淺談濟(jì)鋼工業(yè)自動化應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向
2.1 基礎(chǔ)自動化已經(jīng)普及
濟(jì)鋼在原料、燒結(jié)、煉焦、煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼等主要生產(chǎn)工序和流程中普及了基礎(chǔ)自動化。基礎(chǔ)自動化由各種電子、液壓、氣動控制裝置組成,承擔(dān)各種生產(chǎn)工藝參數(shù)的計(jì)量檢測和設(shè)備控制。基礎(chǔ)自動化級普遍采用各種可編程控制器(PLC)、集散控制系統(tǒng)(DCS)和成套工業(yè)控制機(jī),對設(shè)備級的控制發(fā)揮重要作用。
2.2 生產(chǎn)過程控制自動化已廣泛采用
過程計(jì)算控制系統(tǒng)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證生產(chǎn)過程優(yōu)化控制的重要環(huán)節(jié),一般由過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成,包括生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)、工藝控制數(shù)學(xué)模型和人工智能等技術(shù)的應(yīng)用。大量數(shù)學(xué)模型和人工智能技術(shù),如模糊控制、專家系統(tǒng)和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等被廣泛應(yīng)用。高爐冶煉專家系統(tǒng)、采用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的連鑄漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)、均熱爐模糊控制系統(tǒng)、鋼板軋制自學(xué)習(xí)智能化控制系統(tǒng)等在濟(jì)鋼各個(gè)工序的應(yīng)用,已經(jīng)取得重大成果和經(jīng)濟(jì)效益,目前正在向深層次功能應(yīng)用開發(fā)。由于引進(jìn)一批能夠生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的冷熱軋系統(tǒng)及配套的自動化控制系統(tǒng),使軋鋼系統(tǒng)的過程控制自動化程度提高幅度zui大。
2.3 車間管理級自動化得到推廣
車間管理級或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(UES)近年來在濟(jì)鋼得到部分推廣,已經(jīng)有部分項(xiàng)目在新建或改造生產(chǎn)線的同時(shí),引進(jìn)*技術(shù)開發(fā)系統(tǒng),這些系統(tǒng)將在2006年內(nèi)陸續(xù)投入運(yùn)行。
車間管理級(L3)或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)主要由區(qū)域管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成在線作業(yè)計(jì)劃和生產(chǎn)調(diào)度管理、質(zhì)量跟蹤控制等許多功能。這一級系統(tǒng)在企業(yè)信息化架構(gòu)中的位置和重要作用是*的,只有實(shí)現(xiàn)它們,才能使控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對接和系統(tǒng)集成,生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)和生產(chǎn)指令才能順暢的上傳和下達(dá),實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)傳輸。
2.4 主要生產(chǎn)工序自動化現(xiàn)狀
(1)原料系統(tǒng)。原料系統(tǒng)自動化包括對進(jìn)廠的原料卸裝、儲存、配料、混勻、輸送、除塵等幾個(gè)部分的自動控制和管理。濟(jì)鋼實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動化級(L1),達(dá)到了過程自動化級(L2)。
(2)燒結(jié)系統(tǒng)。燒結(jié)系統(tǒng)自動化包括對燒結(jié)的原料儲存、配料,混合燒結(jié)和冷卻等幾個(gè)部分的計(jì)量檢測、自動控制和管理。濟(jì)鋼320m2燒結(jié)引進(jìn)了芬蘭的專家系統(tǒng)應(yīng)用于過程控制自動化中,實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動化級(L1)及過程自動化級(L2)。
(3)焦?fàn)t系統(tǒng)。焦?fàn)t系統(tǒng)自動化是指在焦?fàn)t本體、化產(chǎn)回收、煤氣處理、原煤及焦炭輸送等主要工藝部位的自動化控制系統(tǒng)。焦?fàn)t系統(tǒng)自動化主要是改善操作、穩(wěn)定爐況、提高質(zhì)量(焦炭和煤氣)、增加產(chǎn)量、延長焦?fàn)t壽命。濟(jì)鋼新建的6#、7#焦?fàn)t全部配置了基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)(L1),部分實(shí)現(xiàn)了過程自動化(L2)。
(4)煉鐵系統(tǒng)。煉鐵系統(tǒng)自動化是指在高爐本體、熱風(fēng)爐、上料、鼓風(fēng)、煤氣處理、水循環(huán)、鐵渣輸送等主要工藝部位的自動化控制系統(tǒng)。煉鐵系統(tǒng)自動化主要是改善操作、穩(wěn)定爐況、提高質(zhì)量、增加產(chǎn)量、降低能耗、延長爐體壽命。濟(jì)鋼在新建3座1750m3高爐、2座350m3高爐煉鐵系統(tǒng)中,全部配置了基礎(chǔ)自動化系統(tǒng),自動化的比重達(dá)到100%;3座1750m3高爐實(shí)現(xiàn)了過程自動化,3號1750m3高爐上配置了*的高爐冶煉專家系統(tǒng)。煉鐵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動化級(L1),過程自動化級(L2)和部分車間管理級(L3)。
(5)煉鋼系統(tǒng)。煉鋼系統(tǒng)自動化可以改善操作、延長爐齡,是提高鋼產(chǎn)量、保證鋼水質(zhì)量、縮短冶煉時(shí)間、降低能源消耗的重要手段。濟(jì)鋼第三煉鋼廠自動化包括基礎(chǔ)自動化級(L1)及過程自動化級(L2)。
(6)連鑄系統(tǒng)。連鑄系統(tǒng)自動化能夠改善鑄坯質(zhì)量、提高產(chǎn)量、增加金屬收得率和提高連鑄比,應(yīng)用人工智能控制的方法,加強(qiáng)對連鑄質(zhì)量的預(yù)報(bào)和控制。濟(jì)鋼第三煉鋼廠1#~3#連鑄機(jī)均實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動化級(L1),過程自動化級(L2)和局部車間管理級 (L3)。
(7)軋鋼系統(tǒng)。隨著軋鋼生產(chǎn)向大型化、高速化、精密化、連續(xù)化方向發(fā)展,軋鋼生產(chǎn)對自動化裝備的要求比其它生產(chǎn)工序高,自動化系統(tǒng)和自動化裝備的水平對zui終產(chǎn)品的質(zhì)量影響也zui大。因此,軋鋼系統(tǒng)中采用的自動化設(shè)備和系統(tǒng)比較多,各級自動化控制程度也比較高,是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)自動化技術(shù)應(yīng)用zui集中的地方。
由于自動化控制技術(shù)的發(fā)展,濟(jì)鋼中厚板、中板、小型材軋制、薄板坯連鑄連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制范圍擴(kuò)大,產(chǎn)品厚度越來越薄,軋制速度越來越高,對板形控制、自由軋制以及層流冷卻等都有要求。因此,必須加強(qiáng)第三級生產(chǎn)控制以協(xié)調(diào)煉鋼、連鑄和熱軋的生產(chǎn),保證100%的板坯熱裝熱送。在熱冷軋寬帶鋼的軋制工藝、軋機(jī)形式和控制技術(shù)等方面均采用了一系列新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動化級(L1)、過程自動化級(L2)及車間管理級(L3)或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(UES)。
(8)豎爐、石灰窯、方坯、彩涂等其它系統(tǒng)。14m2、16m2豎爐是濟(jì)鋼設(shè)計(jì)院具有自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)計(jì)產(chǎn)品,其自動化設(shè)計(jì)亦由濟(jì)鋼設(shè)計(jì)院完成,石灰窯、方坯連鑄等自動化設(shè)計(jì)亦由其獨(dú)立完成,基礎(chǔ)自動化級(L1)成熟完善,推廣前景很大。
3 濟(jì)鋼工業(yè)自動化應(yīng)用技術(shù)的薄弱環(huán)節(jié)
濟(jì)鋼工業(yè)自動化技術(shù)雖然有了長足的發(fā)展和廣泛普及,但對于非主體工序的輔助生產(chǎn)系統(tǒng)及主體工藝配套設(shè)施,存在發(fā)展不平衡、檔次參差不齊、投資不到位等問題,是穩(wěn)定安全生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。這與濟(jì)鋼發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)品種質(zhì)量,進(jìn)行清潔生產(chǎn)和建立綠色冶金的目標(biāo)很不協(xié)調(diào)。主要存在以下方面:
3.1 電力系統(tǒng)綜合自動化發(fā)展滯后
濟(jì)鋼現(xiàn)有總降壓及區(qū)域變電所已實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)及后臺監(jiān)控,但沒有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)連網(wǎng)、集中操作,存在值班人員多、事故預(yù)報(bào)率底、處理不及時(shí)等。由于自動化水平不高,電力安全運(yùn)行難以保證,從過去發(fā)生停電事故分析可以看出,濟(jì)鋼電力自動化落后于電力行業(yè)發(fā)展。今后必須加大在電力自動化的投入,實(shí)現(xiàn)真正無人值守變電所,測控管(三遙)一體的電力調(diào)度系統(tǒng)。
3.2 輔助生產(chǎn)系統(tǒng)自動化技術(shù)落后
焦化系統(tǒng)、煤氣供應(yīng)設(shè)施、制氧機(jī)等輔助設(shè)施自動化水平不高,設(shè)備集中監(jiān)控、自動操作、數(shù)據(jù)信息上傳與數(shù)據(jù)管理等較鋼鐵主體工藝落后,與濟(jì)鋼信息化建設(shè)、能源管理、生產(chǎn)統(tǒng)一調(diào)度不相適應(yīng)。
3.3 除塵環(huán)保設(shè)施自動化技術(shù)發(fā)展不平衡
為保護(hù)環(huán)境,濟(jì)鋼在清潔化生產(chǎn)方面做了大量工作,尤其是近幾年在除塵方面投入了大批資金。但各除塵項(xiàng)目單獨(dú)建設(shè),自動化設(shè)備一般由廠家配套,因各廠家技術(shù)水平不一,造成所帶自動化設(shè)備檔次底、選型亂,與之配套的自動化軟件開放性、安全性、互連性差;在線分析檢測監(jiān)控技術(shù)、預(yù)報(bào)預(yù)測技術(shù)、事故跟蹤記錄技術(shù)多數(shù)不全。設(shè)備投入后,使用效果多達(dá)不到要求;通信困難、數(shù)據(jù)上網(wǎng)量有限,給生產(chǎn)管理造成極大不便。
3.4 節(jié)能降耗、循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目自動化水平定位低
濟(jì)鋼在節(jié)能降耗、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面走在了*,如污水經(jīng)處理后再循環(huán)利用,剩余煤氣發(fā)電、高爐余壓發(fā)電、煉鋼余熱發(fā)電等。但這些項(xiàng)目亦存在配套建設(shè)的工業(yè)自動化系統(tǒng)一般為基礎(chǔ)自動化級,對大量的能源數(shù)據(jù)沒有分析,無法進(jìn)行深入的整理挖掘,生產(chǎn)優(yōu)化率低、故障率高等。
3.5 三電結(jié)合性差、系統(tǒng)品牌雜
工業(yè)自動化的發(fā)展早已進(jìn)入三電合一的時(shí)期,但濟(jì)鋼由于歷史的原因和傳統(tǒng)習(xí)慣,在部分項(xiàng)目中三電未統(tǒng)一,給設(shè)計(jì)、調(diào)試、維護(hù)帶來了很多麻煩,容易出現(xiàn)問題。
濟(jì)鋼“十五”期間投資大、項(xiàng)目多,各項(xiàng)目在前期方案階段對工業(yè)自動化軟硬件定位不統(tǒng)一,各項(xiàng)目自動化設(shè)備廠家不一致,品牌較雜,生產(chǎn)維護(hù)困難,備品備件庫存量大,費(fèi)用增多。尤其工控軟件方面,基本是各家配各家自己的軟件,技術(shù)人員為使用要投入很大的精力去學(xué)習(xí)研究,造成嚴(yán)重的人力浪費(fèi)。
4 濟(jì)鋼工業(yè)自動化技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展方向
4.1 強(qiáng)化過程控制系統(tǒng)和生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)
濟(jì)鋼以品種質(zhì)量、效益zui大化為生產(chǎn)方針,主工藝線必須加強(qiáng)過程自動化的建設(shè),把*的控制理論和檢測手段用于鋼鐵材的生產(chǎn)控制,如在線仿真系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、預(yù)測控制、模糊控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等一系列控制新技術(shù)。同時(shí),為穩(wěn)定鋼材質(zhì)量、降低不合格率、滿足市場需要,要完善生產(chǎn)管理控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的故障診斷與預(yù)報(bào)、備品備件管理、優(yōu)化原料的結(jié)構(gòu)、能源介質(zhì)的合理供應(yīng),達(dá)到以銷定產(chǎn)。
4.2 基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)要注重性價(jià)比
濟(jì)鋼所采用的基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)軟硬件均是,如大型的PLC、DCS等,功能強(qiáng)大齊全,質(zhì)量好,價(jià)格相對高。目前,國內(nèi)各電氣廠家自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展,一批中小型PLC品牌,技術(shù)質(zhì)量日臻成熟,價(jià)格低廉,尤其在軟件開發(fā)和技術(shù)服務(wù)方面,表現(xiàn)出很強(qiáng)的競爭力。在項(xiàng)目投資上,品牌之間要考慮性價(jià)比,使自動化定位更準(zhǔn)確,投資更合理。
4.3 工業(yè)監(jiān)控軟件要統(tǒng)一
“十五”期間,濟(jì)鋼所上項(xiàng)目的工業(yè)監(jiān)控軟件基本上是跟硬件走,種類繁多,生產(chǎn)工序所用監(jiān)控軟件互不相同,少量項(xiàng)目采用了第三方產(chǎn)品,但數(shù)量少,整體效果不明顯。因此,“十一五”期間濟(jì)鋼在進(jìn)行技術(shù)改造過程中,工業(yè)監(jiān)控軟件應(yīng)以統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化為原則,變繁為簡,實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)的模塊化,提高應(yīng)用軟件的復(fù)用率。
4.4 大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
世界工業(yè)自動化生產(chǎn)廠家的競爭,促使自動化軟硬件更新?lián)Q代快,質(zhì)量性能達(dá)到了很高的程度,無論采用哪家產(chǎn)品,都能滿足冶金行業(yè)的工藝控制要求,但網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展方興未艾,特別在可靠性、安全性方面還存在較大差別,今后要重視網(wǎng)絡(luò)配置方案的優(yōu)化,對網(wǎng)絡(luò)物理層的構(gòu)建和通信軟件的選擇進(jìn)行研究,增強(qiáng)工業(yè)自動化系統(tǒng)安全性。
綜上所述,普及基礎(chǔ)自動化,大力發(fā)展生產(chǎn)過程自動化,注重生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)建設(shè),加快企業(yè)管理信息化的建設(shè)進(jìn)程,早日實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化、管控一體化的目標(biāo),仍然是濟(jì)鋼以后重要的發(fā)展目標(biāo)和艱巨任務(wù)
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