浅谈自动化仪表的应用与发展
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科 技 应 用论 坛 பைடு நூலகம்
浅 谈 自动化仪 表 的应 用与发展
王 飞 宋云 翔 孙 明辉
常 州中天钢铁有 限公 司 江苏常州 ２ １ ３ ０ ０ ０
［ 摘要 ］下文主要 结合 笔者多年的工作 实践经验， 针对钢铁冶金企业 中 自动化化仪表进行 了分析 ， 其应 用发展 策略 ， 对提 升钢铁 工业 自动化发展水平 促进 自 动化仪表在钢铁 工业领 域的 良 好 应用与全面发展有重要的 实践意义 。其希望通过 以下分析 ，能与各位 同仁相 互学习交流。 ［关键词 ］自动化仪表 ；应 用发展
中图分类号 ：Ｔ Ｓ ７ ３ ６ 文献标 识号 ：Ａ 文章编号 ：２ ３ ０ ６ － １ ４ ９ ９（ ２ ０ １ ３ ）１ ５ — ０ ３ １ ０ － ２
１ ． 钢 铁工业 自动化发展特征 自动化钢 铁工业 在提升 工作效率 与产量、 降耗 节能 、完 善产 品质 量 等层 面发挥着 重要 的促 进作用 ，其 自动化 发展进程 中体现 了仪表检测 抗 震动 性强 、耐 高温与抗 粉尘环境 等特征 。同时在钢 铁工业 生产进程 中呈 现 出按顺序控 制 与连 续管理 控制相 结合的批量 半连续 生产模式 ，其对控 制 管理 的要求具有 一定 的周 密复杂 性，同时具 有对过程 变化具有 可靠灵 活 的适应 性，基于各 类现代 化信息 技术构建 了完整 、高效 的计 算机网络 系 统平台。 ２ ． 自动化钢铁工业应用状况与发展趋势 纵观 我 国钢铁 企业发展 经营状况 不难看 出，其主体呈 现 自动化 技术 与装备应用发展 不平衡现 象，具有一定 的发展差异性 。其 中行业先进的代 表包 括武钢 、宝钢等 ，由于其部 分或成 套引入 了国外先 进技术 设备， 因 此 具有较 高的 自动化 水平 。而 其他 中型钢铁骨干 企业则 多建设 于五六十 年代 ，其 主体 设备 与生产 工艺呈现 出一定 的落 后性 ，因此导致控 制监测 仪 表水平 有限等状 况 。其 中较多企业 认识到 该类发展 的不足 问题因此 自 八十年代 开始便 持续加快 了改造 技术设备 步伐，通过 引进 国外关键技 术 设备进 行部分 车间的重 建与改造 ，并令 自动 化控制 监测水平 实现 了显著 提升 。由自动化 设备使用来讲 ，许 多改造 或新 建企业均采用 了 Ｐ Ｌ Ｃ 、Ｄ Ｃ Ｓ 构建 自动化基 础体 系，并逐步代 替了传 统仪表模拟 控制 与继 电器控 制方 式 ，实现 了分 散控制 、集 中监测 管理 目标，并构 建 了管理 级别过程 控制 计 算机系统 ，一些企 业还促进 了 自动化 控制系 统与生产 管理计 算机系 统 的完善融合 ，形成 了在线管 理控制体 系。一些 中小钢铁 企业发 展改造进 程 中主体应用监控平 台通用软件 、Ｐ Ｌ Ｃ 等构建 了较小规模 的 Ｄ Ｃ Ｓ系统 ， 并通过对检 测配 置仪表 的合理改 善创 设 了高精度变 送器 、智 能化仪表 检 测管 理模式 。除大量应 用压力流 量、温度 、料 面常规 监测方 式外，一些 企业还 引入 了专用、特殊 类别仪表 提升 了 自动化生 产控制水 平。 当然钢 铁 企 业 发 展 中 也 不 乏 许 多 老 厂 区 仍 旧 采 用 可 编 程 单 回 路 调 节 器 、 单 台 Ｐ Ｌ Ｃ 替代继 电器回路 、数 显仪发挥 局部 自动化 控制管理 。由此可 见不 平 衡 的发展应 用现状进 一步加 剧了钢铁 工业全面 自动化 发展建设难 度， 因 此 我们应 就如何缩短差距、 提升 自动化钢铁工业 发展水平 ， 明晰发展趋势 、 应 用智 能先进控 制技术 、引入特殊仪 表检测方 式、打造现 场总线 管理控 制 体 系 、 智 能 化 诊 断 设 备 与 及 时 维 护 管 理 、 开 发 低 成 本 集 成 自动 化 系 统 展开深层次探讨 ，进而 为钢铁 工业自动化仪表 应用发展打 下坚实的基础 。 ３ ． 钢铁工业 自动化仪表应用发展策略 ３ ． １ 智能与先进控制 应用策 略 所 谓智能控 制是指不 需要精确 定量被控对 象模型 ，我 们只 需要掌握 相 关知识 ，该类应用 策略充 分适用于 不完全性 、复杂性及 模糊性 非数学 过 程 ，例 如钢 铁 工业生产 。其中模糊 控制 、 自适应控制 、神经 元网 、专 家系统 等较为 先进 的 高科 技智能 系统在钢铁 工业逐 步投入 了实际应 用， 在控制 连铸结 晶器、 中间罐液位 、热风炉燃 烧、生产 过程 、电路 电极 等 层面发 挥 了显 著应用 效果。而先进控 制应用 策略则 可有效提 升系统适 应 控制 能力，有 效解决 系统 自身 非线性 、时变性、外 部随机扰 动、不稳 定 性及不可测性等 弊端 问题。在钢铁 工业中该应用策略得 到了广泛的发展 ， 例 如 遵 循 自适 应 理 论 控 制 连 铸 结 晶器 液 位 、 基 于 预 测 模 型 方 式 控 制 高 炉 中的铁水 温度、采用 分布参数 思想控 制 电炉 中的钢水成 分， 以状 态空 间 理念控制加 热炉燃 烧与钢 水成分等 。实践应用 中我们应 科学促进 各项控 制软件 向工程 化方向发展 ，充分 发挥 Ｐ Ｌ Ｃ 、Ｄ Ｃ Ｓ与计算机过程控 制系统价 值及功 能潜力 ，强化应用 基础研 究及软件组 织开 发，为钢铁 工业智 能、
（ 接上页 ） 后者主要是 依靠 水泵的机械动力 的作用而迫使循环 的。无论是 以分 为热法和 冷法两种 ，冷法 的操作温度 为常温 ，以使水 的残余硬 度在 哪一种 循环形 式，都是 经过设计 计算 的，也就是说 保证有 足够 的流 通截 每升 １ ． ５ － ２ ． ０毫克 当量左右；热法是水温在 ２ Ｏ ８ ０ ℃左右 时进 行，控制水 面积 。当炉管 内壁结生 水垢后 ，会使得 管 内流通 截面积 减少 ，流动 阻力 的残余硬度在每升 ０ ． ３ － ０ ． ４毫 克当量 左右。 增 大，破坏 了正常 的水循环 ，使得 向火面 的金属壁温 升高。 当管路完全 ３ ． ２锅炉内的水处理 被水垢堵 死后 ，水 循环则 完全停止 ，金属壁 温则更高 ，长期下 去就 易因 该 法 是 在 炉 水 中加 入 一 定 量 的 化 学 药 品 ， 与 水 中 的 结 垢 物 质 反 应 生
浅 谈 自动化仪 表 的应 用与发展
王 飞 宋云 翔 孙 明辉
常 州中天钢铁有 限公 司 江苏常州 ２ １ ３ ０ ０ ０
［ 摘要 ］下文主要 结合 笔者多年的工作 实践经验， 针对钢铁冶金企业 中 自动化化仪表进行 了分析 ， 其应 用发展 策略 ， 对提 升钢铁 工业 自动化发展水平 促进 自 动化仪表在钢铁 工业领 域的 良 好 应用与全面发展有重要的 实践意义 。其希望通过 以下分析 ，能与各位 同仁相 互学习交流。 ［关键词 ］自动化仪表 ；应 用发展
中图分类号 ：Ｔ Ｓ ７ ３ ６ 文献标 识号 ：Ａ 文章编号 ：２ ３ ０ ６ － １ ４ ９ ９（ ２ ０ １ ３ ）１ ５ — ０ ３ １ ０ － ２
１ ． 钢 铁工业 自动化发展特征 自动化钢 铁工业 在提升 工作效率 与产量、 降耗 节能 、完 善产 品质 量 等层 面发挥着 重要 的促 进作用 ，其 自动化 发展进程 中体现 了仪表检测 抗 震动 性强 、耐 高温与抗 粉尘环境 等特征 。同时在钢 铁工业 生产进程 中呈 现 出按顺序控 制 与连 续管理 控制相 结合的批量 半连续 生产模式 ，其对控 制 管理 的要求具有 一定 的周 密复杂 性，同时具 有对过程 变化具有 可靠灵 活 的适应 性，基于各 类现代 化信息 技术构建 了完整 、高效 的计 算机网络 系 统平台。 ２ ． 自动化钢铁工业应用状况与发展趋势 纵观 我 国钢铁 企业发展 经营状况 不难看 出，其主体呈 现 自动化 技术 与装备应用发展 不平衡现 象，具有一定 的发展差异性 。其 中行业先进的代 表包 括武钢 、宝钢等 ，由于其部 分或成 套引入 了国外先 进技术 设备， 因 此 具有较 高的 自动化 水平 。而 其他 中型钢铁骨干 企业则 多建设 于五六十 年代 ，其 主体 设备 与生产 工艺呈现 出一定 的落 后性 ，因此导致控 制监测 仪 表水平 有限等状 况 。其 中较多企业 认识到 该类发展 的不足 问题因此 自 八十年代 开始便 持续加快 了改造 技术设备 步伐，通过 引进 国外关键技 术 设备进 行部分 车间的重 建与改造 ，并令 自动 化控制 监测水平 实现 了显著 提升 。由自动化 设备使用来讲 ，许 多改造 或新 建企业均采用 了 Ｐ Ｌ Ｃ 、Ｄ Ｃ Ｓ 构建 自动化基 础体 系，并逐步代 替了传 统仪表模拟 控制 与继 电器控 制方 式 ，实现 了分 散控制 、集 中监测 管理 目标，并构 建 了管理 级别过程 控制 计 算机系统 ，一些企 业还促进 了 自动化 控制系 统与生产 管理计 算机系 统 的完善融合 ，形成 了在线管 理控制体 系。一些 中小钢铁 企业发 展改造进 程 中主体应用监控平 台通用软件 、Ｐ Ｌ Ｃ 等构建 了较小规模 的 Ｄ Ｃ Ｓ系统 ， 并通过对检 测配 置仪表 的合理改 善创 设 了高精度变 送器 、智 能化仪表 检 测管 理模式 。除大量应 用压力流 量、温度 、料 面常规 监测方 式外，一些 企业还 引入 了专用、特殊 类别仪表 提升 了 自动化生 产控制水 平。 当然钢 铁 企 业 发 展 中 也 不 乏 许 多 老 厂 区 仍 旧 采 用 可 编 程 单 回 路 调 节 器 、 单 台 Ｐ Ｌ Ｃ 替代继 电器回路 、数 显仪发挥 局部 自动化 控制管理 。由此可 见不 平 衡 的发展应 用现状进 一步加 剧了钢铁 工业全面 自动化 发展建设难 度， 因 此 我们应 就如何缩短差距、 提升 自动化钢铁工业 发展水平 ， 明晰发展趋势 、 应 用智 能先进控 制技术 、引入特殊仪 表检测方 式、打造现 场总线 管理控 制 体 系 、 智 能 化 诊 断 设 备 与 及 时 维 护 管 理 、 开 发 低 成 本 集 成 自动 化 系 统 展开深层次探讨 ，进而 为钢铁 工业自动化仪表 应用发展打 下坚实的基础 。 ３ ． 钢铁工业 自动化仪表应用发展策略 ３ ． １ 智能与先进控制 应用策 略 所 谓智能控 制是指不 需要精确 定量被控对 象模型 ，我 们只 需要掌握 相 关知识 ，该类应用 策略充 分适用于 不完全性 、复杂性及 模糊性 非数学 过 程 ，例 如钢 铁 工业生产 。其中模糊 控制 、 自适应控制 、神经 元网 、专 家系统 等较为 先进 的 高科 技智能 系统在钢铁 工业逐 步投入 了实际应 用， 在控制 连铸结 晶器、 中间罐液位 、热风炉燃 烧、生产 过程 、电路 电极 等 层面发 挥 了显 著应用 效果。而先进控 制应用 策略则 可有效提 升系统适 应 控制 能力，有 效解决 系统 自身 非线性 、时变性、外 部随机扰 动、不稳 定 性及不可测性等 弊端 问题。在钢铁 工业中该应用策略得 到了广泛的发展 ， 例 如 遵 循 自适 应 理 论 控 制 连 铸 结 晶器 液 位 、 基 于 预 测 模 型 方 式 控 制 高 炉 中的铁水 温度、采用 分布参数 思想控 制 电炉 中的钢水成 分， 以状 态空 间 理念控制加 热炉燃 烧与钢 水成分等 。实践应用 中我们应 科学促进 各项控 制软件 向工程 化方向发展 ，充分 发挥 Ｐ Ｌ Ｃ 、Ｄ Ｃ Ｓ与计算机过程控 制系统价 值及功 能潜力 ，强化应用 基础研 究及软件组 织开 发，为钢铁 工业智 能、
（ 接上页 ） 后者主要是 依靠 水泵的机械动力 的作用而迫使循环 的。无论是 以分 为热法和 冷法两种 ，冷法 的操作温度 为常温 ，以使水 的残余硬 度在 哪一种 循环形 式，都是 经过设计 计算 的，也就是说 保证有 足够 的流 通截 每升 １ ． ５ － ２ ． ０毫克 当量左右；热法是水温在 ２ Ｏ ８ ０ ℃左右 时进 行，控制水 面积 。当炉管 内壁结生 水垢后 ，会使得 管 内流通 截面积 减少 ，流动 阻力 的残余硬度在每升 ０ ． ３ － ０ ． ４毫 克当量 左右。 增 大，破坏 了正常 的水循环 ，使得 向火面 的金属壁温 升高。 当管路完全 ３ ． ２锅炉内的水处理 被水垢堵 死后 ，水 循环则 完全停止 ，金属壁 温则更高 ，长期下 去就 易因 该 法 是 在 炉 水 中加 入 一 定 量 的 化 学 药 品 ， 与 水 中 的 结 垢 物 质 反 应 生
