电气自动化技术在冶金行业的应用研究

史文彬

（天津冶金集团天材科技发展有限公司，天津300308）

0 引言

随着科学技术水平的飞速发展，我国的冶金行业的生产在近几十年间发生了巨大的变化，通过不断应用新技术和新设备，极大地提高了产量和生产效率，冶金产品的质量也更好了。电气自动化技术的应用给冶金行业带来了新的发展，极大地提高了设备的自动化控制程度，提高了产能和生产安全。冶金自动机的应用势不可挡，对于冶金行业的产业升级有着重要作用。

1 电气自动化技术概述

1.1 电气自动化技术控制理论

电气自动化技术的常用控制方式有三点。

第一，现场总线的监控。随着电子电气技术等各种前沿科技的不断发展，以太网和现场总线等信息技术在电气自动化控制系统起到了很重要的作用，现场总线监控已经成为我国电气自动化控制系统设计所采用的主要方式之一，这种方式能够合理地根据实际情况来进行设置，从而完成不同的功能。

第二，集中监控方式，可以对整个系统进行集中地控制和维护工作。我们开展电气自动化控制系统集中管理设计工作的时候，设计方案较简单且对防护站没有很高的要求，但是在进行实际操的时候，控制器同时处理的问题过多会使得控制器的负载加重，极大地降低了控制的处理速度。

第三，远程监控方式，对各个设备和系统进行监视并采集工作时的相关数据，并控制设备和系统的运行，从而确保系统中设备能够按照工艺的设定参数进行运行。远程监控相对于传统监控的成本低得多，并且性能可靠，可以根据实际要求进行配置但是远程数据传输速度慢，对一些工厂来说可能不满足要求。

1.2 电气自动化技术的特征

电气自动化技术的涵盖面十分广泛并且在很多领域都是通用的，所以其在很多领域的应用中取得了良好的使用效果。电气自动化技术本身的科技含量很高且应用性很强，常通过此技术实现自动化生产甚至无人生产。应用电气自动化技术时前期的调研和准备工作十分重要，根据自身的实际需求科学合理地应用。电气自动化技术对设备和系统的控制主要依赖于电子处理器，电子技术是电气自动化的关键环节之一。电气自动化中使用到的电子技术种类繁多，功能也各不相同，有的用于收集数据，有的进行数据的处理和输出，合理的结合电子技术和电气自动化技术，可以有效地增强电气自动化技术的控制能力。

1.3 冶金行业电气自动化技术的应用价值

在冶金行业里，应用电气自动化技术建立起了远程监控系统以及自动控制系统，有效地提高了对冶金过程的控制能力和反应速度，可以实现对冶炼环境和进程的精确控制，进而提高了冶金产品质量，也使得冶金工艺技术得以更好地发展。电气自动化技术对于冶金行业整体安全水平的提升有着重要作用，传统冶金行业的危险性大，出现事故的概率大且事故的危害很严重，通过自动化控制机械设备，降低了工作人员接触危险的概率，减少了机器伤人事件的发生，进而保障了工作人员的人身安全。自动化的推进还体现在减少了作业人员，同样的工作只需要很少的人就可以完成，在管理更为方便的同时降低了人力成本。可见电气自动化在冶金行业的应用可以有效地提高企业的生产能力和产品质量，对于冶金行业的转型升级和长久发展都有着很重要的作用。

2 电气自动化技术在冶金行业的主要应用

现阶段我国冶金行业自动化应用中，我们常把自动化系统分为过程控制系统、生产管理控制系统以及企业信息化系统，它们的主要作用如下。

2.1 过程控制系统

主要是对各种设备的基本控制，目前冶金行业已经基本实现了用PLC和工业控制计算机等计算机控制代替传统的模拟控制。

2.2 生产管理控制系统

冶金行业通过各种数据收集传感器，收集各种信息，在根据具体的工艺流程所建设的控制系统上，对数据进行分析，可以合理地对各项生产工序进行调节，对于整个冶金工程的控制和产品质量以及设备的管理又有着很大的提升，但是仍然需要根据需要进行调节，使得整个系统可以发挥更大的作用。

2.3 企业信息化系统

随着产业的不断升级，企业的管理水平也要得到相应的提升，工业信息化在冶金行业慢慢普及，许多企业加强了信息化的发展，建立了企业自身的信息网，提高了信息化水平。

冶金行业中电气自动化技术应用遇到了一些问题：第一是冶金行业的工艺流程很长，每个环节都有着不同的应用，生产中的物理反应和化学反应机制不明显，且生产过程中的影响因素太多。冶炼过程随着产品和原料的不同，冶炼技术也不尽相同，涉及的领域众多，生产时对于冶炼原材料的控制并监控各种物理数据和化学反应程度等各方面理论上来说电气自动化控制系统可以控制整个冶金工程，电气自动化控制系统所能应用的领域广泛且能够实现很多不同的功能，不断推进自动化进程直到整个流程的自动化，自动化水平的提高可以有效地去保障生产安全，提高冶炼企业的生产效率和经济效益；第二是冶金生产工艺过于复杂。由于每个企业的冶金产品不同使得生产工艺各不相同且工艺流程十分复杂，冶金企业在生产中电气自动化技术的应用有着各种限制，想要实现自动化控制的效果必须根据企业的实际生产环境和生产设备及工艺流程来改进应用水平。冶金电气自动化系统的难点在于呈现技术的实现，要做到简洁全面，必须要相应的技术人员进行设计优化，才能做好新技术和自身生产的良好配合，达到设计的产能和产品质量。

随着国家产业升级的计划的逐步实行，电气自动化技术在我国的冶金行业的应用场景将会遍及整个冶金生产流程，应用程度也更为深入。电气自动化技术对于提高企业的生产效率和产品质量等方面的良好作用，正吸引着各个企业参与电气自动化技术应用的改革，推动冶金行业的发展。

3 电气自动化技术在冶金行业的应用

3.1 继电保护应用

冶金行业中，各种机械设备的正常运行是最重要的，而继电保护则是关键保护环节，电气自动化技术在冶金行业的应用一般是从继电保护方面入手进而有序地实现其他方面的电气自动化。继电保护指的是冶金生产时当电力系统的某一部分出现故障的时候，自动化控制装置可以将有故障部分隔离开确保其他部分的电力供应不受影响，减少事故影响的范围，进而保障企业可以安全稳定地生产。

继电保护主要被划分为以下四类，一是单侧电源网络相间短路的保护措施，这是所用的最为基本的继电保护措施，主要原理是如果某条输电线路上发生故障的话，会使得此线路上的电流和电压大小发生相应波动，我们可以通过电流和电压的变化来对故障发生点进行判断。设定系统正常工作时的电流电压为标准值，如果线路中的电流电压远高于或远低于标准值，就对这部分进行断开处理，并进行故障排除工作；二是电网接地保护，冶金行业中设备漏点的现象危害很大，所以必须限制使用中设备的泄漏电流，只要电流超过设定得到危险值，就自动断开连接，减少危险发生的可能性；三是电网的距离保护措施，是指通过控制系统通过数据的变化计算出保护装置与故障点的距离，进而通过这个距离来制定系统应对措施的保护装置；四是输电线路纵连保护，这也是输电线路的保护的重点环节，当线路有故障发生时，通过线路两侧判别量的关系来确定故障发生位置，故障两侧的开关迅速跳起，切断和线路的联系。

3.2 PLC技术应用

PLC技术是现阶段电气自动化技术最常使用的技术之一，本身可以进行各种数据的计算处理，PLC主要是靠输入和输出数字信号或模拟信号来控制设备。PLC技术在冶金行业中的应用是多元化广泛开展的，但是主要是用于自动化控制设备，冶金工程中很多环节都已经采用了PLC技术。不仅起到了保障机械设备和系统的安全稳定运行的作用，还能够提高效率和产品质量，下面就PLC在钢厂的应用进行分析。钢厂中的称重系统需要将称重的数据及时上传到管理系统，在应用PLC技术之前使用的电子秤和数据传输设备的自动化水平低，可靠性低且不便于管理。PLC技术的应用大大提高了系统的自动化水平和安全稳定性，可以使企业更好地管理。利用PLC可以实现利用相同参数同时控制多个料仓，对于料仓内的物料数量可以有着很好的控制。PLC技术在冶炼脱硫，转炉一体化控制、炼钢吹风等方面的控制极大地改善了冶金行业的自动化控制水平，更重要的是提高了冶金作业的稳定性出现事故的情况降低了很多。

4 结语

随我国产业升级的推进，电气自动化在冶金行业中的应用会逐渐到每个生产场所的媚态机械设备，冶金工艺的每一个流程都会得到应用，使得冶金行业的自动化程度变高，进而实现工厂全自动生产的目标。但是，我国现在所使用的电气自动化技术大多数是从国外引进的，所以实现电气自动化控制系统的国产化是我们吃透技术之后一段时间的事情，只要我们在这方面的投入加大，并注重创新发展，相信要不了多久就会有属于我国的电气自动化控制系统。冶金行业的自动化，工业化和信息化是冶金行业的主要发展方向，电气自动化技术的应用还需要进一步深入到每一个环节。我们也要冲不断地应用中，得到属于自己的经验，做出改进工作甚至是自主研发，为我国冶金自动化的发展探索一条符合国情的道路。

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