吳元元

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西 南昌 330000）

在社會不斷發(fā)展的時代背景下，自動化已經(jīng)逐漸成為了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流趨勢，面對著越來越高的生產(chǎn)要求，自動化技術(shù)不僅可以實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，同時也可以最大限度提高加工操作的精度，避免由于加工過程中的操作不當帶來的質(zhì)量問題[1]。冶金行業(yè)作為關(guān)系多個行業(yè)發(fā)展的重要組成部分，其產(chǎn)品質(zhì)量對金屬的后期應(yīng)用效果影響明顯。為了提高冶金設(shè)備的運行狀態(tài)與實際需求之間的契合度，提高金屬的冶煉質(zhì)量，將電氣工程自動化技術(shù)應(yīng)用于該行業(yè)已經(jīng)成為了一種整體趨勢。與人工生產(chǎn)相比，在自動化技術(shù)的支持下，不僅生產(chǎn)效率大幅提升，生產(chǎn)質(zhì)量也得到了良好改善。

本文對電氣工程自動化技術(shù)在冶煉行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展進行了研究，通過分析電氣工程自動化技術(shù)在冶金行業(yè)中的價值體現(xiàn)，對其未來的發(fā)展前景作出了客觀研究。通過本文，以期為冶金行業(yè)的自動化發(fā)展以及自動化技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新提供借鑒價值。

1 電氣工程自動化在冶金中的應(yīng)用

1.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動化監(jiān)測

冶金行業(yè)主要是利用礦產(chǎn)資源中不同金屬元素的熔點不同實現(xiàn)對目標元素的提取，在此過程中，對于溫度的控制是重中之重。在傳統(tǒng)方法中，對于溫度的監(jiān)控主要是通過定時采集的方式進行的，并且操作的危險性較高，采集到的數(shù)值準確性也相對較低[2]。但隨著電氣工程自動化技術(shù)的介入，可以通過傳感器實現(xiàn)對冶金工藝中任意時刻、任意位置溫度數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。一般情況下，傳感器作為冶金行業(yè)電氣自動化中的基礎(chǔ)儀器設(shè)備，主要安裝在生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)、外，通過在傳感器內(nèi)設(shè)置溫度檢測閾值范圍，實現(xiàn)對目標范圍環(huán)境參數(shù)的有效采集，借助傳輸裝置將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至主控裝置，主控裝置將接收到的信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)格式的數(shù)據(jù)結(jié)果，實現(xiàn)對實時狀態(tài)的監(jiān)測。

不僅如此，當監(jiān)測到的數(shù)據(jù)結(jié)果超出額定參數(shù)范圍時，可以通過將該異常情況反饋至控制中心，確保相關(guān)維修人員可以在第一時間發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，最大限度降低其帶來的損失[3]。除此之外，由于冶金行業(yè)屬于高危行業(yè)之一，各個環(huán)節(jié)均存在不同程度的安全隱患和危險源，這就在一定程度上加大了生產(chǎn)現(xiàn)場的危險系數(shù)。而自動化技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)對危險電氣電子設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)控，真正實現(xiàn)防患于未然[4]。目前，大多數(shù)冶金企業(yè)均已實現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動化預(yù)警監(jiān)測，并且在提高冶金生產(chǎn)安全水平方面取得了良好效果。表1是近5年來冶金行業(yè)安全事故的統(tǒng)計結(jié)果。

表1 冶金行業(yè)安全事故統(tǒng)計表

從表1中可以看出，近5年來冶金行業(yè)安全事故的數(shù)量呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢，到2019年基本已經(jīng)實現(xiàn)了對冶金行業(yè)生產(chǎn)安全的有效控制。結(jié)合冶金行業(yè)自動化程度的發(fā)展歷程，2019年我國冶金企業(yè)自動監(jiān)測技術(shù)的覆蓋率達到了95%以上，對應(yīng)的安全管控效果也達到了一定程度的最優(yōu)化。表明自動化技術(shù)在冶金行業(yè)的安全管理方面具有重要的應(yīng)用價值。

另一方面，冶金生產(chǎn)中環(huán)境溫度、助燃氣體流速、冶煉物質(zhì)黏度、冶煉環(huán)境壓強等都會直接影響最終產(chǎn)出金屬的雜質(zhì)含量，而這些指標都直接關(guān)系到最終的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，對生產(chǎn)過程中的實際運行參數(shù)進行有效控制是極為重要的?？刂频幕A(chǔ)是可靠的數(shù)據(jù)，通過自動化技術(shù)可以實現(xiàn)該目標：在高爐內(nèi)設(shè)置壓力傳感器，可以實現(xiàn)對高爐上部壓力值大小變化的有效采集，從而將這種變化轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流或者電壓值，并將該結(jié)果作為調(diào)控高爐上煤量、上煤速度的基礎(chǔ)，確保上煤量數(shù)據(jù)與高爐的狀態(tài)之間形成同步關(guān)系；借助主控裝置的操作反饋，將實時溫度數(shù)據(jù)控制在設(shè)置范圍之內(nèi)，從而為冶煉提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境。

1.2 生產(chǎn)過程自動化控制

在第二次工業(yè)革命的沖擊下，冶金行業(yè)的生產(chǎn)模式實現(xiàn)了翻天覆地的變化，而這種變化主要是電氣自動化技術(shù)帶來的，在自動化優(yōu)勢的推動下，新裝備、新工藝流程、新材料在冶金行業(yè)被廣泛使用，加速了企業(yè)生產(chǎn)模式的更新?lián)Q代。相對滯后的模擬控制系統(tǒng)逐漸被淘汰，更加智能化的DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)以及計算機控制系統(tǒng)成為主要控制手段，以集中控制為主體的生產(chǎn)方式也被分布控制的生產(chǎn)方式所替代。圖1為控制系統(tǒng)實現(xiàn)對冶金生產(chǎn)過程控制的模式圖。

圖1 生產(chǎn)過程控制機制示意圖

由圖1可以看出，在以太網(wǎng)工業(yè)化發(fā)展的環(huán)境下，控制系統(tǒng)可以根據(jù)接收到的生產(chǎn)環(huán)境狀態(tài)參數(shù)對相應(yīng)的設(shè)備運行參數(shù)進行調(diào)節(jié)控制，并結(jié)合人工智能強大的數(shù)據(jù)分析能力，計算出最優(yōu)的控制方式，利用傳輸裝置將指令信息發(fā)送至生產(chǎn)現(xiàn)場，減少大量人力資源的應(yīng)用。一方面降低了人力成本，另一方面也可以有效提高生產(chǎn)的效率，極大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量，改善企業(yè)綜合效益。

2 電氣工程自動化技術(shù)的發(fā)展分析

電氣工程自動化技術(shù)已經(jīng)在冶金行業(yè)取得了良好的應(yīng)用效果。但無論是從行業(yè)發(fā)展角度，還是從產(chǎn)品需求角度，未來電氣工程自動化技術(shù)的發(fā)展需要展現(xiàn)出更高的應(yīng)用價值，這也是實現(xiàn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。為此，積極促進電氣自動化技術(shù)的優(yōu)化升級發(fā)展是十分必要的。究其根本，自動化技術(shù)發(fā)展的目標是進一步降低生產(chǎn)風(fēng)險，同時不斷提高資源的有效利用率。從某種意義上來講，電氣工程自動化技術(shù)是助力冶金行業(yè)實現(xiàn)發(fā)展目標的重要因素。以此為基礎(chǔ)，本文從以下幾個方面研究了電氣自動化技術(shù)未來發(fā)展的主要方向，其主要思路如圖2所示。

圖2 電氣工程自動化技術(shù)發(fā)展方向

2.1 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

互聯(lián)網(wǎng)強大的信息處理能力已經(jīng)在各行各業(yè)均得到了展現(xiàn)，未來電氣工程自動化技術(shù)可以充分利用這一優(yōu)勢，提高對冶金行業(yè)產(chǎn)品整個流程的精準控制[5]。通過加強監(jiān)控系統(tǒng)的功能，利用遠程操控實現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)的個性化采集。除此之外，也可以利用生產(chǎn)現(xiàn)場電氣元件的狀態(tài)參數(shù)，對數(shù)據(jù)采集模塊、現(xiàn)場檢測儀表等相關(guān)的運行狀態(tài)進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。借助網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)的計算能力，對無人值守狀態(tài)下的故障進行及時診斷。

2.2 可編程化發(fā)展

面對多樣化的市場需求，冶金企業(yè)勢必也會出現(xiàn)多樣化發(fā)展，這就對自動化技術(shù)在不同環(huán)境中的適配性提出了更高的要求。為了適應(yīng)這種變化，將計算機編程技術(shù)應(yīng)用到電氣自動化管理之中，對技術(shù)中心的相關(guān)內(nèi)容進行可設(shè)置管理，以此降低其在使用過程中的限制[6]。為此，可以積極探索集成電路的應(yīng)用，通過人機交互的方式使技術(shù)與實際應(yīng)用環(huán)境之間建立契合關(guān)系，從而更好滿足冶金行業(yè)需求。

3 結(jié)語

冶金行業(yè)的不斷發(fā)展決定了其對基礎(chǔ)原料的要求不斷提高，冶金行業(yè)在提升自身生產(chǎn)效率的同時，也需要在確保安全生產(chǎn)的前提下對生產(chǎn)質(zhì)量作出優(yōu)化。自動化技術(shù)的應(yīng)用不僅實現(xiàn)了對冶煉過程中有關(guān)狀態(tài)參數(shù)的有效監(jiān)測，同時，也為生產(chǎn)操作的執(zhí)行和調(diào)整提供了重要指導(dǎo)依據(jù)。本文對電氣工程自動化技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展進行研究，明確了其在冶金行業(yè)的重要價值體現(xiàn)，同時基于冶金行業(yè)發(fā)展需求，其未來有著良好的發(fā)展趨勢。