物理學(xué)論文-全國重點鋼鐵企業(yè)自動化現(xiàn)狀.doc

物理學(xué)論文-全國重點鋼鐵企業(yè)自動化現(xiàn)狀這次調(diào)查的主要內(nèi)容是重點鋼鐵企業(yè)主要生產(chǎn)工序的自動化基本狀況。諸如20m2以上燒結(jié)機的燒結(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，對上述這些系統(tǒng)中的基礎(chǔ)自動化、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、計算機等的數(shù)量，以及數(shù)學(xué)模型的數(shù)量做了統(tǒng)計。同時還調(diào)查了各生產(chǎn)裝備的自動化水平、主要計算機和控制設(shè)備的型號。調(diào)查的范圍包括65家鋼產(chǎn)量在百萬噸以上的重點鋼鐵企業(yè)，這些企業(yè)的自動化程度和水平基本上能夠代表全國鋼鐵行業(yè)的自動化的現(xiàn)狀。最后，分別對65家重點鋼鐵企業(yè)和其中寶鋼、鞍鋼、首鋼、武鋼、馬鋼、攀鋼、本鋼、唐鋼、包鋼、太鋼、邯鋼和濟鋼12大鋼自動化現(xiàn)狀進行了匯總對比，分析了燒結(jié)系統(tǒng)已配置有基礎(chǔ)自動化、過程自動化和生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的燒結(jié)機的臺車面積占所有企業(yè)臺車面積總和的比重；煉鐵系統(tǒng)已配置有基礎(chǔ)自動化、過程自動化和生產(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)自動化、過程自動化和生產(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，采用的是最簡單的認可方法，即只要配置了一臺自動化控制裝置或控制系統(tǒng)，就認可該裝備或系統(tǒng)初步具備了自動化的生產(chǎn)能力，對其自動化所應(yīng)用的具體功能內(nèi)容及其發(fā)揮的作用未做進一步調(diào)查。通過這樣初步的統(tǒng)計，計算出各主要生產(chǎn)裝備或工序采用自動化技術(shù)設(shè)備的比重，從而分析得出自動化的程度。從調(diào)查結(jié)果看，鋼鐵行業(yè)自動化技術(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)先國內(nèi)，有的已經(jīng)達到了國際先進水平，特別是有的已經(jīng)具有了自主知識產(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)成果獲得了國家級、省部級的大獎。之所以有這樣的結(jié)果，一是在經(jīng)濟全球化、市場國際化的大環(huán)境下，企業(yè)認識到自動化技術(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，就難于在激烈的國際國內(nèi)的市場競爭中占有一席之地；二是企業(yè)看到了自動化所產(chǎn)生的實實在在的效果，為企業(yè)帶來的巨大效益；三是企業(yè)在基建和技改項目上重視上自動化項目，肯于投資。進入20世紀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)用的推動下，鋼鐵工業(yè)向高精度、連續(xù)化、自動化、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：1.流程短、投資少、能耗低、效益高、適應(yīng)性強和環(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。信息技術(shù)、控制技術(shù)使檢測和執(zhí)行設(shè)備取代了傳統(tǒng)的人工操作，工藝參數(shù)的檢測方法和檢測儀表得到了高速發(fā)展；在現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)過程控制中，計算機技術(shù)的應(yīng)用已深入各個領(lǐng)域，傳統(tǒng)的計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)在各個工序的應(yīng)用已取得可喜成果和經(jīng)濟效益；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)備實現(xiàn)自動化的比重約為總生產(chǎn)能力的30%，其中過程自動化為13.3%，基礎(chǔ)自動化為16.7%。按煉鐵、煉鋼和軋鋼三項主要工藝設(shè)備統(tǒng)計，裝備了基礎(chǔ)自動化設(shè)備和其他自動化檢測裝置的大中型高爐，占煉鐵總能力的41%。配備了過程計算機的大型轉(zhuǎn)爐占煉鋼總能力的16.3%，而實現(xiàn)基礎(chǔ)自動化的大中型轉(zhuǎn)爐占煉鋼總能力的7.9%，大型主力軋機實現(xiàn)了過程自動化的占全國成品材軋制能力的17%。上述配備了過程計算機生產(chǎn)設(shè)備是技術(shù)發(fā)達國家20世紀7080年代初的水平?！鞍宋迤陂g，新建和改擴建的冶金大型工藝設(shè)備都已程度不同的裝備了過程計算機系統(tǒng)，各主要工序普遍提高了自動化的水平。如：煉鐵工序中，裝備了過程計算機的大型高爐生產(chǎn)能力占煉鐵總能力的比重達到19%；煉鋼工序中，實現(xiàn)了過程自動化的煉鋼能力占總能力的比重達到37%；連鑄自動化的比重也有了顯著提高；全國成品材軋制能力中過程自動化的比重達到20%。通過2003年的調(diào)查了解到，鋼鐵企業(yè)在“十五”期間內(nèi)新上或改造的自動化工程中，基礎(chǔ)自動化級已經(jīng)普及。在重要的生產(chǎn)工藝過程的控制自動化系統(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)改造項目建設(shè)的同時，加大投資力度，采用配套引進國外技術(shù)和裝備或選擇與國內(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化的水平。第三級的生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，作為近年國內(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，積極與國內(nèi)外合作伙伴共同研發(fā)或購買軟件平臺，加速建設(shè)。這一級系統(tǒng)的陸續(xù)投產(chǎn)運行，將會對鋼鐵企業(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)的自動化系統(tǒng)，瞄準了國內(nèi)外先進技術(shù)，力爭達到國際先進水平。下面，我們對截止到2003年6月，鋼鐵企業(yè)在主要生產(chǎn)工序中的基礎(chǔ)自動化、生產(chǎn)過程自動化、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)自動化的發(fā)展程度和水平分別予以分析和對比。1.基礎(chǔ)自動化已經(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)自動化。基礎(chǔ)自動化(一般稱為設(shè)備控制級)是生產(chǎn)過程自動化中最底層、最基礎(chǔ)的部分，由各種電子、液壓、氣動控制裝置組成，承擔各種生產(chǎn)工藝參數(shù)的計量檢測和設(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。它們對設(shè)備級的控制發(fā)揮重要作用。目前的應(yīng)用基本上可以達到94%以上。生產(chǎn)工藝控制愈復(fù)雜，基礎(chǔ)自動化的程度就愈高，高爐系統(tǒng)甚至接近100%，連鑄、軋鋼達到99%。我國重點鋼鐵企業(yè)共應(yīng)用PLC約7226臺套，DCS約1280臺套，工業(yè)控制機約4791臺套。見圖1。2.生產(chǎn)過程控制自動化有了提高過程計算控制系統(tǒng)即生產(chǎn)過程自動化是提高產(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)，般由過程控制計算機系統(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)等在這一級廣泛應(yīng)用。高爐爐況預(yù)報模型、軟熔帶推斷模型、爐料下降仿真模型、冷軋設(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)等在各個工序的應(yīng)用，已經(jīng)取得重大成果和經(jīng)濟效益，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)及配套的自動化控制系統(tǒng)，使得軋鋼系統(tǒng)的過程控制自動化程度提高幅度最大。見圖3。在生產(chǎn)控制自動化級中，配置的生產(chǎn)過程控制計算機系統(tǒng)以小型機為主，共2108臺套，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。由于受優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的開發(fā)及引進的模型的消化吸收滯后的制約，生產(chǎn)過程自動化仍有較大的發(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)配置過程控制計算機系統(tǒng)。3.車間管理級或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)受到關(guān)注車間管理級或生產(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，引進國內(nèi)外先進技術(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)投入運行。生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)主要由區(qū)域管理計算機系統(tǒng)完成在線作業(yè)計劃和生產(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不可或缺的，只有實現(xiàn)它們，才能使控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接和系統(tǒng)集成，生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)和生產(chǎn)指令才能順暢的上傳和下達，實現(xiàn)信息不落地傳輸。為了實現(xiàn)企業(yè)信息化，今后應(yīng)進一步認識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)了計算機局域網(wǎng)絡(luò)和少量的生產(chǎn)報表處理，大量的生產(chǎn)實際數(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)用的計算機共1502臺套。4.主要生產(chǎn)工序自動化現(xiàn)狀我們還可以通過以下各圖表顯示每個生產(chǎn)工序中各級自動化的現(xiàn)狀以及對比狀況。(1)燒結(jié)系統(tǒng)自動化燒結(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)和冷卻等幾個部分的計量檢測、自動控制和管理。從圖表中看出，在重點鋼鐵企業(yè)燒結(jié)系統(tǒng)中，20M2以上的燒結(jié)機的臺車總面積總計約15637平方米，已經(jīng)配置有基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的臺車面積達到94%以上，過程控制自動化居中，車間管理級或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)非常低。表1重點企業(yè)與12大鋼在燒結(jié)系統(tǒng)中各級自動化所占的比重總臺車面積基礎(chǔ)自動化級(L1)過程自動化級(L2)車間管理級或制造執(zhí)行系統(tǒng)(L3)(M2)臺車面積比重臺車面積比重臺車面積比重重點鋼鐵企業(yè)1563714768944469334433299191其中12大鋼9410876593154472475200(2)煉鐵系統(tǒng)自動化煉鐵系統(tǒng)自動化是指在高爐本體、熱風(fēng)爐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、降氏能耗、延長爐體壽命。在高爐煉鐵系統(tǒng)中，重點鋼鐵企業(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)自動化系統(tǒng)，自動化的比重達到100%。過程控制系統(tǒng)的自動化比重已經(jīng)超過50%以上，部分高爐上配置了國內(nèi)外先進的高爐冶煉專家系統(tǒng)等。表2重點企業(yè)與12大鋼在煉鐵系統(tǒng)中各級自動化所占的比重總?cè)莘e(M3)基礎(chǔ)自動化級)(L1)過程自動化級(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)自動化煉鋼系統(tǒng)的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。煉鋼自動化包括轉(zhuǎn)爐自動化和電爐自動化。表3重點企業(yè)與12大鋼在煉鋼系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐中各級自動化所占的比重轉(zhuǎn)爐總生產(chǎn)能力基礎(chǔ)自動化級(L1)過程自動化級(L2)車間管理級或生產(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重點企業(yè)與12大鋼在煉鋼系統(tǒng)電爐中各級自動化所占的比重電爐總生產(chǎn)能力基礎(chǔ)自動化級(L1)過程自動化級(L2)車間管理級或生產(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)能力比重重點鋼鐵企業(yè)2586250696.91%125748.61%51019.72%其中12大鋼821781951324629.96%10012