前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的自動化儀表在鋼鐵工業中應用，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：本文針對自動化儀表在鋼鐵工業中的應用與發展進行討論,并說明了自動化儀表的應用對鋼鐵工業發展所具有的重要意義,分別從智能控制IC技術、開放式控制OCS技術、分布式控制DCS技術、集成式CIMS技術等幾個方面,詳細闡述了自動化儀表在鋼鐵工業中具體應用的實現,最后展望了自動化儀表在鋼鐵工業中的發展趨勢,以期為鋼鐵工業同行提供相關參考。
關鍵詞：自動化儀表;鋼鐵工業;工業自動化;發展趨勢
隨著社會經濟和科學技術的進步與發展，社會各個領域加大了對鋼鐵工業的關注程度，并開始積極探索自動化儀表在鋼鐵工業領域的應用。鋼鐵工業在科學技術的助力下，逐漸開始步入了自動化控制階段，自動化儀表設備的使用，不僅有利于提高生產效率，而且有助于監督和管理各項生產活動，保障各項生產的安全性。研究和分析自動化儀表在鋼鐵工業中的應用，并預測未來自動化儀表的發展趨勢，對于其在鋼鐵行業中的發展有深遠意義。
一、鋼鐵工業自動化概述
(一)鋼鐵工業自動化特征
鋼鐵工業自動化在提升生產效率、減少能源消耗以及改善產品質量方面起著重要作用。鋼鐵工業自動化特征主要體現在：第一，檢測儀表具有耐高溫屬性，同時還能在震動和粉塵環境內工作；第二，可以進行復雜周密的控制；第三，生產過程為連續與順序控制相結合的批量生產；第四，具有較強的靈活性和適應性。
(二)自動化儀表的基本組成
自動化儀表指的是用來測量、計算物理量、物性參數等的設備。比如壓力表、顯微鏡等都屬于儀器儀表。自動化儀表具有自動控制、數據處理以及信號傳遞等功能，同時還能改善和拓展人的官能。一些儀器儀表可以測量到人的感官所無法感受到的物理量，比如磁強針等。通常情況下，自動化儀表由傳感器、變送器、顯示器三個部門組成。傳感器可以借助信號來檢測模擬量，變送器可以將模擬信號轉變為一定范圍的電流信號，并且將其傳送至可編程序控制器中。顯示器可以直接顯示測量結果，用自動化儀表進行監測，不僅測量精準，及時清晰的顯示測量結果，而且操作起來非常簡單。正是由于自動化儀表的這些優勢，使其能夠在工業生產中的得到普遍應用。自動化儀表內自帶微機接口，是自動化控制系統的關鍵部分，在自動化控制系統中起著重要作用。常見的自動化儀表有溫度儀表、流量儀表以及壓力儀表等。
(三)自動化儀表在鋼鐵工業中的應用意義
信息時代背景下，網絡技術、自動化儀表等快速發展，對工業自動化生產和管理有重要推動作用，促使鋼鐵行業進入到新的發展階段。2011年至2015年期間，我國儀表市場發展快速，擁有廣闊的應用領域，儀器儀表應用較為迫切的領域包括鋼鐵、電力、煤炭化工等行業。這些工業的新建工程項目比較多、規模比較大，對自動化儀器設備的應用需求相對較大，在生產經營中，不僅要配備大量的自動化儀表與控制系統，而且還要進行技術改造，需要替換大量的舊型儀表。經過幾十年的發展，自動化儀表從最初的氣動轉變為電動，從現場控制轉變為中央控制室控制。隨著科學技術和自動化儀表的發展，鋼鐵工業生產逐漸實現了自動化，并且不斷邁向新高度。由此可見，自動化儀表的應用對鋼鐵工業發展有著重要意義。如圖1所示。首先，自動化儀表的應用有助于提升鋼鐵行業的生產管理效率。在鋼鐵工業中，應用自動化儀表能夠更好的控制生產活動的各個環節，而且自動化儀表向電動方向轉化，促使鋼鐵工業生產質量和生產效率的提升，推動鋼鐵工業走向自動化和智能化。其次，自動化儀表的應用有助于提升鋼鐵行業的標準化水平。在鋼鐵工業中應用自動化儀表，可以檢測鋼鐵生產質量，及時發現和剔除不符合生產標準要求的產品，在提高鋼鐵生產質量的同時，還能夠促使鋼鐵行業更加標準化和規范化。最后，自動化儀表的應用有助于提升鋼鐵工作監控效率。通過自動化儀表設備的應用，能夠將鋼鐵生產過程中嚴格監控不規范行為，并且發現生產中出現的異常數值，提高鋼鐵生產的安全性。鋼鐵工業中應用自動化儀表，從現場控制轉為中央控制，有助于監控效率的提高，從而更好地把控鋼鐵生產的各個環節，推動鋼鐵工業自動化生產邁向新的高度。
二、自動化儀表在鋼鐵工業中的具體應用
現階段，自動化儀表在鋼鐵工業中的具體應用通過智能控制IC技術、開放式控制OCS技術、分布式控制DCS技術、集成式CIMS技術來實現。具體示意如圖2所示：
(一)智能控制IC技術
該技術在自動化儀表中起著關鍵作用。鋼鐵工業生產具有規模大、速度快、持續性等特征，傳統控制技術難以有效控制大規模生產，也不能保證生產速度，存在明顯不足。但是職能控制IC技術能夠統籌專家系統等多種控制系統，并且根據鋼鐵生產需要進行合理的配置。該技術可以根據鋼鐵生產設計方案、儀表設備和質量診斷過程中的數據，確定出針對性較強的數值，相關工作人員可以根據具體的數值來調整生產方案，更好的控制產品質量，進一步推動鋼鐵工業發展。
(二)開放式控制OCS技術
開放式控制系統作為新的結構體系，能夠反映內部管理與外部信息之間的交換更加頻繁，促進多種信息資源更好的溝通。在鋼鐵工業生產中應用自動化儀表，儀表中的OCS技術能夠有效控制管理系統，并且通過互聯網技術來處理生產環節出現的網絡問題。開放式控制OCS技術在計算機的幫助下，可以系統控制鋼鐵生產設備，并且控制鋼鐵經營生產過程與決策流程，及時發現問題并且第一時間利用互聯網解決，促進生產現場儀表控制更加準確，使得鋼鐵工業各個控制室之間的設備有機聯系起來，實現現場測量與現場控制一體化。
(三)分布式控制DCS技術
鋼鐵工業在應用分布式控制系統的過程中，主要是通過一臺中央計算機來控制和指揮若干臺現場控制計算機，或者對其他單元進行智能化控制。通常而言，分布式控制系統可以是多級的，借助計算機控制器，能夠集中監控和管理鋼鐵工業生產的各個環節，通過操作、控制等方式，提高在線控制水平，最大化的優化管理質量。另外，分布式控制系統還可以統一控制和管理生產計劃，實現對整個生產過程的合理調度，并進行統計管理。
(四)集成式CIMS技術
在鋼鐵工業生產中應用計算機集成制造系統，可以將生產過程、經營過程、生產管理等聯系起來，對原料進場、生產以及后續的營銷等方面實現一體化控制。當前我國鋼鐵企業基本實現了生產經營過程的一體化控制，但是從整體發展水平看，這種一體化控制模式存在信息資源共享不夠充分等問題。所以，要想提高鋼鐵企業的生產經營效率，提高信息資源共享效率，有效控制和減少能源消耗，促使鋼鐵企業的資金更好的周轉起來，鋼鐵工業相關工作人員應當加強生產經營過程的管理，不斷提高鋼鐵企業的市場競爭力。鋼鐵工業生產是一個復雜而冗長的過程，主要生產工序包括選礦、高爐以及軋鋼等。鋼鐵工業產品生產過程中，會出現大量的高輻射和粉塵，而且生產環境內的溫度較高，會影響鋼鐵工作人員的身體健康，甚至會給鋼鐵工作人員的人身安全造成危害。因此，為了保障鋼鐵工業生產的順利開展，在鋼鐵工業發展中要積極應用大量的自動化儀表，在提高生產質量和生產效率的同時，也能夠確保鋼鐵工作人員的人身和財產安全。但是從當前自動化儀表的應用情況看，我國鋼鐵工業中應用的自動化儀表具有很大差異。一些大型的鋼鐵企業資金雄厚，所應用的自動化儀表是從國外引進的成套或者部分先進儀表設備，具有較高的技術水平。而一些中小型鋼鐵企業資金有限，只能根據自身發展情況和資金狀況購買一些國內自制的自動化儀表，技術水平相對較低。不過近年來我國鋼鐵企業進行了重新組合，構建了大批配套的先進設備，從整體上提高了鋼鐵工業的自動化控制水平。其中自動化儀表包含多種自動控制系統，擁有智能化控制技術以及現場總控技術等。不過部分技術缺乏完整性，伴隨科學技術的發展，還需要進行不斷的提升。
三、自動化儀表在鋼鐵工業中的發展趨勢
(一)智能控制與先進控制結合
在鋼鐵工業中，智能化控制系統的應用，主要體現在鋼鐵企業的操作人員將程序輸入到控制系統中，從而完成相關操作。實際上，這種發展模式和管理模式較簡單，相關工作人員只要能靈活掌握設備的操作方法和操作步驟，即可完成相應操作。因此，智能控制技術得到了鋼鐵工業的普及性應用，并且在鋼鐵工業發展中起到了明顯效果。比如，我國某鋼鐵企業在應用自動化儀表設備時，通過智能控制系統與現代化控制模式的結合，對鋼鐵工業生產管理工作起到了重要的推動作用，促使兩種控制模式的優化發展。由此可見，在鋼鐵工業生產中，通過合理利用智能控制和先進控制，將二者有機結合起來，充分發揮這兩種控制系統的優勢，推動鋼鐵行業的全面健康發展。
(二)設備管理與維護診斷結合
在應用自動化儀表的過程中，要重視維護和檢修工作。不過以往鋼鐵工業生產中卻忽視了這一點，在實際應用過程中，一些工作人員不重視對自動化儀表設備的診斷，也沒有對其進行定期維護，導致自動化儀表出現了各種各樣的問題。鋼鐵工業應用自動化儀表設備的過程中，將其與診斷系統有機結合起來，促使自動化儀表在運行中自動檢測，一旦發生設備故障第一時間發出異常信號，相關工作人員根據設備發出的信號位置開展維修工作。同時，診斷系統能夠自動記錄下維修數據，如果后期出現同一種問題，系統會根據維修數據和維修方案給予最有效的維修方式，不僅能減輕維修人員的工作量，而且還能提高維修質量和維修效果。比如，我國某鋼鐵企業在生產過程中，將診斷系統與自動化儀表結合起來，借助識別技術等，及時監測儀表故障，有效提高了故障檢測結果的準確性。此外，診斷系統能夠實現動態檢測，實時自動化儀表設備的運行狀態，能夠快速發現儀表設備的故障問題，不僅顯著減少了設備維修成本，而且提高了生產效率。
(三)系統開發與現場總線控制
現場總線控制系統是一個統稱，主要包括利用現場總線控制技術設計而成的各種自動控制系統。比如德國公司的現場總線等。這些系統涵蓋多個子系統，子系統具有較強的獨立性，而且彼此之間是可集成的。現場總線控制系統作為自動化控制系統，具有開放性、分散性、數字化等特征，各個子系統在鋼鐵生產過程中能夠互相操作。目前市場上的現場總線控制系統有不同的生產廠家，不僅能夠促使各種自動化系統集成，而且還能促使生產現場、儀表設備與企業系統管理層保持聯系。在鋼鐵行業發展過程中，該系統具有廣泛的應用空間，能夠涵蓋鋼鐵工業生產的所有環節，比如選礦、高爐、軋鋼等工序中，應用現場總線控制技術能夠提高控制系統的自動化水平，使得控制系統具有精確性高、拓展性好以及集成度高等特征。鋼鐵工業生產過程中，將自動化儀表系統與生產設備結合，能夠對整個生產過程進行總線控制，促使生產設備更加智能，顯著提升鋼鐵工業生產的智能化控制水平。未來鋼鐵工業自動化發展中，自動化儀表會利用計算機、通信等技術，自動接收生產過程中的儀表數據，并且將這些數據及時反饋給中央控制系統，中央系統根據具體的數據信息對總線控制進行優化和完善。鋼鐵企業在進行總線控制系統的創新時，相關工作人員應當重點分析和研究自動化儀表的數值，將其作為生產方案制定的參考，進一步提高鋼鐵工業生產效率。
(四)開發專業用途儀表
從經營管理模式上分析，鋼鐵行業的生產經營模式與其他行業存在很大差異。在生產管理過程中，鋼鐵企業不僅要高度重視儀器設備維護和產品生產經營等方面，而且要根據實際管理需求應用各種儀器設備和生產技術，從而更好的滿足鋼鐵工業發展要求。眾所周知，鋼鐵工業進行生產活動的空間溫度較高，還會產生一定的震動和粉塵，需要精準測量出各項生產要素，保障鋼鐵工作人員的人身財產安全。但是普通的智能化溫度儀器難以完成這項工作。所以，鋼鐵企業相關部門要積極應用自動化儀表，根據鋼鐵工業生產和發展實際，對其進行優化設計，不斷提高自動化儀表的適應能力，從而更好地滿足鋼鐵企業生產對儀表的需求。現階段國內一些生產廠家開發出多種特殊儀表和專用儀表，比如渦流式、紅外線、激光式檢測儀表等，一些儀表已經應用到工業實驗和工業生產中。但是目前國內研制的專用檢測儀表不管是品質上，還是實用性上，都無法滿足鋼鐵企業生產需求。因此，鋼鐵企業相關管理部門要充分利用信息技術等，將先進技術融入自動化儀表設計中，并且積極與研發部門、技術專家等進行溝通和交流，為鋼鐵工業生產研發出高質量、適應性強的自動化儀表，大力推進其應用進程，在鋼鐵工業生產中精準測量高溫度生產要素，進一步提高儀表設備的應用效果，進而提升鋼鐵工業自動化生產管理水平。
(五)推進控制軟件工程化
我國鋼鐵企業在生產經營過程中，紛紛進行技術改造，應用了大量的DSC系統，但是對智能控制與先進控制的應用比較少。因此，為了加大DSC系統的應用，將其功能潛力和價值充分發揮出來，提高計算機控制效果，需要深入研究基礎應用，積極開發和設計應用軟件，進而提升DSC系統的應用水平。
四、結束語
綜上所述，隨著科學技術的飛速發展，信息技術在自動化設備中得到了廣泛應用，相應的自動化設備也應用到各個領域。在鋼鐵工業生產與發展過程中，自動化儀表具有重要作用，將其應用到鋼鐵工業生產過程中，不僅能提高生產質量和生產效率，而且還能提高工業生產的標準化水平，為鋼鐵工作人員提供安全保障，促進鋼鐵工業更快更好地發展。在實際應用過程中，自動化儀表不斷發展變化，使其能夠更好地適應工業發展需求。在未來發展中，自動化儀表的應用，也能夠促使智能控制與先進控制結合，設備管理與維護診斷結合，系統開發與現場總線控制結合，并且根據鋼鐵工業生產與發展需求，不斷開發專業用途儀表，并推進控制軟件工程化，顯著提升DSC系統的應用水平。除此之外，鋼鐵行業的相關管理人員要加強生產管理，科學分析自動化儀表的應用優勢，創新綠色環保的生產模式，推動鋼鐵工業向著環境友好型發展。
作者:韓紹慶 單位:本鋼板材股份有限公司
