物理學(xué)論文-全國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)狀.doc

物理學(xué)論文-全國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)狀這次調(diào)查的主要內(nèi)容是重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)主要生產(chǎn)工序的自動(dòng)化基本狀況。諸如20m2以上燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)系統(tǒng)、300m3以上高爐的煉鐵系統(tǒng)、30噸以上轉(zhuǎn)爐和25噸以上電爐和連鑄的煉鋼系統(tǒng)、管帶線熱冷軋的軋鋼系統(tǒng)，以及涂鍍及其他深加工系統(tǒng)的配置和應(yīng)用情況，對(duì)上述這些系統(tǒng)中的基礎(chǔ)自動(dòng)化、生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)、車間管理或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)中應(yīng)用的可編程控制器、集散控制系統(tǒng)、工控機(jī)、計(jì)算機(jī)等的數(shù)量，以及數(shù)學(xué)模型的數(shù)量做了統(tǒng)計(jì)。同時(shí)還調(diào)查了各生產(chǎn)裝備的自動(dòng)化水平、主要計(jì)算機(jī)和控制設(shè)備的型號(hào)。調(diào)查的范圍包括65家鋼產(chǎn)量在百萬噸以上的重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)，這些企業(yè)的自動(dòng)化程度和水平基本上能夠代表全國(guó)鋼鐵行業(yè)的自動(dòng)化的現(xiàn)狀。最后，分別對(duì)65家重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)和其中寶鋼、鞍鋼、首鋼、武鋼、馬鋼、攀鋼、本鋼、唐鋼、包鋼、太鋼、邯鋼和濟(jì)鋼12大鋼自動(dòng)化現(xiàn)狀進(jìn)行了匯總對(duì)比，分析了燒結(jié)系統(tǒng)已配置有基礎(chǔ)自動(dòng)化、過程自動(dòng)化和生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的燒結(jié)機(jī)的臺(tái)車面積占所有企業(yè)臺(tái)車面積總和的比重；煉鐵系統(tǒng)已配置有基礎(chǔ)自動(dòng)化、過程自動(dòng)化和生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的高爐容量分別占所有企業(yè)高爐總?cè)萘康谋戎?；煉鋼、連鑄、軋鋼系統(tǒng)已配置有基礎(chǔ)自動(dòng)化、過程自動(dòng)化和生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的裝備或生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力分別占所有企業(yè)生產(chǎn)能力總和的比重。在分析過程中，采用的是最簡(jiǎn)單的認(rèn)可方法，即只要配置了一臺(tái)自動(dòng)化控制裝置或控制系統(tǒng)，就認(rèn)可該裝備或系統(tǒng)初步具備了自動(dòng)化的生產(chǎn)能力，對(duì)其自動(dòng)化所應(yīng)用的具體功能內(nèi)容及其發(fā)揮的作用未做進(jìn)一步調(diào)查。通過這樣初步的統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出各主要生產(chǎn)裝備或工序采用自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備的比重，從而分析得出自動(dòng)化的程度。從調(diào)查結(jié)果看，鋼鐵行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，水平得到顯著提高，有的已經(jīng)領(lǐng)先國(guó)內(nèi)，有的已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，特別是有的已經(jīng)具有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并形成了產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用，這些技術(shù)成果獲得了國(guó)家級(jí)、省部級(jí)的大獎(jiǎng)。之所以有這樣的結(jié)果，一是在經(jīng)濟(jì)全球化、市場(chǎng)國(guó)際化的大環(huán)境下，企業(yè)認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化技術(shù)在企業(yè)發(fā)展中的重要作用，不采用新技術(shù)搞自動(dòng)化，就難于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，就難于在激烈的國(guó)際國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地；二是企業(yè)看到了自動(dòng)化所產(chǎn)生的實(shí)實(shí)在在的效果，為企業(yè)帶來的巨大效益；三是企業(yè)在基建和技改項(xiàng)目上重視上自動(dòng)化項(xiàng)目，肯于投資。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，在信息技術(shù)和控制技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用的推動(dòng)下，鋼鐵工業(yè)向高精度、連續(xù)化、自動(dòng)化、高效化快速發(fā)展，使鋼鐵生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品和技術(shù)裝備呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)：1.流程短、投資少、能耗低、效益高、適應(yīng)性強(qiáng)和環(huán)境污染少的新技術(shù)、新工藝被不斷應(yīng)用；2.提高產(chǎn)品的外形尺寸精度、改進(jìn)表面形貌和改善內(nèi)部質(zhì)量的技術(shù)受到重視；3.生產(chǎn)技術(shù)裝備向大型化、現(xiàn)代化、連續(xù)化邁進(jìn)。信息技術(shù)、控制技術(shù)使檢測(cè)和執(zhí)行設(shè)備取代了傳統(tǒng)的人工操作，工藝參數(shù)的檢測(cè)方法和檢測(cè)儀表得到了高速發(fā)展；在現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)過程控制中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已深入各個(gè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的計(jì)電儀功能劃分不再明顯；仿真技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中日益廣泛應(yīng)用，不僅用于控制系統(tǒng)的培訓(xùn)和新工藝、新控制方法的研究，而且易于模擬生產(chǎn)設(shè)備調(diào)試，指導(dǎo)生產(chǎn)和參與生產(chǎn)；人工智能技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，包括模糊控制、專家系統(tǒng)和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)工序的應(yīng)用已取得可喜成果和經(jīng)濟(jì)效益；可視化技術(shù)和監(jiān)控系統(tǒng)為無人化工廠提供了條件：從現(xiàn)場(chǎng)總線到車間網(wǎng)、工廠網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)的綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成了企業(yè)的信息高速公路。根據(jù)有關(guān)資料，“七五”末，大中型設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的比重約為總生產(chǎn)能力的30%，其中過程自動(dòng)化為13.3%，基礎(chǔ)自動(dòng)化為16.7%。按煉鐵、煉鋼和軋鋼三項(xiàng)主要工藝設(shè)備統(tǒng)計(jì)，裝備了基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備和其他自動(dòng)化檢測(cè)裝置的大中型高爐，占煉鐵總能力的41%。配備了過程計(jì)算機(jī)的大型轉(zhuǎn)爐占煉鋼總能力的16.3%，而實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)自動(dòng)化的大中型轉(zhuǎn)爐占煉鋼總能力的7.9%，大型主力軋機(jī)實(shí)現(xiàn)了過程自動(dòng)化的占全國(guó)成品材軋制能力的17%。上述配備了過程計(jì)算機(jī)生產(chǎn)設(shè)備是技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)7080年代初的水平?！鞍宋迤陂g，新建和改擴(kuò)建的冶金大型工藝設(shè)備都已程度不同的裝備了過程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，各主要工序普遍提高了自動(dòng)化的水平。如：煉鐵工序中，裝備了過程計(jì)算機(jī)的大型高爐生產(chǎn)能力占煉鐵總能力的比重達(dá)到19%；煉鋼工序中，實(shí)現(xiàn)了過程自動(dòng)化的煉鋼能力占總能力的比重達(dá)到37%；連鑄自動(dòng)化的比重也有了顯著提高；全國(guó)成品材軋制能力中過程自動(dòng)化的比重達(dá)到20%。通過2003年的調(diào)查了解到，鋼鐵企業(yè)在“十五”期間內(nèi)新上或改造的自動(dòng)化工程中，基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)已經(jīng)普及。在重要的生產(chǎn)工藝過程的控制自動(dòng)化系統(tǒng)得到了企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)決策層的高度重視，在新建和技術(shù)改造項(xiàng)目建設(shè)的同時(shí)，加大投資力度，采用配套引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和裝備或選擇與國(guó)內(nèi)科研部門聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)相結(jié)合的道路，大大提高了生產(chǎn)過程的控制能力，提高了過程控制自動(dòng)化的水平。第三級(jí)的生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，作為近年國(guó)內(nèi)外重要的生產(chǎn)管理控制技術(shù)以其所產(chǎn)生的關(guān)鍵作用，已經(jīng)被許多企業(yè)所接受。在一些新建的生產(chǎn)流程線上，積極與國(guó)內(nèi)外合作伙伴共同研發(fā)或購(gòu)買軟件平臺(tái)，加速建設(shè)。這一級(jí)系統(tǒng)的陸續(xù)投產(chǎn)運(yùn)行，將會(huì)對(duì)鋼鐵企業(yè)產(chǎn)銷一體、管控銜接、信息暢通的信息化起到至關(guān)重要的作用。新建設(shè)的自動(dòng)化系統(tǒng)，瞄準(zhǔn)了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，力爭(zhēng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。下面，我們對(duì)截止到2003年6月，鋼鐵企業(yè)在主要生產(chǎn)工序中的基礎(chǔ)自動(dòng)化、生產(chǎn)過程自動(dòng)化、車間管理或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀、鋼鐵企業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展程度和水平分別予以分析和對(duì)比。1.基礎(chǔ)自動(dòng)化已經(jīng)普及在鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼等主要生產(chǎn)工序和流程中基本上普及了基礎(chǔ)自動(dòng)化?；A(chǔ)自動(dòng)化(一般稱為設(shè)備控制級(jí))是生產(chǎn)過程自動(dòng)化中最底層、最基礎(chǔ)的部分，由各種電子、液壓、氣動(dòng)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(cè)和設(shè)備控制?；A(chǔ)自動(dòng)化級(jí)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)。它們對(duì)設(shè)備級(jí)的控制發(fā)揮重要作用。目前的應(yīng)用基本上可以達(dá)到94%以上。生產(chǎn)工藝控制愈復(fù)雜，基礎(chǔ)自動(dòng)化的程度就愈高，高爐系統(tǒng)甚至接近100%，連鑄、軋鋼達(dá)到99%。我國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)共應(yīng)用PLC約7226臺(tái)套，DCS約1280臺(tái)套，工業(yè)控制機(jī)約4791臺(tái)套。見圖1。2.生產(chǎn)過程控制自動(dòng)化有了提高過程計(jì)算控制系統(tǒng)即生產(chǎn)過程自動(dòng)化是提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證生產(chǎn)過程優(yōu)化控制的重要的環(huán)節(jié)，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。近年來，生產(chǎn)過程控制自動(dòng)化有了一定的發(fā)展，較“七五”、“八五”期間有很大增加，見圖2。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)等在這一級(jí)廣泛應(yīng)用。高爐爐況預(yù)報(bào)模型、軟熔帶推斷模型、爐料下降仿真模型、冷軋?jiān)O(shè)定模型等等，還有高爐冶煉專家系統(tǒng)、基于模糊控制的電弧爐電極提升系統(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)、鋼板冷卻智能化控制系統(tǒng)等在各個(gè)工序的應(yīng)用，已經(jīng)取得重大成果和經(jīng)濟(jì)效益，目前正在向多種技術(shù)的混合系統(tǒng)發(fā)展。由于引進(jìn)或改造了一批能夠生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的冷熱軋系統(tǒng)及配套的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，使得軋鋼系統(tǒng)的過程控制自動(dòng)化程度提高幅度最大。見圖3。在生產(chǎn)控制自動(dòng)化級(jí)中，配置的生產(chǎn)過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以小型機(jī)為主，共2108臺(tái)套，應(yīng)用的控制優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和人工智能軟件系統(tǒng)共1066個(gè)。由于受優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的開發(fā)及引進(jìn)的模型的消化吸收滯后的制約，生產(chǎn)過程自動(dòng)化仍有較大的發(fā)展空間。在“十五”期間乃至今后一些年里，在新建和改造的大中型設(shè)備上應(yīng)配置過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。3.車間管理級(jí)或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)受到關(guān)注車間管理級(jí)或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(UES)近年來得到鋼鐵企業(yè)的普遍關(guān)注，已經(jīng)有部分企業(yè)在新建或改造生產(chǎn)線的同時(shí)，引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)開發(fā)生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在一兩年內(nèi)將陸續(xù)投入運(yùn)行。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(jí)系統(tǒng)在企業(yè)信息化架構(gòu)中的位置和重要作用是不可或缺的，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(duì)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)信息不落地傳輸。為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化，今后應(yīng)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)它的重要性并努力發(fā)展之。根據(jù)圖4我們可以看出，這一級(jí)的應(yīng)用才剛剛起步，應(yīng)用的水平還較低，許多地方僅僅是在車間或廠內(nèi)建設(shè)了計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)和少量的生產(chǎn)報(bào)表處理，大量的生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)通過人工輸入。車間管理或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)用的計(jì)算機(jī)共1502臺(tái)套。4.主要生產(chǎn)工序自動(dòng)化現(xiàn)狀我們還可以通過以下各圖表顯示每個(gè)生產(chǎn)工序中各級(jí)自動(dòng)化的現(xiàn)狀以及對(duì)比狀況。(1)燒結(jié)系統(tǒng)自動(dòng)化燒結(jié)系統(tǒng)自動(dòng)化包括對(duì)燒結(jié)的原料儲(chǔ)存、配料，混合燒結(jié)和冷卻等幾個(gè)部分的計(jì)量檢測(cè)、自動(dòng)控制和管理。從圖表中看出，在重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)系統(tǒng)中，20M2以上的燒結(jié)機(jī)的臺(tái)車總面積總計(jì)約15637平方米，已經(jīng)配置有基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的臺(tái)車面積達(dá)到94%以上，過程控制自動(dòng)化居中，車間管理級(jí)或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)非常低。表1重點(diǎn)企業(yè)與12大鋼在燒結(jié)系統(tǒng)中各級(jí)自動(dòng)化所占的比重總臺(tái)車面積基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)(L1)過程自動(dòng)化級(jí)(L2)車間管理級(jí)或制造執(zhí)行系統(tǒng)(L3)(M2)臺(tái)車面積比重臺(tái)車面積比重臺(tái)車面積比重重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)1563714768944469334433299191其中12大鋼9410876593154472475200(2)煉鐵系統(tǒng)自動(dòng)化煉鐵系統(tǒng)自動(dòng)化是指在高爐本體、熱風(fēng)爐等主要工藝部位的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。煉鐵系統(tǒng)自動(dòng)化主要是改善操作、穩(wěn)定爐況、提高質(zhì)量、增加產(chǎn)量、降氏能耗、延長(zhǎng)爐體壽命。在高爐煉鐵系統(tǒng)中，重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)300m3以上的高爐總?cè)莘e為159228立方米，并且全部配置了基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)，自動(dòng)化的比重達(dá)到100%。過程控制系統(tǒng)的自動(dòng)化比重已經(jīng)超過50%以上，部分高爐上配置了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的高爐冶煉專家系統(tǒng)等。表2重點(diǎn)企業(yè)與12大鋼在煉鐵系統(tǒng)中各級(jí)自動(dòng)化所占的比重總?cè)莘e(M3)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí))(L1)過程自動(dòng)化級(jí)(L2)車間管理或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(L3)容積比重容積比重容積比重重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)159228159228100.00%8541353.64%50003.14%其中12大鋼8896088960100.00%5478761.59%41004.16%(3)煉鋼系統(tǒng)自動(dòng)化煉鋼系統(tǒng)的自動(dòng)化可以改善操作、延長(zhǎng)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、提高一次拉碳命中率的重要手段。煉鋼自動(dòng)化包括轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化和電爐自動(dòng)化。表3重點(diǎn)企業(yè)與12大鋼在煉鋼系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐中各級(jí)自動(dòng)化所占的比重轉(zhuǎn)爐總生產(chǎn)能力基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)(L1)過程自動(dòng)化級(jí)(L2)車間管理級(jí)或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(L3)(萬噸年)年生產(chǎn)能力比重年生產(chǎn)能力比重年生產(chǎn)能力比重重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)125761201195.51%696455.37%320025.45%其中12大鋼63006300100.00%442570.24%273043.33%表4重點(diǎn)企業(yè)與12大鋼在煉鋼系統(tǒng)電爐中各級(jí)自動(dòng)化所占的比重電爐總生產(chǎn)能力基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)(L1)過程自動(dòng)化級(jí)(L2)車間管理級(jí)或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(L3)(萬噸年)年生產(chǎn)能力比重年生產(chǎn)能力比重年生產(chǎn)能力比重重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)2586250696.91%125748.61%51019.72%其中12大鋼821781951324629.96%10012