电气自动化技术在冶金工业中的应用探讨

杨振华 刘建文

摘 要：随着冶金工业的不断发展，我国的工业生产对冶金工业的生产提出了越来越高的要求。为了达到提高生产效率的目标，必须在冶金工业生产中运用电气自动化技术，并促进电气自动化技术在冶金工业中的发展、创新。本文首先研究了电气自动化技术在冶金工业中的发展，并探讨了电气自动化技术在冶金工业中的应用，最后提出了电气自动化技术在冶金工业中的未来发展方向。

关键词：电气自动化技术；冶金工业；应用探讨

1 我国冶金工业自动化发展现状

1.1 我国冶金工业自动化现状

在冶金企业中，控制系统为分级结构：0级是采集执行层（传感器和执行器），完成物理量的测量和控制命令的具体执行；1级是控制层（即所谓的基础自动化），完成生产工艺过程的集中控制；2级一般为生产模型计算，用于生产控制的优化；3级为生产管理和调度系统，用于协调调度各工序间的协同工作；4级则是企业信息系统层。这些层面均需有相应的网络构成互联的有机整体。在2级以上（含2级）层面大都采用以太网，1级以下（含1级）一般是专用网络（现有向工业以太网方向发展态势），采用专用的控制设备及软件。其中，各种网络的无缝集成是冶金企业实现信息化建设的难点和重点。因此做好控制和管理系统的信息集成，避免出现“自动化孤岛”，企业信息化才能落到實处，且真正发挥其应有的作用。

进入二十一世纪以来，我国钢铁工业自动化程度得到大大提高，从铁矿石堆放场、选矿、烧结厂、高炉、铁水预处理、转炉、炉外精炼、连铸、轧钢等钢铁生产的各个工序现场，自动化设备随处可见，不仅配备了比较先进的单机操作系统，而且还有完善的集散式分布系统。目前我国的大型钢铁联合企业比如：宝钢、首钢、武钢等从国外引进了先进自动化控制系统和设备，然后进行吸收消化、改进创新，因地制宜，使之符合自身的实际生产需要，其自动化水平已经达到国际先进水平；同时随着国家对钢铁行业的越来越高的要求，一些落后的设备被淘汰，新建的项目大多数都配备了自动化系统和单机自动化生产设备，比如即将开工建设的武钢的防城港和柳钢的湛江项目，将会成为我国南方的精品钢材基地。

1.2 我国与国际冶金自动化发展水平差距

在钢铁自动化生产产品方面，国内从事冶金工业自动化工程建设的电气公司与国外著名的公司相比，存在两个方面的差距：第一，我国缺乏相应的自主知识产权，大多都是依赖国外进口，缺少一个固定的硬件和软件运转平台。没有自己的品牌，比如这个项目配备的是德国西门子的系统，另一个项目也许选择ABB作为控制系统，甚至一些国外几年前已经淘汰的自动化系统如：可编程逻辑控制器（PLC）、集散控制系统（DCS）也被一些企业引入到生产中来，即使是一个企业不同的单位使用的系统也可能不一样，这样就给选择一个网络平台集合各个分系统带来一定的难度；第二，在成套技术积累经验方面，国内没有国外丰富。国内的冶金自动化从改革开放才开始发展，起步较晚。一套完整的自动化系统除了包括方案说明、参数配置、程序调试、功能说明，还应该包括一些关键生产技术指标、检测仪表的选型和安装等。

2 自动控制技术在冶金工业中的运用

2.1 现场总线技术

现场总线控制技术（fieldbus control system简称FCS）产生于上世纪80年代，经过30多年的发展，目前有60多个不同厂家生产的总线产品，如基金会现场总线、Profibus、由德国BOSCH公司推出的CAN、由Rosemout公司开发并得到八十多家著名仪表公司支持HART（Highway Addressable Remote Transduer缩写）等。其在实现各种系统的无缝集成、沟通生产现场、控制设备、企业更高的系统管理层之间的联系等方面有其独特的优势，因而被冶金行业广泛运用。现场总线控制技术具有以下几个特点：系统开放、各系统之间既可功能自治也可以互相操作、系统结构极其分散、对不同生产环境适应性强。

2.2 工业控制计算机（IPC）的应用

冶金行业和其他行业一样，自动化控制装备的进展经历了从PLC、DCS到FCS的扩展，近年来，随着PC（个人计算机）机的出现，在自动化控制设备和系统中IPC得到了众多企业的亲睐。

所谓工业计算机（IPC）就是指把个人计算机（PC）的硬件进行加固，再安装上系统控制软件，这样就可以用于工业生产控制、环境适应能力更强。IPC具有高度开放。价格低廉、更加灵活、功能更加强大等优点。从本质上讲，IPC就是在同一硬件运行平台上，把通信、人机界面及其他功能软件集合在一起，它具有PLC及DCS的功能，PC机可以运用更多款、价格较为低廉的系统，如Windows-NT，Windows-CE，还可以安装各种系统级程序开发工具，成本也更加低廉。

3 将以太网应用到有色冶金自动化的技术中

3.1 以太网的特点

有色冶金企业的不断发展，使得有色冶金行业的竞争越加激烈，这就使企业通过改造、新建和淘汰旧的设备以及引进新的设备来提升自身的竞争力。但是随着一些新技术的更新，导致新技术与一些落后的技术很难在控制系统上达到高度集成。以太网就可以很好地解决这个问题，这是因为在用以太网作为自动化的控制网络具有很多的优势，如数据传输快，有足够的带宽和存在时间长，有统一的标准，有相同的通信协议，在设置、诊断以及维修方面发展的较为成熟，所以才会被技术人员接受。还可以让不同的通信协议在统一总线上运行，作为企业的公共网络平台的铺垫。

3.2 工业以太网在有色冶金自动化中的应用

在有色冶金工业生产中，应用以太网可以把不同类型的网络化的仪器仪表与IPC连接在统一总线上运行，把这些系统连接起来，在加以控制。以太网的应用使得一些企业现在都不再需要对原材料的铜矿石进行成分的分析，这些分析多可以通过网络化实现，检测出来的数据可以直接传送到有关部门，而公司的成员和客户也可以在网上看到或查询到自己需要的数据，实现了数据的共享。如图，可以在现场通过以太网网络进行通讯，以PLC作为主站而其他设备作为从站，这样就可以保证每个独立系统的稳定性和可靠性。

4冶金工业中应用电子自动化技术的未来发展方向

虽然电气自动化技术在冶金工业中具有广泛的应用，且应用发展速度较快。但是，从目前的整体现状上来看，我国的电气自动化技术与外国发达国家的电气自动化技术相比，依旧存在着差距。尤其在新电子器件的生产研发、大规模集成电路的生产研发上，依旧落后与一些国家。因此，我国的电气自动化技术需要进行全新的探索和创新，提高我国的电气自动化技术。结合我国冶金工业中的现状，我国的电气自动化技术未来的发展方向集中在三个方面，即网络化、智能化、公开化。

结束语

在钢铁冶金企业利用自动化网络控制技术可以提高生产率和成品合格率，节能减排，同时还可以减少生产事故，是符合我国钢铁发展的总体方向。但是我国冶金自动化起步较晚，科研投入也不及国外，总体的自动化水平尤其是集成与开放程度不高。IPC与TCP/IP以太网结合进行冶金自动化生产控制是比较理想的选择，为冶金信息化提供了坚固的通讯平台，很好地解决了冶金企业控制与管理系统的集成问题，使整个工厂实现一网架构，为企业带来显著的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]马竹梧，信息化、自动化的进展与钢铁工业自动化[J].冶金自动化，2003年增刊.

[2]薛兴昌，钢铁工业自动化的现状和技术发展[C].第四届工业仪表与自动化学术会议，2001年9月18号.

[3]韩精华，自动化网络控制技术在冶金工业中的应用[J].中国冶金，2005年12月，第15卷第12期.