1、我國鋼鐵企業信息化現狀

近幾年來，我國的冶金工業以重組和兼并的方式步入規?；l展的里程，在自動化技術和智能儀表控制技術基礎上應用計算機和網絡技術構筑現代鋼鐵企業的信息化建設工程是現代化企業管理制度和滿足自身經濟發展提升國際競爭力的迫切需要。加大對大中型制造業企業信息化建設的力度，全方位展開了生產經營企業的信息化建設，這就是當前冶金制造業企業信息化的現狀。如何建立敏捷的制造業尤其是冶金企業的信息網絡對于加快制造業的數字信息化與網絡傳輸的敏捷化，這不僅對于制造業本身的改造，地區信息港的建設有十分重要的戰略意義和現實意義，而且也能夠在短期內達到開展異地設計與制造、網絡服務與網上數據共享以及網上培訓等的預期目標，必將大大推進企業信息化進程。
PLC（Programmable Logic Controller,可編程序控制器）控制系統是20世紀60年代末隨著微電子技術和計算機技術飛速發展而發展起來的一種先進的工業計算機控制系統，其主要特點是工作可靠，運行速度快；采用積木式結構，組態靈活；可直接與工業現場信號連接；采用梯形圖程序語言及命令語句，編程容易；安裝、維護簡便等；最大的特點是PLC控制系統能很好地完成工業實時順序控制、條件控制、計數控制、步進控制等功能；能夠完成模-數（A/D）、數-模（D/A）轉換、數據處理、通訊聯網、實時監控等功能。最初的PLC系統主要應用于電氣自動化系統的開關量控制，對過程控制系統中的大量模擬量數據處理功能相對較差、通訊與監控功能較弱，難以勝任大型和控制狀況復雜的過程控制系統工作。所以，近幾年來的集計算機信息采集與處理、電氣控制、網絡接口和CRT工業顯示屏等高新技術融為一體的有更強控制功能操作簡便和更高可靠性能的集散控制系統即DCS（Distributed Control System）是得到了空前的發展和應用。
鋼鐵冶金生產過程的性質和特點是大型裝置工業、需要復雜的生產過程和高能耗高污染生產這方各方面，這些性質具體表現為設備方面的單機設備大、多半不是連續過程，而是間歇生產過程，原料使用量大、物流相當復雜以及原成品的運輸量大等特點。鋼鐵冶金生產過程中使用的儀表種類繁多，按照工藝參數的不同分為溫度、壓力、流量、液位以及成分分析等檢測儀表，各種儀表檢測到的不同工參數我們試圖用計算機來完成行政管理任務收集在線數據，作為保證質量的輔助手段，以減輕日常管理工作強度。
從物理化學知識出發研究反應機理，推導過程的熱力學和動力學方程，借助經驗參數求解這些方程與生產過程緊密相關通過工藝參數調節，從而達到指導生產的優化目的，以后隨著生產發展，在積累新的數據之后，可進行新一輪優化。
冶金學知識體系和結構，隨著冶金技術的發展和相關學科的進步，發生了革命性的變化。計算機技術的發展和在冶金過程中的廣泛應用，使冶金學理論和工藝的研究方法、冶金生產及其控制技術發生了重大變革。由傳統冶金學和傳統冶金工藝學所構成的知識體系和結構，已不能完全滿足現代冶金工藝發展和理論研究的需要。因此，諸如，對微觀或宏觀過程的認識、單元過程或現象的定量解析、反應過程的數學物理模擬、反應和生產速率的預測、反應器的仿真研究和設計、人工智能技術的應用以及反應器運行和整體生產過程的控制等等，計算機的應用起著推動冶金工業生產技術不斷進步的重要作用。

2、應用于冶金生產過程控制中的計算機信息采集與處理

以控制加熱爐的溫度為例，數據采集是用熱電偶、熱電阻等溫度傳感器對溫度等物理量參數進行采集、轉換為模擬信號，然后由由A/D轉換為數字信號，在計算機上完成存儲和計算等任務。高爐自動化系統可以劃分為電氣、儀表和計算機三大部分，隨著計算機技術和控制技術的發展針對高爐的本身特點與煉鐵生產工藝的要求把高爐各部分的電氣傳動和邏輯控制、自動檢測與調節以及數據的計算處理結合在一起稱之為三點一體化的高爐控制系統，其中自動化控制部分由可編程序控制器（PLC）和分散控制系統（DCS）組成，他的電控部分完成稱重上料計算和爐頂均勻布料的操作控制。
自動控制系統是模仿人工控制來實現的，在加熱爐上配備上變送器和調節器與執行器等自控儀表就構成一個自動控制系統，與人工的區別在于用測溫熱電偶、熱電阻等代替人的眼睛來檢測信號，用調節器代替人的大腦判斷誤差，用執行器代替人手的操作，使得溫度被控制在設定數值，根據設定值的不同情況把閉環控制系統分為定值控制系統和程序控制系統以及隨動控制系統三類。上例中的加熱爐溫度控制就是一個定制控制系統，被控對象的設定值是恒定不變的；但多數情況是因為生產工藝上的要求有升溫、保溫和降溫的過程即設定值按照一定的時間程序變化著的，這是典型的程序控制系統又稱為順序控制系統；冶金生產過程中的燃料燃燒要有一定比例的助燃空氣隨生產的實際情況而定變化無常這也是冶金生產中常遇到的情況，這是隨動控制系統又稱為比值控制系統。
作為生產過程自動化領域的計算機控制系統，傳統的DCS僅僅是一個狹義的概念。如果以為DCS只是生產過程的自動化系統，那就會引出錯誤的結論，因為現在的計算機控制系統的含義已被大大擴展了，它不僅包括過去DCS中所包含的各種內容，還向下深入到了現場的每臺測量設備、執行機構，向上發展到了生產管理，企業經營的方方面面。傳統意義上的DCS現在僅僅是指生產過程控制這一部分的自動化，而工業自動化系統的概念，則應定位到企業全面解決方案，即totalsolution的層次。只有從這個角度上提出問題并解決問題，才能使計算機自動化真正起到其應有的作用。
在通常的燃燒控制系統中，采用串級比值調節系統。溫度調節器的輸出直接作為空氣流量調節控制器的給定，然后空氣流量實際值除以空/燃比作為煤氣流量調節控制器的給定。在穩態時，煤氣量可按一定的空燃比跟隨空氣實際流量而動，但在動態時，如升溫、降溫等變化時，這種常規系統就無法保證煤氣量仍按一定的空燃比隨空氣量變化而變化。在加熱爐燃燒控制系統中，采用了軟件實現交叉限幅控制方式來保證無論在動態還是穩態時，都能滿足一定的空燃配比性能。
傳統的爐壓控制是負反饋控制，也叫后饋控制，當爐壓產生波動以后，控制系統才檢測到，然后再來控制，使得控制比較滯后，爐壓波動較大，爐壓預控技術的投入，減少了爐膛壓力的波動，從而減少了因爐壓波動產生吸冷風或冒火的現象發生，起到降低氧化燒損和節約煤氣的目的，滿足了安全生產與環境保護的需要。
最為關鍵的是在各式高溫電阻爐的爐溫溫控制系統中，考慮到控制功能的連續性，由于烘爐時溫度較低而加熱時間有時達到48小時的連續保溫1580-1800攝氏度，升溫時間短，常規的溫度控制不穩定，反應慢，在該項目里增加了三階段即升溫-保溫-降溫的程序升溫功能，將三個溫度控制程序在燒成窯爐中進行準確的控制，包括預熱、加熱、均熱區的溫升及時間，當選擇程序加熱模式時，主/從控制模式也自動被選擇，程序升溫保證了溫度控制的有效性保溫效果極好。
計算機技術的發展和應用促進了現代鋼鐵冶金技術所需要的整個工藝生產流程中的信息采集和集中處理的信息化建設，推動了傳統冶金學的技術進步。鋼鐵企業生產過程中的大型設備裝置和復雜的生產過程以及高能耗高污染多熱工參數的性質表現在設備的單機形體龐大和伴有人工操作帶有間歇過程的不連續操作過程，其生產過程中的原料用量大物流復雜而且大量的使用水和熱量，冶金生產過程中采用以電氣自動化為前提的計算機檢測與控制針對生產過程的高溫和物流繁瑣的特點在完成行政管理工作以外更好的更有實效地建立起企業管理中設備管理的信息系統，收集和及時處理在線數據極大地提高了鋼鐵企業大型化設備的運轉率保持設備的生產過程中的穩定狀態以達到保證質量和降低運行成本的目的。PLC結合計算機技術和現代控制理論采用模糊控制技術在冶金窯爐溫度等非線性參數的控制方面雖然克服了傳統的超調量大和控制精度不高等問題但在壓力和流量等多個熱工參數介入的情況下就無法滿足生產過程控制的要求。DCS在目前的冶金工業熱工窯爐由手動控制發展為智能控制由分散發展為集散控制的控制系統改進措施中利用可靠的控制軟件和人機界面實現了友好的人機對話界面，既減少了車間設備管理員的繁瑣的報表工作，又避免了在惡劣的運行環境中窯爐溫度控制中的超調和欠調現象，實現了生產過程中各種熱工參數的實時無紙自動記錄和存儲，利用計算機網絡實現了操作人員直接管理設備隨時打印數據報表即時面對大型設備的運行工作狀況。在陶瓷與耐火材料行業的熱工設備（燒成隧道窯和倒煙窯以及原料煅燒回轉窯等）的熱工參數檢測與控制過程中借鑒冶金工業大型化窯爐的總體化設計方案，利用過程控制級計算機和先進的容錯技術等控制軟件可以更好的發揮計算機本身的高可靠性和穩定性，實現生產過程的實時監控和管理，尤其是實現工業生產控制現場中風機風壓和窯爐爐溫等多套裝置測點的實時檢測與控制方面，DCS網絡控制系統具有生產控制過程所需要的更好的精度、穩定性和可靠性。

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