容细化等。

3.从企业信息系统的分析 企业信息系统是一个企业整体信息的管理和分享平台,这一个系统中,冶金自动化技术的发展情况和先进的技术特征都能够体现,企业的进步代表着整体技术水平的进步,也是我国现代冶金技术发展的整体体现,但是从现实情况来看,我国企业信息从共享水平、信息分析和利用能力还存在一些缺陷,需要在未来的发展中重点加强。

二、钢铁行业对冶金自动化未来的要求 冶金自动化的发展关系到我国钢铁行业的实际情况,也是我国工业中的重要特征表征,如何认识冶金自动化技术也体现着我国对于社会发展趋势的整体态度。

1.我国钢铁行业的发展现状 钢铁行业一直是我国重工业发展的体现,但是在现代社会我国钢铁行业的发展面临着瓶颈,首先是我国能源缺乏,由于我国能源有限,致使我国钢铁行业的发展受到了极大的限制;其实是高能耗、高污染的情况严重,废水等污染情况严重制约了我国钢铁行业的发展。

2.冶金自动化技术的发展对钢铁行业的作用

冶金自动化技术是一种综合技术的体现,在钢铁行业中,冶金技术的重要性不言而喻,发展冶金自动化技术能够有效的降低能耗。提高能源的利用效率,另外自动化技术的发展还能有效的提高钢铁的产值,节省人力物力等。

三、冶金自动化技术的未来发展

1.过程控制系统的发展 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( SVM) 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、铸坯和钢材尺寸及组织性能闭环控制等。

2.生产管理控制系统 冶金自动化技术在生产管理控制系统上将会从计算机技术的整体开况出发,对技术进行改造应用,不论是具体的管理行为,还是从降低生产成本提高生产效率的角度都要得到很大程度的发展和进步.

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关键词：计算机 冶金自动化 控制 应用

中图分类号：G623.58 文献标识码：A

1.引言

计算机在我国冶金过程控制方面取得了显著的成效,计算机过程监控系统几乎覆盖了所有冶金行业的每一个流程。且随着计算机应用技术的不断提高和软件的不断优化,这种趋势在近几年得到了更大幅度的提升。传统的PLC、DCS等系统逐步被现代计算机系统代替。尤其在这几年中,这种趋势更为明显。现场总线、工业以太网等科技得到了众多冶金生产者的高度重视。计算机在冶金过程控制中发挥着重要的作用,其能有效的将理论知识、数理图形、权威经验和先进工业完美的结合起来,构建出一个动态的数据系统,利用分布式的监控手段,将工业网络与各种冶金设备紧密的连接起来,使计算机系统能够实时监控到冶金的各个生产线和产品质量,大大提高了冶金行业的生产效率与生产水平,真正实现了冶金自动化系统。

2 计算机在冶金自动化控制中的应用

2.1 在冶金过程控制系统方面

对于我国目前的冶金过程控制系统中，计算机技术已经完全遍布每一个控制流程中，且其普及率正在不断的持续增高。近年来，冶金自动化系统经过不断的发展，推出了工业以太网等技术构成的控制系统，加强了冶金企业对于以个人计算机为基础的区域控制系统的应用。计算机过程控制系统可以做到将所有有关冶金生产的参数（例如冶金需要的工艺要求、实际操作经验、核心技术要求和专用的模型等）有机的整合在一起，组成一个科学的数据库，然后根据已经建立的区域控制系统，对于系统中的每一个部分都进行动态的检测和对其反馈信息进行科学的分析和处理，最后把处理结果及时的发送到每一个部分中。而且计算机过程控制采用工业以太网技术把系统中的控制器、传感器和检测器以及其他的类似的部件以最理想的方式连接在一起，一方面大大提高了系统中各个部分的实时反馈能力和系统中心的信息传递能力，另一方面也增大了系统本身的安全可靠性和高效性。例如，在扎线上安装与当时的冶金活动有关的各种工作环境参数控制设备，由这些设备对实际工作中不断变化的工作运行数据和控制设备所展现出来的信息经过合理的整理，通过相应的控制器把这些信息传递到过程控制计算机中心，再由计算机对这些数据进行科学的分析，并把处理方法通过工业以太网构成的控制与管理路线发送到每一个控制设备中，以实现整个系统在工作过程中的动态控制功能。计算机过程控制系统在不同的生产流程中有不同的应用细节，但其系统流程设计思路和基本的系统框架与本例有着不同的相近程度。

2.2 在冶金企业管理信息系统方面

一个企业要想良好的运营，需要大量的数据作为铺垫，冶金行业也不例外。现代的许多冶金企业，都有着其繁琐的制作工艺和各个工序之间的紧密配合，还需要对企业进行不同方面的管理，这样才能保证企业有条不紊的运营。但是在这之中，冶金活动的展开产生了大量的数据和信息，单靠人力根本无法完成对各个信息详细精准的记录和灵活方便的调度，这就需要计算机技术的支持了。计算机技术在此处的应用在于建立一个足够大、条理足够清晰的虚拟信息储存平台，把冶金企业所有的信息都输入到该平台中去，并对于该平台进行优化和管理，保证信息的完整性和可调度性。例如对单种钢铁的信息统计，应该先统计该钢铁的固有参数，并且把它作为一种原料从其他公司采购时的详细信息记录下来 ；其次对它制造过程每一步的详细内容和其控制设备的反馈进行详细的总结 ；最后对于该钢铁的销售情况信息进行整合，输入到管理信息系统中去。从单种钢铁在管理信息系统中的内容可以知道，这些信息都是该钢铁的制作经验，基于此点出发我们就能够找到更加合适的资源组合，对该钢铁的制作流程进行详细的科学的规划，以达到该钢铁的高效生产。总体来说，管理信息系统增大了公司对于每一种钢铁的制作效率，还为公司在各种问题上的决策提供详细的资料。

2.3 在冶金自动化控制软件开发方面

冶金自动化控制不仅需要专业的硬件作为后盾，也需要相应的软件作为支持。冶金自动化控制所需要的硬件根据不同的冶金过程有着小范围的变化，而且随着科技的发展，硬件会得到改进或者出现了一些新的硬件等，这就需要相软件做出相应的调整才能适应硬件的变迁。在这种形势下，许多的软件开发商利用手头各种硬件的信息，制造出了适合各种硬件组合的相应软件。而这些软件在个人计算机上都有着良好的通用性，且相对的性价比也较高，这也与计算机技术的成熟和软件自身的机构有关。研制出来的软件与计算机在冶金自动化控制方面息息相关，成为了一个不可分割的整体，特别是能够和管理信息系统相结合，提高了自动化的效率。由于计算机在冶金自动化控制方面的飞速发展，软件开发商大多都利用个人计算机为运行平台，为冶金工业制作出了更加丰富的软件系统，这也为计算机在冶金行业的普及做出了贡献。尤其是近年来国外的软件制造商对其软件产品明显提升了开放性，是我国的软件制作有了更多更新颖的元素，为优质软件的研制做出了极大的贡献。

2.4 在人工智能方面

在计算机技术飞速发展的今天，大部分冶金企业顺应潮流，对自身的自动化控制系统进行了改善和优化，把系统从原来的基础自动化转变到现在的信息网络化方面上去，且大部分企业已经基本的完成了计算机在生产流程中的普及。对于冶金自动化控制中人工智能方面的研究就是，利用网络信息化的优势，对冶金企业各个方面的专业知识和核心处理方案进行总结，利用计算机对于所有的设备进行智能的控制。简单来说，就是把实际生产所需要的工艺计算和实际控制输入到计算机系统中去，而计算机利用模糊的逻辑方式对于发生的情况进行高度的分析，做出有较高精准性的操作。人工智能系统不是冶金行业经验的累积，而是利用其强大的计算能力，像一个资深的技术人员一样对于冶金的实际生产过程进行模拟和推演，优化整个生产路线和对实际的生产提供良性的建议。

3 结语

科技在发展，社会在进步，冶金行业也会在以后的发展中对其自动化控制有更多方面的要求，这势必会增加对计算机应用方面的深度和广度。就目前而言，我国的冶金行业已经引进了较多的计算机自动化系统，其整体的技术水平相比较于国外还有一些差距。作为一个优秀的冶金自动化技术人员，应该多参考国外的先进技术经验，掌握好自动化技术的核心内容，致力于新型冶金自动化控制系统的研究，开发出适合本国冶金行业发展系统运行环境，优化我国冶金行业的自动化控制系统。

参考文献

[1] 卢祁 . 我国冶金自动化的现状与发展趋势——访冶金自动化研究设计院副院长孙彦广教授 [J]. 中国仪器仪表 ,2009(7):26-28.

[2] 战红仁 , 王晓东 , 王伟 . 自动控制在冶金工业中应用的新动向——IFAC 第 10 届 MMM2001 国际会议综述 [J].冶金自动化 ,2002(5):5-10.

[3] 伊栋 , 郭树珂 . 自动化网络控制技术在冶金工业综合控制中的应用 [J]. 信息通信 ,2013(4):171-172.

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    1 故障诊断技术的发展[1]

    故障诊断(FD)始于(机械)设备故障诊断,其全名是状态监测与故障诊断(CMFD)。它包含两方面内容:一是对设备的运行状态进行监测;二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。故障诊断技术是一门交叉学科,融合了现代控制理论、信号处理、模式识别、最优化方法、决策论、人工智能等,为解决复杂系统的故障诊断问题提供了强有力的理论基础,同时实现了故障诊断技术的实用化;近二十年来,由于技术进步与市场需求的双重驱动,故障诊断技术得到了快速发展,已在航空航天、核反应堆、电厂、钢铁、化工等行业得到了成功应用,取得了显着的经济效益;从故障诊断技术诞生起,国际自动控制界就给予了高度重视。

    以运动机械的振动检测为中心,辅助以温度、压力、位移、转速和电流等各种参数的采集,从而对钢铁冶炼中的各种大型传动设备的状态进行分析和判断,从而达到故障诊断的目的。

    2 故障诊断的主要理论和方法[2-3]

    1971年Beard 发表的博士论文以及Mehra和Peschon发表的论文标志着故障诊断这门交叉学科的诞生。发展至今已有30多年的发展历史,但作为一门综合性新学科——故障诊断学——还是近些年发展起来的。从不同的角度出发有多种故障诊断分类方法,这些方法各有特点,但从学科整体可归纳以下几类方法。

    1) 基于系统数学模型的诊断方法:该方法以系统的数学模型为基础,以现代控制理论和现代优化方法为指导,利用Luenberger观测器 、等价空间方程、Kalman滤波器、参数模型估计与辨识等方法产生残差,然后基于某种准则或阀值对残差进行分析与评价,实现故障诊断。该方法要求与控制系统紧急结合,是实现监控、容错控制、系统修复与重构等的前提、得到了高度重视,但是这种方法过于依赖系统数学模型的精确性,对于非线性高耦合等难以建立数学模型的系统,实现起来较困难。如状态估计诊断法、参数估计诊断法、一致性检查诊断法等。

    2) 基于系统输入输出信号处理的诊断方法:通过某种信息处理和特征提取方法来进行故障诊断,应用较多的有各种谱分析方法、时间序列特征提取方法、自适应信号处理方法等。这种方法不需要对象的准备模型,因此适应性强。这类诊断方法有基于小波变换的诊断方法、基于输出信号处理的诊断方法、基于时间序列特征提取的诊断方法。基于信息融合的诊断方法等。

    3) 基于人工智能的诊断方法:基于建模处理和信号处理的诊断技术正发展为基于知识处理的智能诊断技术。人工智能最为控制领域最前沿的学科,在故障诊断中已得到成功的应用。对于那些没有精确数学模型或者很难建立数学模型的复杂大系统,人工智能的方法有其与生俱来的优势。基于专家系统的智能诊断技术、基于神经网络的智能诊断技术与基于模糊逻辑的诊断方法已成为解决复杂大系统故障诊断的首选方法,有很高的研究价值和应用前景。这类智能诊断方法有基于专家系统的智能诊断技术、基于神经网络的智能诊断技术、基于模糊逻辑的诊断方法、基于故障树分析的诊断方法等。

    4) 其它诊断方法:其它诊断方法有模式识别诊断方法、定性模型诊断方法以及基于灰色系统理论的诊断方法等。另外还包括前述方法之间互相耦合、互补不足而形成的一些混合诊断方法。

    3 钢铁行业中故障诊断技术的应用[4-6]

    钢铁行业中的主要机械设备是各种传动设备和液压设备,如轧机、传送带、各种风机等。它们的工作状况决定了生产效率和钢铁冶炼的质量,对这些设备状态的在线检测,能够及时、准确的检测出生产设备的运行状况,并给出相应的操作和建议。因此建立相应的故障诊断系统对整个系统的正常运行特别重要。于是针对钢铁行业特殊的机械环境(多传动设备和液压设备),相应的故障诊断系统也必须以这些设备的特点而建立。主要原理是以运动机械的振动参量检测为中心,辅助以温度、压力、位移、转速和电流等各种参数的采集,从而对这些大型传动设备的状态进行分析和判断,再进行相应的处理。整套故障诊断系统由计算机系统、数据采集单元、检测元件、数据通讯单元以及专业开发软件组成。此系统既可单独工作,又可和DCS或PLC组成分散式故障诊断系统对所遇生产设备进行监控和故障诊断。整个系统的工作流程图如图1所示。

    机械振动是普遍存在工程实际中,这种振动往往会影响其工作精度,加剧及其的磨损,加速疲劳损坏;同时由于磨损的增加和疲劳损坏的产生又会加剧机械设备的振动,形成一个恶性循环,直至设备发生故障,导致系统瘫痪、损坏。同时机械设备的工作环境也是造成机械设备发生故障主要原因之一,因此,根据对机械振动信号和工作环境温度、湿度的测量和分析,不用停机和解体方式,就可以对机械的恶劣程度和故障性质有所了解。同时根据以往经验建立相应的处理机制库,从而针对不同的故障做出相应的诊断和处理。整个处理过程如下:

    1)传感器采集设备工作状态信号。如各种传动装置的振动信号、温度信号、液压装置的压力、流量和功率信号等。

    2)特征信号提取。将各种传感器采集信号进行信号分类,刷选出相应的传感器信号,如振动传感器采集的文振动强度信号、压力传感器采集的压力信号等。

    3)对特征信号处理。对传感器采集的特征信号进行滤波、放大等处理,提取出相应的特征信号。

    4)对采集信号进行故障诊断。将提取的特征信号进行判断处理,选择相应的故障方法(如小波变换法),分析故障类型和设备状态,然后查询故障类型库,做出相应的决策。

    4 结束语

    建立在现代故障诊断技术上的钢铁冶炼设备故障诊断系统,可对设备的运行状态进行实时在线检测、通过对其监测信号的处理与分析,可真实地反映出设备的运行状态和松动磨损等情况的发展程度及趋势,为预防事故、科学合理安排检修提供依据,可以提高设备的利用效率,产生了很大的经济价值,对此类故障诊断系统的研究有很深远的意义。

    参考文献:

    [1] 沈庆根,郑水英.设备故障诊断[M].北京:化学工业出版社,2006.

    [2] 王仲生.智能故障诊断与容错控制[M].西安:西北工业大学出版社,2005.

    [3] 李民中.状态监测与故障诊断技术在煤矿大型机械设备上的应用[J].煤矿机械,2006(03).

    [4] 傅其凤,葛杏卫.基于BP神经网络的旋转机械故障诊断[J].煤矿机械,2006(04).

篇7

有钱有背景，不任性都不行！钢铁业“带头大哥”宝钢发出“江湖令”，“欧冶云商”一手持20亿元注册资本，一手持17家金融机构1627亿元授信，打造钢铁服务生态圈。

自2012年钢贸危机以来，传统钢贸流通体系崩塌，钢贸商数量从20万家缩减至10万家左右，钢铁电商因而迅速崛起并抢占市场。

“这个生态圈集电商、物流、数据、金融、技术等功能为一体，将引领钢铁流通新秩序。”宝钢集团多元规划总监张佩璇对《财经国家周刊》记者表示，无论是“业界大佬”或是“蚂蚁客户”，都欢迎加入并一起来打造新平台。

加码电商

欧冶云商今年2月13日注册成立，但作为最早“触电”的钢铁企业，宝钢在2000年起就推出现货远程订货功能，而后推出“东方钢铁在线”和“上海钢铁交易中心”。

“一体两翼”战略公布后宝钢加快了钢铁电商布局。张佩璇告诉记者，电商业务是宝钢集团2010?2018年战略规划确定的集团公司五大鼓励快速发展业务之首，前两年主要摸索经验，去年10月加快推进，设立欧冶云商又踩准了“互联网+”的节奏。

工商信息显示，欧冶云商注册资本高达20亿元，宝钢股份占比51%，宝钢集团占比49%，宝钢集团董事长徐乐江、总经理陈德荣分别兼任欧冶云商董事长、总经理。

徐乐江接受《财经国家周刊》记者专访时也表示，欧冶云商是宝钢由制造向服务转型的重要举措，同时又能倒逼制造端的智能化转型和智能工厂建设。

在生态圈概念之下，欧冶云商旗下有欧冶电商、欧冶物流、欧冶金融、欧冶材料、欧冶数据5大平台。“将宝钢积累的优势资源，注入到对应的新平台，并欢迎有资源和渠道的伙伴共建共享。”张佩璇说。

“东方钢铁在线”和“上海钢铁交易中心”划入欧冶电商，继续专注于钢铁B2B电子商务。2014年交易规模是450万吨，其中六成交易的是宝钢外的货源，今年总体交易规模有望达到千万吨级。

“欧冶物流负责落地，整合宝钢现有仓储资源，并通过股权开放吸引社会仓储加盟，迅速扩大仓储物流基础。”欧冶物流副总经理陈家军告诉《财经国家周刊》记者。

欧冶金融整合了宝钢旗下的东方付通等金融子公司，并和上海钢联共同出资组建了诚融动产质押平台。欧冶金融副总经理曾杰告诉记者，欧冶金融负责提供融资服务、投资理财、在线支付、资产管理等互联网金融产品。

欧冶材料副总经理杨兵介绍，区别于同类电商的优势是，欧冶材料利用宝钢的技术积累，对客户提供包括钢铁产品标准在内的材料技术及应用解决方案服务。

欧冶数据则是欧冶云商和宝信软件出资5000万元设立的，深挖大数据业务潜力。

背靠宝钢这棵大树，欧冶云商的野心是“世界第一的钢铁电商平台”。

整合物流

张佩璇告诉记者，钢铁制造面临产能过剩和微利延续，流通环节又是秩序混乱，平均转卖3次，钢贸人力成本高达2000亿元，每吨钢物流费用超过900元。

贸易、物流、加工的信息不对称，加上信用体系崩溃，挖掘中间环节的潜力，满足450万终端用户的个性化需求，将是欧冶云商的商业模式。

“在钢铁流通环节，根据自发销售和分级销售，需要提供不同的物流服务，和消费电商物流差别还是很大的，欧冶物流要做的是优化流通环节。”陈家军说。

在同行中，宝钢比较独特的优势是，20年前就开始在国内建立了一个完善的线下实体网。张佩璇说，线下实体网络和云仓系统、交易平台等系统对接，又实现了“云网”和“实网”融合。

目前，宝钢在全国各地有100多家销售配送中心，通过资本加盟、资本换股的方式，又吸引了超500家仓库加盟，形成一个“欧冶物流联盟体”，降低综合物流成本。

在上述模式下，宝钢在欧冶物流的持股比例会不断稀释，宝钢的底线是30%。“按现在的推进速度，2015年年底，就可能要降到50%以下。”陈家军说，为保障加盟方利益，欧冶物流规划在5年内上市，如果实现不了，加盟方可以选择退出。

张佩璇说，发展理念很重要，欧冶云商从成立起就倡导共建、共享，推进实施多元化股权，“不仅是欧冶物流，其他几个平台，甚至欧冶云商层面都可以探讨引进战略投资者、财务投资者和企业员工，一起分享平台经济带来的发展与繁荣”。

“资产池”

在欧冶云商构建的生态圈中，含金量最高的是“一站式金融服务”。据宝钢集团总经理陈德荣分析，对应去年8.2亿吨的钢产量，若每吨钢交易2.5次、均价3000元，全年交易量将达20亿吨，就是6万亿元的交易额。

这是一组理论数据，也表明市场想象空间很有诱惑力。欧冶电商今年目标是1000万吨，交易规模越大，需要的资金也就越多。曾杰告诉记者，钢贸危机后银行“谈钢色变”，把资金需求方和供给方连起来是个问题。

背靠钢铁产业链支撑，欧冶金融要在生态圈中构建一个“资产池”。一方面，在自有融资渠道之外，引入银行、信托等其他金融机构，将信贷资源注入“资产池”。

5月7日，15家金融机构向欧冶云商提供了超过1600亿元授信额度。“能获得这么大的授信，是金融机构对宝钢的信任，让专业的人做专业的事。”曾杰说。

“资产池”提供了流动性，根据客户在融资门槛、融资成本等方面的不同需求，可提供多渠道、多层次的融资产品，以合理成本获得融资。比如，以客户自身信用为基础的“信用贷”、以合理质押物为基础的“质押贷”、以真实订单为基础的“订单融资”，等等。

篇8

关键词：钢铁 冶炼设备 故障 措施

在连续生产系统中，如果某台关键设备因故障而不能继续运行，往往会涉及全厂生产系统设备的运行，而造成巨大的经济损失。因此，对于连续生产系统，例如电力系统的汽轮发电机组、冶金过程及化工过程的关键设备等，故障诊断具有极为重要的意义。

对于某些关键机床设备，因故障存在而导致加工质量降低，使整个机器产品质量不能保证，这时故障诊断技术也不容忽视。

故障诊断的基础是建立在能量耗散原理上的。所有设备的作用都是能量转换与传递，设备状态愈好，转换与传递过程中的附加能量损耗愈小。例如机械设备，其传递的能量是以力、速度两个主要物理参数来表征，附加能量损耗主要通过温度及振动参数表现。随着设备劣化程度加大，附加能量损耗也增大。因此，监测附加能量损耗的变化，可以了解设备劣化程度。

一、 钢铁冶炼机械设备故障诊断技术的发展

诊断技术发展几十年来，产生了巨大的经济效益，成为各国研究的热点。从诊断技术的各分支技术来看，美国占有领先地位。美国的一些公司，如Bently，HP等，他们的监测产品基本上代表了当今诊断技术的最高水平，不仅具有完善的监测功能，而且具有较强的诊断功能，在宇宙、军事、化工、工业等方面具有广泛的应用。

我国诊断技术的发展始于70年代末，而真正的起步应该从1983年南京首届设备诊断技术专题座谈会开始。虽起步较晚，但经过近几年的努力，加上政府有关部门多次组织外国诊断技术专家来华讲学，已基本跟上了国外在此方面的步伐，在某些理论研究方面已和国外不相上下。目前我国在一些特定设备的诊断研究方面很有特色，形成了一批自己的监测诊断产品。全国各行业都很重视在关键设备上装备故障诊断系统，特别是智能化的故障诊断专家系统，在电力系统、石化系统、冶金系统、以及高科技产业中的核动力电站、航空部门和载人航天工程等。工作比较集中的是大型旋转机械故障诊断系统，已经开发了20种以上的机组故障诊断系统和十余种可用来做现场故障诊断的便携式现场数据采集器。透平发电机、压缩机的诊断技术已列入国家重点攻关项目并受到高度重视；而西安交通大学的“大型选转机械计算机状态监测与故障诊断系统”，哈尔滨工业大学的“机组振动微机监测和故障诊断系统”。东北大学设备诊断工程中心经过多年研究，研制成功了“轧钢机状态监测诊断系统”，“风机工作状态监测诊断系统”，均取得了可喜的成果。

故障诊断(FD)始于(机械)设备故障诊断,其全名是状态监测与故障诊断(CMFD)。故障诊断技术是一门交叉学科 ,为解决复杂系统的故障诊断问题提供了强有力的理论基础,同时实现了故障诊断技术的实用化;近二十年来,由于技术进步与市场需求的双重驱动,故障诊断技术得到了快速发展,已在航空航天、核反应堆、电厂、钢铁、化工等行业得到了成功应用,取得了显著的经济效益;从故障诊断技术诞生起,国际自动控制界就给予了高度重视。

二、钢铁冶炼机械设备故障诊断的主要理论及其方法

从不同的角度出发有多种故障诊断分类方法,这些方法各有特点,但从学科整体可归纳以下几类方法。

1、基于系统数学模型的诊断方法:该方法以系统的数学模型为基础,以现代控制理论和现代优化方法为指导,利用Luenberger观测器 、等价空间方程、Kalman滤波器、参数模型估计与辨识等方法产生残差,然后基于某种准则或阀值对残差进行分析与评价,实现故障诊断。该方法要求与控制系统紧急结合,是实现监控、容错控制、系统修复与重构等的前提、得到了高度重视,但是这种方法过于依赖系统数学模型的精确性,对于非线性高耦合等难以建立数学模型的系统,实现起来较困难。 2、基于系统输入输出信号处理的诊断方法:通过某种信息处理和特征提取方法来进行故障诊断,应用较多的有各种谱分析方法、时间序列特征提取方法、自适应信号处理方法等。这种方法不需要对象的准备模型,因此适应性强。这类诊断方法有基于小波变换的诊断方法、基于输出信号处理的诊断方法、基于时间序列特征提取的诊断方法。

3、基于人工智能的诊断方法:基于建模处理和信号处理的诊断技术正发展为基于知识处理的智能诊断技术。人工智能最为控制领域最前沿的学科,在故障诊断中已得到成功的应用。对于那些没有精确数学模型或者很难建立数学模型的复杂大系统,人工智能的方法有其与生俱来的优势。基于专家系统的智能诊断技术、基于神经网络的智能诊断技术与基于模糊逻辑的诊断方法已成为解决复杂大系统故障诊断的首选方法,有很高的研究价值和应用前景。

4、其它诊断方法:其它诊断方法有模式识别诊断方法、定性模型诊断方法以及基于灰色系统理论的诊断方法等。另外还包括前述方法之间互相耦合、互补不足而形成的一些混合诊断方法。

三、钢铁行业中机械设备故障诊断技术的应用

钢铁行业中的主要机械设备是各种传动设备和液压设备,如轧机、传送带、各种风机等。它们的工作状况决定了生产效率和钢铁冶炼的质量,对这些设备状态的在线检测,能够及时、准确的检测出生产设备的运行状况,并给出相应的操作和建议。因此建立相应的故障诊断系统对整个系统的正常运行特别重要。于是针对钢铁行业特殊的机械环境(多传动设备和液压设备),相应的故障诊断系统也必须以这些设备的特点而建立。主要原理是以运动机械的振动参量检测为中心,辅助以温度、压力、位移、转速和电流等各种参数的采集,从而对这些大型传动设备的状态进行分析和判断,再进行相应的处理。整套故障诊断系统由计算机系统、数据采集单元、检测元件、数据通讯单元以及专业开发软件组成。此系统既可单独工作,又可和DCS或PLC组成分散式故障诊断系统对所遇生产设备进行监控和故障诊断。

机械振动是普遍存在工程实际中,这种振动往往会影响其工作精度,加剧及其的磨损,加速疲劳损坏;同时由于磨损的增加和疲劳损坏的产生又会加剧机械设备的振动,形成一个恶性循环,直至设备发生故障,导致系统瘫痪、损坏。同时机械设备的工作环境也是造成机械设备发生故障主要原因之一,因此,根据对机械振动信号和工作环境温度、湿度的测量和分析,不用停机和解体方式,就可以对机械的恶劣程度和故障性质有所了解。同时根据以往经验建立相应的处理机制库,从而针对不同的故障做出相应的诊断和处理。整个处理过程如下:

1、传感器采集设备工作状态信号。如各种传动装置的振动信号、温度信号、液压装置的压力、流量和功率信号等。

2、特征信号提取。将各种传感器采集信号进行信号分类,刷选出相应的传感器信号,如振动传感器采集的文振动强度信号、压力传感器采集的压力信号等。

3、对特征信号处理。对传感器采集的特征信号进行滤波、放大等处理,提取出相应的特征信号。

4、对采集信号进行故障诊断。将提取的特征信号进行判断处理,选择相应的故障方法(如小波变换法),分析故障类型和设备状态,然后查询故障类型库,做出相应的决策。

四、结束语

建立在现代故障诊断技术上的钢铁冶炼设备故障诊断系统,可对设备的运行状态进行实时在线检测、通过对其监测信号的处理与分析,可真实地反映出设备的运行状态和松动磨损等情况的发展程度及趋势,为预防事故、科学合理安排检修提供依据,可以提高设备的利用效率,产生了很大的经济价值,对此类故障诊断系统的研究有很深远的意义。

参考文献:

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关键词：冶金工程；自动化；过程控制

1 冶金工程自动化技术分析

冶金生产企业采用计算机进行自动控制和管理。

1.1 过程控制

冶金企业生产过程自动控制系统由检测仪表、程序控制器和过程计算机组成，能完成物料的跟踪、设备状态的监测和控制、工艺参数的监测和控制、操作指导、生产参数的记录和打印报表以及其他辅助功能。

（1） 物料跟踪

对炉料、铁水、钢坯等的分布情况、位置和速度进行跟踪。物料跟踪系统由检测仪表和记录装置组成。例如在轧钢厂中，板坯的跟踪和检测仪表系统由分布在整个轧制线的红外检测器组成，它们按区域划分。高温轧件在轧制线上的运动过程中，红外线检测仪表将测到的信号送往计算机，由计算机加以记录并对每个轧件编号跟踪，以便加以控制。

（2） 设备状态的监测和控制

包括对位置、速度、流量、温度等参数的监控，例如对高炉热风炉的风量和温度以及对轧钢机压下位置的控制等。通常由检测机构、控制器和执行机构组成设备状态的闭环控制系统。在冶金工厂中大多采用这类控制系统对炉窑、机械、电机等设备进行控制。

（3） 工艺参数的监测和控制

主要采用机械、电气、物理的手段来控制产品的数量、尺寸、温度、性能、成分等，例如高炉的布料控制、炉温控制、连轧机的厚度控制、钢板冷却系统的温度控制等。

（4） 操作指导

向操作人员显示有关生产设备和产品的数据和信号，以便操作人员能正确地登记、管理和操作设备，控制产品质量和处理故障等。显示装置有大屏幕模拟盘和荧光屏显示器等。现代冶金工厂大多采用大屏幕显示器进行操作指导。

（5） 记录和报表

自动记录生产过程的各种数据，包括工艺参数、生产数据、质量数据等，并自动打印生产报告书。

（6） 其他功能

采用自动编号装置、自动方向显示器和人工智能技术为仪表的记录纸编号、自动显示产品的去向、指导发运以及完成一些复杂操作等。

1.2 生产管理

冶金企业生产管理系统由中央计算机、若干台过程管理计算机、几百台输入输出终端和通信系统组成，大部分终端装置布置在整个生产的各个环节之中。从原料到高炉、炼钢、轧钢、一直到成品发运的各种信息可以及时通过这些终端、过程控制计算机和通信系统送到中央计算机和过程管理计算机的存储器中。

同时管理人员通过设置在管理部门的终端将各种指令送到管理计算机，然后又可以送到各生产岗位。这种计算机生产管理信息系统，可及时地反映出整个大生产过程的千变万化。

因而只要向计算机查询就可以了解整个生产过程的实际情况和数据。通过计算机的统计分析、逻辑判断、数学模型的计算和管理人员的指令又可反过来控制整个冶金工厂的生产。所以冶金企业生产管理系统可以把整个冶金企业的生产计划、记录、数据报表、财务核算、经济分析、设备运行情况统一起来。它的主要功能是：管理产品合同；安排生产计划和作业计划；掌握资金库存和流向以及设备运行和备件库存情况；对生产进行最优化管理。

2 冶金工程自动化的发展现状及存在的难点

2.1 发展现状

近年来，我国的钢铁工业进入了快速发展期，同时冶金工业自动化已经有了较快的发展，出现了一些如宝山钢铁股份有限公司那样具备世界先进自动化水平的钢铁企业，其他国内大中型钢铁公司也大都配备了自动化系统，各个工艺流程上不仅有先进的单机自动化系统，而且也有功能完善的管控一体化系统。自动化在保证冶金工业达到高效、优质、低耗、安全和环保等方面起到了很大作用。

在基础控制和过程控制方面，国内新建或改建的一些高炉、转炉、工业炉均采用了DCS和PLC，有的还配置了过程控制计算机。

在信息化方面，随着钢铁企业管理水平的不断提高，“信息化带动工业化”已经成为冶金工业的共识。很多企业构建的融合了企业核心业务的企业信息网，成为企业生产经营的重要设施，为企业的信息化奠定了坚实的基础。

2.2 存在的难点

（1） 基于数字模拟和仿真技术，实现冶金全流程动态分析、评估和精准设计。

（2） 综合考虑生产效率、能耗物耗和环境指标的多目标实时优化。

（3） 产品指标、运行指标和控制指标协同的全面闭环控制。

（4） 数据驱动和知识驱动相结合的复杂过程建模和先进过程控制。

（5） 先进传感技术和软测量结合的关键工艺参数的在线连续测量。

（6） 综合考虑物质流、能量流优化的先进能源管理和控制。

3 冶金工程自动化的发展趋势及发展战略

3.1 发展趋势

我国冶金工程自动化技术在自动化技术和冶金行业的需求下，必将取得飞跃式发展。

（1） 在过程控制方面，将采用先进传感器、光机电一体化技术和数据处理等技术对冶金工艺流程实施在线连续检测。

（2） 在生产管理控制方面，一方面实现纵向信息集成，即管理一计划一生产一控制；另一方面整合实时数据和关系数据库，运用数据挖掘，为生产管理控制的决策提供依据。

（3） 在企业信息化方面，将逐步实现管控一体化，做到实时性能管理。

同时，我国在自动化方面将紧跟世界的发展趋势，吸收和借鉴国外先进的自动化技术为我国的冶金行业服务。

3.2 发展战略

进入二十一世纪，钢铁企业的发展将受到原矿、原料、能源，以及环境保护等方面的制约。特别是市场对钢铁产品的需求将会由原来的少品种大批量走向多品种小批量高质量高附加值的需求发展。因此，钢铁企业必须改变过去那种单纯求规模、求吨位的发展模式，而转向根据市场需求迅速组织生产，满足用户需要的市场化生产模式。这就要求钢铁企业加大科技投入，加速技术改造，促进科技进步，缩短产品改型换代周期，尽快满足市场需求，向科技要效益，向时间要效益。要做到以下几点：

（1） 加强产、学、研联合

充分协调企业、高校、研究所的关系，建立长期的伙伴关系，提高科研成果的转化率。积极自主创新，改变国外公司在核心技术方面的垄断地位。

（2） 实现工业化和信息化的有机结合

鉴于国外经验，先进工艺与自动化结合时，自动化技术要在前期进入到冶金过程设计中去。将信息技术与系统工程技术相结合，对操作工艺进行优化，提高技术性能指标。

（3） 把数学建模、专家经验和可视化技术结合起来，实现钢铁冶炼、连铸、轧钢的过程优化。

（4） 企业应当关注直接还原和熔融还原等新型冶金流程对自动化技术的新需求，准确把握自动化技术的发展方向。

（5） 充分发挥技术管理员和质量管理体系的作用，用于开发新品种，提高产品质量。

（6） 面向市场，服务市场，在市场竞争中获胜。

另外，企业也要关注原材料条件、能源的供应状况、企业的管理水平、操作人员的素质等方面的情况，消除非技术因素造成的影响。

参考文献：

[1]姚东元.冶金机械及自动化探析[J].科技创新与应用，2012.8.

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关键词：冶金行业、电气自动化、控制

中图分类号：F407文献标识码： A

一、前言

进入二十一世纪以后，我国冶金电气自动化技术应用取得了显著的成效，其发展和应用前景，将更趋向于信息技术的持续创新应用，进一步提高冶金生产集成控制水平，提升生产自动化程度、信息化和工业化深度融合，向智能化方向发展。

二、冶金电气自动化技术的基本特点

冶金电气自动化技术的特点主要表现在：

1、适应冶金企业生产需要，技术涵盖面很大

冶金企业的生产基本属于流程型，生产过程工艺环节多、连续性强，而且包含有复杂的物理和化学过程，生产流程存在着各种突变和不确定因素，包括原燃料成分和生产技术条件等都经常发生波动。为确保冶金生产的顺利进行，生产人员需要根据生产工艺要求对物料、能量、质量等，制定最优的生产作业计划，并进行动态的调整。为提高产量、质量和效益，就必须在生产过程中，推行自动化管理，在方方面面引入电气控制设备，全方位的应用电气自动化控制技术，才能满足生产控制和管理需要。

2、技术程度高，应用复杂

冶金电气自动化技术应用比较复杂，既有软件，又需要有硬件，而且不同的环节、细节，要用到不同的技术控制方案，这样才能适应冶金生产设备种类多、工艺过程长、产品质量要求高等状况，真正提高工作效率。这样，就需要工作人员熟悉这些技术，有宽广的知识面和娴熟的技术技巧。

3、对电子技术依赖性强

冶金生产的电气自动控制系统，整个过程都需要用到电子技术，否则无法提升其自动化程度。从采集信号的传感器，到信号处理运算的控制器，从监控运算，到结果执行，都与电子技术紧密相关。每个环节都不能离开电子技术的进步。

基于这些特点，冶金电气自动化技术的应用，特别强调与时俱进，既要加强冶金企业的基本建设，引入高新技术，又要加大人力资源管理，提升员工技能水平，才能真正驾驭这些高新技术，提高冶金生产绩效。

三、冶金电气自动化技术的重要作用

冶金电气自动化技术在生产过程中发挥着越来越重要的作用，至少表现在下述几个方面。

1、大幅度降低人工操作故障率

冶金生产应用电气自动化技术以后，可以在很多环节和细节，变人工操作为自动化操作，使所用相关设备按照程序逻辑，按部就班的进行。这样可以大幅度地减少人力，从而不但有效节约生产成本，而且能减少人为操作失误对机械设备的影响，保证设备正常运转，提高工作效率。还能增强管理的科学和规范程度，综合性地提高冶金生产的现代化水平。此外，应用高新自动化技术，还能为员工提供良好的工作环境。

2、有效提升设备运行效率

冶金生产的电气自动化技术应用，主要引入电子计算机技术，利用电子计算机的功能，实现了对冶金生产设备及其各项控制的自动化操作，从而使主要的生产过程实现自动化，这就极大地节约人力资源，减低生产成本，提高生产流程及其各个环节的工作效率。电子自动化技术，既能直接干预生产操作，实现无人操作，还能对整个工作系统进行局部和综合监控，实施定位分析，得出生产的电能负荷、机械负荷、过程规范程度、原材料数量和质量控制等方面的监测数据，提供报警和故障信号，或者自动实施相关调整，以保证设备和过程都能在最佳状态下运行，这样就可以大幅度提升设备运作效率，提高产品质量。

3、推进冶金生产的规模化和现代化

冶金生产过程包括了复杂的工艺流程和生产技术，只有借助电气自动化技术，才能促进生产过程实现自动化。随着冶金生产的改革和发展，生产人员对工艺设备及其控制提出了越来越多的方案，对工艺控制的要求也越来越细致。所有这些都需要引入高新技术，才能推进提高其电气自动化水平，满足生产的需要。例如，在某轧钢厂高线生产车间，光纤环网通讯技术，现场总线控制技术，生产现场在线监控系统，电机测温在线巡检等都得到了很好的应用，其他冶金生产环节也应用到了大量的继电保护技术、传感器技术、PLC技术、DCS系统集成技术等。

四、冶金自动化控制系统的未来发展趋势

虽然我国的电气自动化冶金控制技术已经取得了很大的发展，但是受到很多因素的影响，我国各地的冶金技术水平还存在很大的不平衡，而这种不平衡是未来亟待解决的问题。自主研发创新已经成为未来发展的趋势。

1、提高并改善自主集成数字化控制系统的水平。很多的冶金企业都有过做自动化集成项目的经历，但是笔者阐述的集成系统与一般集成项目是有一定不同的。

（1）自主集成要以‘我’为本

以我为本就要求核心技术是自己创造的。虽然会在创新的路上经历一些磨难挫折，但是也要先人一步早行动，笨鸟先飞，坚持不懈，创造出属于自己的技术。首钢创造出的数字化炼钢就是一个很好的例子，数字化炼钢在坚持原有钢铁工艺流程的基础上，对生产过程进行改善，改进控制系统的同时，也提高了生产效率。控制系统有很强的仿真能力，保持其他生产过程不变，对历史生产过程调整模拟，然后通过仿真计算，得到调整后的最优效果。同时也可以在脱离冶炼过程下改变参数与模型，调整到最好然后进行上线冶金。

（2）整套系统要实现实时控制

该技术必须拥有超强的实时性，不但在数据采集方面利用最新的，而且要对数据进行分析处理并且实时对其控制。如果对产品的要求不是很高，则对实时性没有太高要求，如果要生产高端钢铁产品，必须提高其快速判断、诊断并迅速处理的实时能力。

（3）数据挖掘与应用

通过改善自动化控制系统的水平，生产出优质的钢铁产品，是提高行业竞争力的关键。在钢铁自动化控制系统中，对生产过程的实时数据进行收集整合，并通过数学模型的优化，而达到对生产过程的精细化管理以及生产的自动控制。在当代的冶金技术中，对数据的挖掘与应用也来越完善，而现在技术中的数学模型，控制算法等也广泛应用于自动化控制系统。

2、冶金自动化控制系统优秀的服务

自动化控制系统的服务已经由原来的被动服务向主动服务转变，对服务的质量要求与日俱增。第一，现在冶金企业都在追求一种零故障的目标，这就要求除了设备本身的检修外，不能由于自动化控制系统出问题而影响钢铁正常生产过程。第二，自动化控制系统必须具有优秀的应对突发事故的能力，这就要求系统本身的性能必须优秀。第三，必须提供标准化的服务。为了提高服务的水平与内容，提高标准化服务是必要的措施，只有这样才能精细管理，提高自动化的优化。

3、冶金自动化控制系统要不断开拓创新

自动化控制系统要想长期生存并保持旺盛的生命力，必须不断开拓创新。在未来一些新技术比如物联网、云计算以及大数据概念有可能会融入到自动化控制系统中。而在将来。机电一体化测量也必将取代现代的测量技术，将测量精度大大的提高。

五、结语

综上所述，冶金自动化控制技术的好坏直接影响着我国冶金行业发展的速度和质量。在高新科技迅速发展的今天，城市化进程的逐步加快，这使得当前冶金的电气自动化控制技术的程序和手段还需要进一步的提高，加大创新意识，走自主研发道路，借以促成冶金生产的电气自动化技术及其应用的更新和发展，实现冶金工业的健康、和谐和可持续发展。

参考文献：

[1] 郭雨春：《钢铁业信息化的未来》，《中国计算机用户》，2003年47期

[2] 周传典：《我国钢铁工业转向品种质量为主时期》，《科学中国人》，1995年02期