盛麗娜

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動(dòng)化分公司，山東 萊蕪 271104）

在煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制過(guò)程中，最主要的難點(diǎn)是控制過(guò)程比較復(fù)雜并且響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，因此只有真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制，才能夠解決這些難題。通過(guò)調(diào)查我們可以發(fā)現(xiàn)，在煉鐵高爐生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，原料系統(tǒng)以及熱風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。目前，煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制已經(jīng)取得了較大的發(fā)展。

1 原料系統(tǒng)的自動(dòng)化控制

煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)對(duì)于煉鐵高爐的發(fā)展具有十分重要的作用。通過(guò)將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制中，達(dá)到最佳的生產(chǎn)指標(biāo)，提高煉鐵高爐生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，最終提升工作效率。與此同時(shí)，通過(guò)將計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于煉鐵高爐的生產(chǎn)過(guò)程中，也能夠有效地對(duì)不同的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行管理和調(diào)節(jié)，從而提升生產(chǎn)管理的效率，從真正意義上實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。由于煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程中的原料系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的歷史較為悠久，因此，整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)化控制也相對(duì)較為成熟。原料系統(tǒng)的質(zhì)量控制主要根據(jù)工作人員每次裝入漏斗中的原料最終值而決定，之后再將原料剩余值減去，這樣一來(lái)，就能夠得到每次工作人員實(shí)際裝入煉鐵高爐中的原料最終值，通過(guò)與定值進(jìn)行比較后，能夠?qū)⑵渥鳛橄麓畏Q(chēng)重過(guò)程中進(jìn)行原料添加的數(shù)據(jù)依據(jù)，原料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制也能夠?yàn)樵瓉?lái)的數(shù)據(jù)精確計(jì)算提供重要依據(jù)，從而控制補(bǔ)給原料值的稱(chēng)量工作。

在原料系統(tǒng)自動(dòng)化控制的過(guò)程當(dāng)中，具體的操作為以下幾點(diǎn)：首先，在將稱(chēng)量漏斗卸空后，測(cè)量系統(tǒng)中安排固定的數(shù)值，將稱(chēng)量漏斗裝滿(mǎn)后，計(jì)算機(jī)就會(huì)自動(dòng)地讀出裝滿(mǎn)后稱(chēng)量漏斗的整體質(zhì)量，當(dāng)稱(chēng)量漏斗再次被卸空，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)地顯示出零點(diǎn)質(zhì)量，這樣一來(lái)，計(jì)算機(jī)可以通過(guò)自動(dòng)矯正稱(chēng)量質(zhì)量，從而按照不同的品質(zhì)將卸空的原料進(jìn)行數(shù)值的設(shè)定。其次，當(dāng)稱(chēng)量漏斗中的原料數(shù)字通過(guò)負(fù)荷傳感器進(jìn)行測(cè)定之后，運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的磁力進(jìn)行比較運(yùn)算，對(duì)稱(chēng)量漏斗的實(shí)際稱(chēng)量數(shù)值以及卸料設(shè)定值之間進(jìn)行比較。當(dāng)稱(chēng)量漏斗的實(shí)際稱(chēng)量數(shù)值與卸料設(shè)定值之間的比例達(dá)到95%時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)地給原料系統(tǒng)自動(dòng)化控制發(fā)出指令，命令其減速工作；當(dāng)稱(chēng)量漏斗的實(shí)際稱(chēng)量數(shù)值與卸料設(shè)定值之間的比例達(dá)到100%時(shí)，供料機(jī)就會(huì)直接停止工作；當(dāng)工作人員在計(jì)算機(jī)類(lèi)輸入相對(duì)應(yīng)的信號(hào)作為稱(chēng)量值后，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，或是達(dá)到100%不停止工作，或是為達(dá)到100%沒(méi)有發(fā)出相對(duì)應(yīng)的指令時(shí)，那么則需要發(fā)出105%的停運(yùn)信號(hào)。只有當(dāng)稱(chēng)量漏斗在完成材料放置后，計(jì)算機(jī)會(huì)顯示稱(chēng)量漏斗的信號(hào)為零，通過(guò)將相對(duì)應(yīng)的指令發(fā)送到電器設(shè)備上，并命令這些設(shè)備進(jìn)行閘門(mén)關(guān)閉，之后再啟動(dòng)原料倉(cāng)給料器，指令一旦發(fā)出，就會(huì)按照計(jì)算機(jī)安裝之前的規(guī)定數(shù)值進(jìn)行具體的操作。

2 生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制

在進(jìn)行煉鐵高爐生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，由于鐵的冶煉工藝相對(duì)復(fù)雜、質(zhì)量不穩(wěn)定、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，液態(tài)和氣態(tài)相互作用等種種因素都會(huì)直接導(dǎo)致煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)化控制難度的加大。因此，對(duì)于煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制并沒(méi)有原料系統(tǒng)那么成熟，在煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制中主要通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煉鐵高爐的監(jiān)視操作、數(shù)據(jù)收集以及操作指導(dǎo)。對(duì)煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的主要目的，是為了消除各項(xiàng)因素對(duì)于產(chǎn)品本身的干擾來(lái)源。一方面是由于輸入?yún)?shù)會(huì)進(jìn)行經(jīng)常性的變化，而且變化的量十分大，而另一方面由于設(shè)備的故障，導(dǎo)致相關(guān)參數(shù)的波動(dòng)，只有準(zhǔn)確地對(duì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并且及時(shí)進(jìn)行控制，才能夠從根本上削減不可控因素對(duì)產(chǎn)品的干擾。

通過(guò)將一系列的操作參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠?qū)?shù)字模型進(jìn)行審核，得到一定的評(píng)估數(shù)值，之后再根據(jù)這些數(shù)值對(duì)煉鐵高爐的溫度和狀況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。除此以外，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)還能夠?qū)赡茏兓囊幌盗幸蛩剡M(jìn)行提前性預(yù)測(cè)，例如，在面對(duì)煉鐵高爐溫度變化這一情況時(shí)，計(jì)算機(jī)能夠通過(guò)各種數(shù)量的測(cè)量從而使得爐內(nèi)溫度保持在可控范圍內(nèi)。

煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)主要分為以下兩個(gè)環(huán)節(jié)：第一種是開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)，第二種是閉環(huán)調(diào)節(jié)。通過(guò)計(jì)算機(jī)測(cè)試從而進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式，被大家稱(chēng)之為開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)，在這一調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)不能接受來(lái)自煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)輸出的反饋，它僅僅能夠根據(jù)操作者給出的指令不斷地調(diào)整控制方案，或者是直接不受到控制，將最終的結(jié)果進(jìn)行打印，最終為操作人員提供參考分析的依據(jù)，由操作人員進(jìn)行最終決斷和方案調(diào)整。另外一種情況即為，如果計(jì)算機(jī)只負(fù)責(zé)對(duì)于煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化控制結(jié)果進(jìn)行顯示和打印，不完全地參與整個(gè)過(guò)程，那么，將由相關(guān)的操作人員進(jìn)行方案的調(diào)節(jié)和控制。閉環(huán)調(diào)節(jié)主要指的是通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)最終所特定的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算后，再進(jìn)行方案的調(diào)整和控制。在這一整個(gè)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)煉鐵高爐的參數(shù)變化進(jìn)行具體細(xì)致的檢查，在對(duì)這些參數(shù)變化進(jìn)行綜合比較以及判斷后，最終得出適合煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制的方案，計(jì)算機(jī)不僅僅可以將這些結(jié)果進(jìn)行打印，還能夠在將所獲得的信息反饋給工作人員的同時(shí)，自動(dòng)地對(duì)煉鐵高爐進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保證煉鐵高爐在具體生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)，操作人員不需要過(guò)分干預(yù)整個(gè)過(guò)程，這也被稱(chēng)為全盤(pán)自動(dòng)化。

3 技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用

成像設(shè)備這一應(yīng)用，能夠在很大程度上提高煉鐵高爐自動(dòng)化控制的準(zhǔn)確性，這一設(shè)備主要通過(guò)在爐的頂部放置一個(gè)與之配套的成像設(shè)備，再加上用氬氣流套筒的保護(hù)，在操作室中設(shè)置一個(gè)監(jiān)視設(shè)備，從而做到時(shí)刻觀察著高爐中的反應(yīng)來(lái)做出全方位的安全保護(hù)。隨著布料方式的樣數(shù)增加，布料的精確性也相應(yīng)提升，利用率增加，成本也隨之降低。更有意思的是，如果有了成像設(shè)備，在進(jìn)行高爐維護(hù)養(yǎng)護(hù)工作時(shí)，還能擁有更加真實(shí)有效的數(shù)據(jù)作為工作人員后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作過(guò)程中的重要依據(jù)，這是目前各大煉鋼高爐自動(dòng)化控制發(fā)展的主要方向。

我們可以通過(guò)應(yīng)用人機(jī)界面，從而在煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制過(guò)程中實(shí)現(xiàn)集中的自動(dòng)化控制，最終對(duì)煉鐵高爐的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程所運(yùn)行的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的自動(dòng)化控制。這也能夠促使相關(guān)的工作人員在工作中能夠更清晰地掌握煉鐵高爐在其生產(chǎn)過(guò)程中真實(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)，通過(guò)人機(jī)界面的監(jiān)控和顯示能夠?qū)⒄麄€(gè)煉鐵高爐生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)的畫(huà)面直接傳輸?shù)脚涮椎挠?jì)算機(jī)上。這樣一來(lái)，可以實(shí)施對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制，一旦發(fā)生故障時(shí)，也能夠及時(shí)進(jìn)行警報(bào)和處理工作，這也在另一角度為工作人員設(shè)備的檢查工作提供準(zhǔn)確明了的數(shù)據(jù)支撐，通過(guò)人機(jī)界面監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制的資源和數(shù)據(jù)共享。通過(guò)調(diào)查，我們可以發(fā)現(xiàn)在這些操作系統(tǒng)中融入PLC系統(tǒng)，能夠有效地對(duì)煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制進(jìn)行全方位的管理。這不單單能夠降低煉鐵高爐在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的設(shè)備故障概率，還能夠?qū)φ麄€(gè)煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和動(dòng)態(tài)檢測(cè)，這也在很大程度上增強(qiáng)了工作人員具體操作的便捷性和效率。

4 結(jié)語(yǔ)

高爐工業(yè)的歷史十分久遠(yuǎn)，因此，基礎(chǔ)的控制技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)很成熟，我們要轉(zhuǎn)化一下思路，順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的新發(fā)展。目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)的原料和熱風(fēng)系統(tǒng)已率先實(shí)行了自動(dòng)化控制，但在生產(chǎn)這一過(guò)程中自動(dòng)化控制的發(fā)展還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不成熟。煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制能夠在很大程度上促進(jìn)生產(chǎn)，通過(guò)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，為煉鐵高爐生產(chǎn)過(guò)程提供有效的信息支持，并且隨時(shí)提供相對(duì)應(yīng)的控制方案，最終取得最佳的生產(chǎn)指標(biāo)。隨著人們對(duì)鋼鐵業(yè)數(shù)量和質(zhì)量?jī)煞矫嬉蟮牟粩嘣黾?，也給高爐生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)又面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，我們應(yīng)該盡全力來(lái)完善和發(fā)展煉鐵高爐的自動(dòng)化生產(chǎn)與控制，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。