冶金自动化系统中多网络协同控制技术应用研究

2019-01-03韩妍妍

中国金属通报 2019年2期

韩妍妍

（山信软件股份有限公司，山东济南 250101）

当下的时代是信息与网络的时代，通过智能技术来进行冶金工程控制的自动化管理的趋势不可阻挡。工业通信网络通过传输网网管来进行对于冶金系统网络的监管，对于其出现的问题及时给予控制中心反馈，并定位事故点来提升操作效率，提高了网管系统的稳定性从而加强了冶金系统的网络监管能力，帮助冶金企业更好的在网络化和信息化的时代发展。

1 冶金自动化系统构成

冶金过程是一个较为复杂的工作工程，这决定了冶金自动化控制系统的复杂性，在冶金自动化系统中，受到多轴运动控制系统的影响，对其同步性能有着较高的要求。目前我国的冶金自动化系统主要由基础自动化系统、过程控制系统、综合管理系统和信息处理系统为主。

1.1 基础自动化系统

在冶金控制系统的基础组成中，基础自动化系统是最为重要的组成部分，也是直接影响冶金自动化控制水平的系统。目前我国冶金企业主要使用PLC、DCS控制系统为主。

1.2 过程控制系统

在基础的工业冶金环节中，过程控制是重点控制流程之一，冶金自动化系统中过程控制系统也可以被称为检测工作流程是否连续在线的一个自动化控制系统，过程控制系统以控制冶金自动化流程为主要目标，将操作工艺的闭环控制、能源协调控制与产品质量控制系统结合，并采用先进的新型传感器辅助，实现数据采集与实时控制的完美结合，极大程度上的提高了冶金控制系统的在线能力。

1.3 综合管理系统

冶金工作是一个复杂的流程，其中需要较为复杂的管理系统来完善冶金工作的综合治理，在企业决策、生产管理控制等方面集合形成一个完备的冶金数据库，实现冶金自动化在冶金生产、日常管理中数据整合形成。为冶金工作和企业管理提供切实有效的数据。

1.4 信息管理系统

企业信息管理系统是冶金自动化系统的一大组成部分，是帮助企业做出产品制造信息、帮助企业在冶金过程中收集冶金数据，实现工程信息共享的重点管理系统。

2 冶金自动化系统的优势

2.1 较高的安全性能

冶金自动化相较于传统的机械制造具有更高的安全性能，在自动保护，自动检测，自动诊断等多方面具备优势。在传统的生产制造过程中，简单的冶金只在流程遇到设备故障情况，许多员工来不及停止工作，一些设备也得不到相应的控制，很容易出现安全的隐患。而在使用冶金自动化的设备中，在整个生产流程中，一旦出现设备故障或是电气控制等问题，控制中心可以及时启动相应的保护措施来最大程度的减少人员伤亡和设备损坏，让整个自动化生产过程真正做到的了安全生产。

2.2 自动化操作性能

在自动化冶金应用上，冶金自动化技术采用程序控制和数字显示，极大提升了自动化生产的效率，简化了冶金自动化生产的操作步骤。近年来随着自动化控制技术的发展，电子控制系统逐渐取代传统的预设程序控制，使得冶金自动化在具备着高度的自动化的同时也具备着一定的智能性，可以在一定范围内自动寻找符合当前工况的最优工作程序。

2.3 较高的生产效率

冶金自动化采用现代技术控制机械进行生产，简化传统的人工冶金流程的生产步骤，在自动化生产的设备灵敏性，设备控制柜精确度和自动化水平上较于传统冶金流程有着明显的提升。通过自动化控制系统可以简化预设参数的设计，让生产执行设备可以按照不同的要求进行精密化的冶金工艺生产，保证工作进度和生产质量。

3 冶金系统自动化的网络控制技术

3.1 自愈环网技术

烧结工业的冶金自动化中常使用的网络控制技术为自愈环网技术。主要构成有moxa交换器、主操作站、PLC控制站，以交换机的控制管理能力为主，将通讯店上的IP地址、MAC与烧结控制管理设备的IP进行绑定，帮助提高其管理控制能力。

3.2 通讯方式

在冶金自动化控制系统中，主要通讯方式以工业以太网为主。使用工业以太网、MB+通讯模块提升自动化系统的通讯能力，提高单次数据传输量和稳定新，满足自动化控制系统中各模块的交换需求。

3.3 工业以太网

工业以太网是广泛应用于冶金自动化控制系统的网络控制技术，是以树形结构、环形结构为主的自动化网络控制体系。在冶金自动化控制系统中，主要使用的工业以太网设备有集线器、交换机和路由器。

在冶金自动化中，通常采用较为繁冗的冗余系统和环形网络，以此来提高冶金自动化控制系统的数据传输效率和控制稳定性。以太网络主要使用的通讯系统为PLC与PLC通讯和PLC与HMI之间的通讯，并以通讯速度快，传输效率高为主要优点。在自动化冶金控制中，使用工业以太网主要有实时性、稳定性和可靠性的优点，可以在固定时间段内整合工业制造的大量需求，将其联合到其他控制服务器以此来形成一个多网络协调工作的控制系统。

在烧结过程中，使用工业以太网络可以有效的连接各烧结设备的工作情况，使用一个完善的操作终端来监控工厂内部的所有烧结设备，对其同时进行工作管理和状态监控，极大程度上的提高了烧结工作的稳定性。在冶金自动化系统使用工业以太网还可以有效的通过优化以太网服务标签，减少不必要的网络通讯过程，减少工业控制网络系统的负担，优化工业自动化控制网络效率，在实际的冶金自动化生产过程中，企业还可以使用双服务器的方式来确保上位系统的稳定性。

3.4 冶金网络系统控制存在的问题

一般的冶金自动化控制使用工业以太网络，通信网络光传输主网可以覆盖范围较小，并连接冶金工厂其中的设备组成了一个复杂的通信网络。该地区的通信网络统一由中心站来进行管理，来对于该地区的工艺分配进行实时管理。但是单级上位控制网络系统稳定性较差，容易出现运行设备的管理问题。一是对于系统运行设备的告警显示，网络设备运行出现故障的同时由于其通信网络的复杂性，很难定位到某一具体设备和连接点。二是网元初始化配置和状态监管，冶金自动化控制系统的通信网络的网元众多，一旦出现多网元饱和状态时，通信网络的控制中心就有可能出现死机和停机的状态，中心站给予一个明确的网元配置信息和初始化配置，方便通信网络的网元管理，提高冶金自动化控制系统管理的稳定性。

4 多网络系统控制技术的应用

多网络系统控制技术在冶金自动化系统中的应用可以有效的减少烧结技术生产率，降低大部分高炉铁水成本，改善转炉生产率和控制板材成材率。本文以板材生产自动化多网络系统控制技术为例进行分析。

在基础自动化控制系统中，通过多网络协同控制技术对基础自动化系统进行数据收集行为的强化，通过Prof i bus连接传动系统，采集传动的控制速度，通过485通讯，或者以太网通讯采集现场仪表的实时状态数据，反馈到轧钢系统的二级模型中，通过模型计算，及时调整控制数据，提高板材的性能和成材率。这些网络为模型计算提供基础，模型计算的实时调整减少了人工干预带来的质量不稳定因素，这也是提高生产效率的重要手段。所有的轧制数据通过以太网，传送到信息管理系统中，做到各部门之间还可以进行数据共享，从根本上来提高冶金工作效率，核算生产成本，提高经济效益。