钢铁智能冶金技术

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钢铁智能冶金技术范文第1篇

【关键词】冶金；工业；自动化；发展

引言

伴随我国改革开放的不断深入，冶金工业自动化技术的发展越来越成熟。面对冶金工业如此庞大的生产体系，技术可以说是相当重要的。工业自动化技术在冶金行业的运用可以使生产过程变得更加高效，产品质量也会更高。一些冶金企业越来越追求高回报低消耗的发展目标，所以生产过程中的节能减排成为冶金行业需要重点关注的焦点。可以说，冶金工业自动化的发展前途决定了冶金行业的未来发展前景。

一、冶金工业自动化技术的分析

1、物联网技术与冶金工业自动化

物联网技术是信息时代的产物，在第三次科技革命中孕育而生。物联网技术具有很大的发展空间，它实现了信息的快速传播和高效利用，为冶金工业自动化技术的发展提供了保障。可是当前对物联网技术的探究也只是出于概念阶段。许多企业甚至没有物联网的概念。随着技术的不断更新，虽然物联网技术在冶金工业自动化中的应用越来越广泛，但是也出现了较多的问题，主要表现为以下两个方面：一个是工业传感器的研制与生产。所谓工业传感器是指可以对物体的状态和转变进行感知，并且将得到的感知转变成计算机可以读懂的电子信号。研制与生产工业传感器要以工业自动管理与自动控制为前提，才可以保证工业设备和机器的正常运行，同时使产品获得最好的质量。工业传感器就是对不同参数进行查看和管理。因此，生产物美价廉的工业传感器有利于现代化冶金工业的发展。另一个是构建工厂传感网。工业无线网络技术可以将传感器技术、现代化的无线网络通信手段、嵌入式的计算技术以及分布式的信息处理技术有机的结合起来。工厂传感器网是由很多随机分布的、能够进行实时感应和自动组织能力的传感器节点构成的网络。工业无线网络技术在冶金工业领域中的运用是现代化工业的一大突破，能够将工业领域的检测费用降到很低，同时又可以使工业领域的运用范围得到最大程度地扩大。可以说，工业无线网络技术是国内外相关领域非常重视的技术。

2、数学模型与冶金工业自动化

要知道，冶金自动化的快速发展状况与过程数学模型的运用程度有很大的联系。要是能够把数学模型这个技术运用得很熟练，那么就可以增加工业实现高度自动化的可能性。所以，为了可以满足我们国家对钢铁产品的需要，提高钢铁产品的质量和生产技术水平，务必要提高冶金工业自动化的水平。我们知道，一些欧美国家冶金工业的自动化水平很高，可是由于某些原因，他们不愿意或是不肯将这种自动化技术与其他国家分享，他们与其他国家进行的技术转让的产品大部分是落后的或是有较大缺陷的产品。不过如今，我们国家的自动化水平已经发展到较高的领域，实现冶金高度自动化数学模型的创新具有较为成熟的条件，可以较为广泛地满足社会发展的需要。还有就是，我们国家已经建立一个富有创新意识和创新能力的组织，从而为过程控制数学模型的自主创新提供了智力支持。要将数学模型与现代化信息技术、工艺水平以及自动化技术进行紧密结合，才能够充分地发挥数学模型的优势之处。可以看出，数学模型是自动化技术和信息化技术的关键技术。我们国家钢铁企业为了可以生产出市场所需要的钢铁材料与品种，就构建了实用性和准确性很高的数学模型。实用性和准确性很高的数学模型可以从本质上保证钢铁产品的质量和节约能源的效果，从而推进钢铁产品的长久性发展。

3、过程控制系统与冶金工业自动化

对于冶金自动化来说，对于其生产过程中的检测与控制是相当重要的。在实际应用中，新型传感器的应用，结合软测量技术的数据处理，对于其中的关键性工艺参数的掌握是相当有效的。其中，物流跟踪技术，对于能源的平衡控制，在冶金环境下进行有效的环境排放实时监测技术等，都是立足于对冶金产品的全生产过程控制目标，进行有自动化应用与实践。特别是对于冶金过程中的检测与在线监控技术，对于冶炼中的铁水、钢水、溶渣进行实时的温度与元素检测，通过进行钢水的纯净度监测，达到提前预知预控生产的目标。而对于钢材产品的温度、尺寸、元素值范围、组织缺陷等相关关键参数进行的检测与分析，也是贯穿于整个冶金生产全过程中的。而在对废气、烟尘也有着全线的监控，为了提高整个自动化控制的闭环控制度，冶金自动化技术在发展中已经形成了基于机理模型、专家系统、神经元系统、统计分析、支撑矢量机等技术于一体的生产过程控制系统。为了提高整个过程控制的有效性，自适应智能控制的应用对于提高对冶炼过程中关键变量的高性能闭环控制作用明显。而整个过程控制技术都是立足于采用新型电力电子元件，通过交直变频、高中压变频、与交交变频进行传动。如有副枪转炉动态数学模型、连铸二冷水优化设定、轧机智能过程参数设定、电炉供电曲线优化、智能钢包精炼炉控制系统、高炉炼铁过程优化与智能控制系统等等。

4、信息化系统与冶金工业自动化

信息化系统的目的是通过信息共享与数据采集，把冶金流程中的所有信息进行集成处理，从炼铁、炼钢到轧钢进行全面的信息收集与传达。在这一过程中，也就是一个横向的信息集成与整合过程。通过建立以计算机为基础的全流程模拟信息化系统，对各种冶金模型进行流程性离线仿真系统设计，把其生产过程中产生的所有信息进行全面的收集与及时的上传，并纳入仿真系统的环节中去，通过人机交互达到对于数据的监测与生产过程的全面监控目的。而协同计算的参与，对于优化冶金过程组织安排，强化生产智能与人工监控有着重要意义。而信息化系统对于钢铁产品的流程设计与新产品开发上，具有着无可比拟的虚拟集成优势。不仅可以提高整个钢铁生产的智能化，同时还可以利用专家系统中的理论与案例知识，对生产组织与管理进行设计与优化。

信息化作为冶金自动化的重要组成部分，不仅可以根据所采集到的数据对生产作业安排作出最快速的调整，同时还可以提高整个冶金生产过程中的智能化程度。通过信息化系统，可以对冶金各工序进行参数临近，对各工序的参与顺序与计划作业方面进行自动计算与安排，进而自动调整各工序间的作业时间与等待时间。而当出现不可抗力影响时，冶金自动化中的信息化系统可以在最快的反应时间内进行调度与技术工艺重组。通过人机协同动态生产调度，及时判定生产故障与生产过程中发生的品质异常情况。其中，在设备故障方面，不仅可以进行设备寿命预报，还可以进行自动计算与安排维护时间的工作。在冶金成本信息化方面，动态成本控制系统可以对整个原材料与能源介质进行动态全程跟踪，通过对产线进行自动化检修与定修、对生产调度情况进行以生产情况为核心的动态调整与安排，达到优化原材料配比，降低冶金生产成本的目的。

二、冶金工业自动化发展分析

1、自动化控制方面

目前来说，我国应正视与提高自身对于高端控制设备的研发与生产，多进行自主知识创新，对智能控制与高性能控制器的设计与开发进行进一步的实践与生产。考虑到冶金现场的环境情况，对检测仪表的应用上还多进行加强，提高检测仪表的数据真实性，提高检测仪表寿命，进一步对其在测量与预报方面进行技术探索。对于冶金来说，自动化技术的基础是数学模型的适用性，为了提高其适应性，我国应多考虑把工艺与数学模式，把专家经验与新时期的冶金自动化技术发展进行有效结合，把炼铁、炼钢、连铸、轧钢等典型工位的过程模型和过程进行有效优化。

2、信息化应用方面

信息化的有效应用取决于其长期的落实与实践，就这一点来说，在应用中，冶金企业应多立足于现有基础，对自身已有的基础自动化进行优化，逐步进行信息化与基础自动化的衔接。重视对整个生产流程的工序梳理与优化，信息化应用的带头人应重视对信息化使用者的培训与有效沟通，确保在生产中，信息化应用发挥其应有作用。

三、结束语

总而言之，冶金自动化的技术对于以往手工系统与现场监控来说，拥有着更高的智能性与预知性。作为耗能大户，冶金工业自动化发展趋势受限于其成本因素与人力管理压力，自动化技术会从以往的粗放型向精细化转型。通过对耗能的全过程控制与计算，达到对于产能的预估与预控。通过自动化技术的发展与革新，对实现冶金工业的节能减排，降低其生产成本，最终达到增加冶金工业生产效率，建设绿色工厂的目标。

参考文献：

[1]卢祁. 我国冶金自动化的现状与发展趋势――访冶金自动化研究设计院副院长孙彦广教授[J]. 中国仪器仪表，2009，07：26-28.

[2]郭雨春，陈志，王昊宇. 冶金自动化发展的策略与思考[J]. 自动化博览，2009，S1：7-10+15.

[3]薛兴昌，张剑武，兰晓健，师淑珍. 21世纪初叶冶金自动化装备技术发展和对策[J]. 冶金自动化，1999，01：1-5+10.

钢铁智能冶金技术范文第2篇

关键词:冶金；自动化技术；现状；发展

中图分类号：C35文献标识码： A

引言

随着电子信息技术及智能控制技术的快速发展，近年来，冶金电气自动化技术取得了很大进步，推动了钢铁、冶金产业的发展，为实现冶金行业的现代化，发挥了有效的促进作用。把握当前冶金电气自动化技术的发展形势，全面分析其发展现状，掌握其发展趋势，对于解决行业问题，推动我国冶金电气自动化技术的应用与发展，有着重要的现实意义。

一、自动化技术在冶金行业的发展

80年代左右，我国钢铁冶金行业还普遍采用单回路控制，一般控制设备都为常规仪表，控制水平简单。而在90年代以后，自动化技术开始在我国冶金行业中普及，大部分企业的控制装备方面都以PLC、DCS、FCS为主，控制水平可以达到准无人化水平。最近这几年，冶金行业自动化技术再一次升级，部分钢铁企业已经实现了全厂信息化，控制系统也更加优化了，出现了BPS/MES/PCS三级结构。自从我国加入WTO后，再加上金融危机的影响以及国际钢铁市场的持续低迷，钢铁冶金企业现今正面临着严峻的考验，所以为了适应全球冶金行业的大环境，为了我国冶金行业更好的发展，提升我国钢铁行业自动化技术的水平势在必行。

二、我国冶金工业的自动化现状

1.冶金工业的生产控制体系

在冶金工业的生产过程中，主要是由四大分级结构控制体系完成的，它们分别为:①O级是采集执行层，也就是传感器和执行器，主要是完成物理量的测量、执行控制命令②1级是基础自动化，集中控制生产工艺的过程。③2级是过程自动化，控制生产的优化④管理自动化，调节个程序之间的工作，使其分工合作。

2.我国冶金自动化技术的现状

随着21世纪的发展，我国的冶金自动化的程度得到了很大的提高，从冶金生产的各个工序现场可以随处可见自动化的设备，不仅有比较先进的单机操作系统，还有完善的集散式分布系统。目前我国的大型冶金企业都从国外引进了先进的自动化控制系统和设备，然后应用这些设备和技术，进行消化吸收和自我创新，改造出适合我国冶金企业的生产实际情况的设备，使我国的自动化水平己经赶上了国际的水平。但是发展是不断的，所以对我国的冶金工业的要求会越来越高，使得一些落后的技术和生产设备被淘汰，配备了很多新的自动化系统和单机自动化系统生产设备。

三、有色冶金行业未来发展及制约因素

我国虽然是目前世界上最大的有色金属产品生产国，但是国内有色金属矿产资源保证程度比较低，同时我国有色金属深加工产品和新材料开发水平与发达国家差距较大，短时期内难以实现大量出口，有色金属产品进出口贸易长期存在巨额逆差。来自中国有色金属协会的数据：2011年我国有色金属进出口贸易总额创历史新高，达到1607亿美元，同比增长28%，增幅比,十一五-期间的平均增幅高7.3%，全年进出口贸易逆差额为744亿美元，同比增长8%；2013年我国有色金属行业运行情况仍为不振，而影响行业的主要问题还是下游需求不旺，产能过剩，有色金属行业销售收入利润仅为3.56%，同比下滑了0.36%。有色行业未来在种类和质量两方面的发展都存在着很多制约因素。在产能增加方面，首先是资源缺乏的矛盾日益突出，例如按目前的消耗水平，现有冶金矿产资源将很难保证本世纪内生产的需求；其次，能源结构不合理，二次能源利用还很不充分，能耗高；第三，推行高效、低耗、优质、污染少的绿色清洁生产虽已有了初步成效，但从总体上看还处于初始阶段。在品种质量方面，首先是淘汰落后工艺装备的任务还未完成，流程的全面优化和工艺装备的进一步优化还受各种条件的制约，大型设备依赖进口。其次在新品种开发方面原创性自主创新不多，产品质量的技术保障体系尚需完善。

四、冶金自动化发展趋势

（一）过程控制系统的完善

虽然很多企业已经进行了过程系统控制,但是和世界先进技术水平相比,我国的冶金控制系统应用并不全面。冶金工程的工作流程已经可以采用比较新型的传感技术、光机电一体化技术、数据融合以及数据处理技术,除此之外,还有一些关键工艺技术,例如参数闭环控制、产品物流跟踪、能源的平衡控制以及环境控制和产品质量控制。实现冶金流程在线检测和监控系统,包括铁水、钢水及熔渣成分和温度检测和预报,钢水纯净度检测和预报,钢坯和钢材温度、尺寸、组织、缺陷等参数检测和判断,全线废气和烟尘的监测等。

（二）信息技术进一步得到发展应用

受市场影响，我国冶金产业面临着激烈的竞争，因此需要通过降低成本、提高质量，以获得竞争优势，提升核心竞争力。所以，信息技术必然会得到进一步地重视和加强，新技术的创新和应用愈加突出。在冶金企业的生产控制方面，为增强生产过程的安全性、稳定性和可靠性，智能仪表、模型技术、高性能控制器和集中管控将得到更加广泛应用。可以预见，在MES、ERP等系统继续应用的基础上，物流管理、商务智能、客户关系管理、供应链管理、电子商务等信息系统，未来将全面铺展，获得广泛应用。信息技术将变得无所不在。未来，云计算、物联网、虚拟化等技术的创新和应用，将为冶金企业信息和智能化管理提供有力的技术支撑。

（三）进一步提高智能化程度

在过去，电气自动化受限于电子化和机械化，新世纪以来计算机技术才被慢慢引入电气自动化程序并发展成为主导的。信息化和工业化的融合，还有待加强。这是节省劳动力，提高生产效率的需要。生产过程的信息化主导，有利于实现自动化和机械化，从而改善生产模式，提高生产质量。把电气自动化技术与计算机技术两者相融合，将进一步促进冶金生产过程自动化和机械化。特别是互联网技术的高速发展对于促进电气自动化的进一步发展发挥了十分关键的作用。我国冶金电气自动化技术发展，渐趋于将信息化和工业化相互深度融合，逐步淘汰落后生产方式，加强兼并重组，使得产业集中化提高，产业链游资源得到整合，工艺及管理水平不断提升，冶金企业向精细、集约化管理转变。

（四）能源管理控制一体化的构建

我们知道，冶金行业是一个耗费资源和能源较多的行业，耗费的这些能源和资源会严重阻碍到冶金工业的不断发展。当前，我们国家的冶金工业逐渐从粗放型的生产模式转化为精细型的生产模式，用耗费的能源和资源作为核定产能的标准在未来可能成为现实。因此，能源的节约与利用对冶金工业的发展有相当重要的意义。其中自动化技术在冶金工业中的广泛运用，可以为节能减耗、低碳减排做出很大的贡献。冶金行业的能源管理控制一体化的构建，要是只处于数据采集阶段的话，那么作用并不大，但这也是目前普遍存在的现象。根据冶金工业在能源管理控制方面的特点，也就是耗费大量的能源与资源以及在冶金生产过程中所产生的气体，我们将能源控制与管理的重点放在了建设能源控制与管理中心。能源控制与管理中心主要是以控制模型与管理模型的建立为基础。可以看出，能源控制与管理的工作重点是能源运用的合理化、二次能源运用得合理化、多种能源介质共同运行、转变过去的能源计算方式以及能源安全警告等内容。

结束语

随着我国经济发展,冶金自动化技术不断提高,但是和发达工业国家相比,在技术方面还存在很大差距,我国企业需要不断改进生产技术,提高生产效率,积极促进冶金自动化技术的发展。钢铁工业是我国的基础工业,关系到各行各业的生产,尤其是工业和建筑产业,没有钢铁就无法进行下一步具体工作。我国正处于社会主义建设高峰阶段,很多工业发展处于品质提升及转型阶段,今后对高品质钢铁的需求量会不断增加。然而目前市场高品质钢铁供应不足,高端品质种类较少,不能完全满足市场需求。所以,冶金自动化技术是推动钢铁产量和质量提高的主要渠道。我国冶金行业在今后的发展当中要不断吸收借鉴国外冶金自动化技术的发展,制定适合我国冶金自动化发展的目标,不断拓展我国工业的发展。

参考文献：

[1]曾波.自动化技术在冶金行业中的现状和发展趋势[J].山西冶金,2014,05:6。7+66.

钢铁智能冶金技术范文第3篇

【关键词】钢铁工业；关键技术；自动化

随着自动化技术得到广泛应用，将会不断推动我国钢铁工业不断向前发展。实践表明，钢铁自动化的应用能起到降低生产成本、帮助节约能源，从而提高生产产量和工作效率的作用，对于钢铁工业的发展能起到很好的促进作用。

1.计算机集成制造体系内容分析

1.1探索两种生产工艺相关内容

1.1.1加工处理

通常情况，离散类型属于能够看到的类型，若在冷状态环境下，大部分主要采用的是物理制作方法，但是其制作过程大部分是相互对应的，换言之就是生产温度太高而不能看清其形态。对上述内容进行分析可知，在离散型中构建数学模型相比比较容易，并且钢铁工业构建一个数学模型会存在较大难度，大多数是利用经验模型结合机理模型，并且使用神经元网络、专家系统以及模糊控制来帮助构建控制模型。

1.1.2工艺装置分析

针对离散型而言，其工艺装置、工艺活动内容等均容易会跟随时间改变而发生改变，并且物品形态并不是稳定不变的，但由于这类行业的企业属于持续性企业，因此这些内容因素通常情况下不会经常出现改变，物品外在形态也不会经常出现变化。另外，前一类型品质大部分是凭借信息、图像等资料来获得，而后一类型就需要通过控制工艺设备的稳定性、工艺参数等来获得。

1.1.3环境参考模型分析

其中讲到的离散型，其参考模型可以划分为：①企业；②分厂；③车间；④单元；⑤工作站；⑥工艺设备。在机械加工行业中，该模型的下三层中的设备可以认为是金属加工车床，工作站就是由这几台车床组合而成，而单元就是几个工作站的组合。对于连续型而言，其参考模型的下三层结构则有所差异，大体上都是不同种类的工艺设备以及其他辅助设备，比如：轧机设备、高炉设备以及供应能源的相关设备等。因为这一项内容的不同，从而使采用的控制设备也有所差异，并且探索要素也有些差异。

1.2工作中做好"以人为本"，从而达到"业务重组"的工作原则

计算机集成体系是一个十分复杂的体系，其发展情况与人有着十分紧密的关系。如果单纯采用自动化是不能完成这一项工作的。而在探讨生产要素相关问题类型中，大部分是与人有着密切联系的，因此，该体系的发展过程中，人起着非常重要的地位。所谓"业务重组"指企业调整以往的经营方式、信息交换方式以及生产管理体系、采用新技术，从而构建能满足计算机集成体系的一个新型组织体系。"以人为本"相关内容也包括了在工作中开展宣传工作，使相关人员都能了解到该体系的重要性，并且通过相关培训工作帮助提高相关群众的科技水平、综合素养，从而在企业中形成良好的文化环境。

2.智能化要素探析

其中智能控制是人工智能内容的一个应用以及研究方面，其是运筹学、信息论以及自动控制等相关学科内容的结合，从而变成了一个交叉学科[1]。近年来，实际工作中也出现了很多不同的智能控制系统，例如：以神经网络作为基础的智能-神经控制系统、多级递阶智能控制系统，基于规则知识的仿人控制系统以及多模变结构的智能控制系统等。智能管控是一项十分重要的工艺，这点与某些行业的要素基本相同。智能管控被应用在生产工业的各个工序中，被应用在调整与安排生产计划工作、诊断设备工作以及设备监测工作等方面，并在该领域中取得较好的成就。

其中，智能控制被应用在钢铁工业与其具自身特点有着密切联系，其比较适用于具有不完全性、不确定性以及复杂性、模糊性特点的非数字工作过程，然后对采用知识来帮助推理，用来启发求解过程。另外，其还能帮助控制以数学模型显示的工作过程以及以知识表示的广义模型（非数字）。其中钢铁企业的生产过程控制最适合选择智能控制来完成工作。例如，钢铁企业在炼钢生产环节是在"黑匣子"环境下完成的，生产环境不确定因素比较多，因此工作相对比较繁琐。近年来，钢铁工业中很难构建一个比较精确的数学模型，有些企业即使有相应的控制模型，但是某些模型获得效果比不上人工操作获得的效果好，因此没能得到普及。在钢铁工业自动化工艺中，在各项工序中基础自动化占有约40%～60%，而过程控制仅有大约10%的比例，因此过程控制水平相关比较低。原因是因为数学模型比较难建立，如果采用智能控制，就能在一定程度上促进过程控制。智能控制属于交叉学科的一个新兴学科，在知识理论方面以及实际应用方面都有着一些不足，目前还处在技术研究阶段。

3.仪表仪器在自动化工作中的应用意义

3.1其是管控工作以及自动化工作开展的基础

近年来，随着我国钢铁领域自动化得到不断发展，仪表设备发挥着重要作用。由于仪表设备是钢铁工业经营管理以及生产过程自动化的前提，如果缺少质量优良、性能良好以及精确度高的仪表仪器帮助检测钢铁工业生产中的各种信息，钢铁工业就很难实现高水平的自动化[2]。钢铁企业中会存在很多常规检测信号，比如：压力信号、流量信号以及温度信号等其他信号。另外，还包括很多特殊检测信号类型，比如测量钢板的厚度、宽度，检测高炉料面的分布情况以及测量连铸大包重量等，这些信息都需要采用特殊检测仪表来帮助实现。若这些信号检测所得结果不精确，就会影响其相关自动控制发挥正常作用。

3.2冶金工业使用的仪表设备具备的特征

目前，冶金工业中的仪表设备水平均得到了一定提高，仪表种类也随之增多，并且仪表精确度也不断得到提高。仪表在自动化操作中发挥着重要作用，但是在实际工作中也表现出较多反面情况，需要在今后的工作中不断进行改善和提高。对于经常使用到的仪表设备，由于其使用范围比较泛，并且参与到这些探索以及研究等活动的企业也比较多，因此这些仪表仪器的技术性相关都比较优秀。另一方面，某些特殊设备由于使用范围不广，并且研究起来会具有一定难度，这些设备的维护工作也相对比较难，因此在以往的工作中不能很好的发挥其具备的作用。

在钢铁工业自动化工作中冶金工艺专用仪表的应用有着很重要的作用，很多特殊信号都需要采用专用的检测仪表，通过特殊的检验方法来完成检测工作。目前，钢铁工业中相关仪表设备性能以及质量等都需要进行改善、提升，其与国外相关仪表产品相比，还是存在一定的距离。因此，在工作中应借鉴别人的优点，综合钢铁企业自身实际情况来帮助提升仪表性能，改善仪表工艺特征，确保仪表设备能正常投入使用，从而提高钢铁企业的生产效率。

4.结束语

综上所述，近年来，我国的钢铁工业发展取得较好成绩，而钢铁工业自动化的应用发挥着十分重要的作用。而自动化技术是一项比较复杂、工程量大的高新技术，在实际工作中要做好自动化技术的应用，对于不利方面应采取有效措施，确保钢铁工业的生产工作不受到影响。

【参考文献】

钢铁智能冶金技术范文第4篇

【关键词】机电一体化；技术；应用

1.机电一体化技术发展

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。

1.1 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

1.2 智能化

即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

1.3 模块化

由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。

1.4 网络化

由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。

1.5 人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。

1.6 微型化

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统（Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS）是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。

1.7 集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。

1.8 带源化

是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。

1.9 绿色化

科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

2.机电一体化技术在钢铁企业中应用

在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：

2.1 智能化控制技术（IC）

由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢——连铸——轧钢综合调度系统、冷连轧等。

2.2 分布式控制系统（DCS）

分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

2.3 开放式控制系统（OCS）

开放控制系统（Open Control System）是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。

2.4 计算机集成制造系统（CIMS）

钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。

2.5 现场总线技术（FBT）

现场总线技术（FieD Bus Technology）是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术（如4～20mA，DC直流传输）就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC（Programmable Logic Controller）和现场就地控制站等的发展。

2.6 交流传动技术

传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

参考文献

[1]杨自厚.人工智能技术及其在钢铁工业中的应用[J].冶金自动化，1994（5）

[2]唐立新.钢铁工业CIMS特点和体系结构的研究[J].冶金自动化，1996（4）

[3]唐怀斌.工业控制的进展与趋势[J].自动化与仪器仪表，1996（4）

[4]王俊普.智能控制[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1996

[5]林行辛.钢铁工业自动化的进展与展望[J].河北冶金，1998（1）

[6]殷际英.光机电一体化实用技术[M].北京：化学工业出版社，2003

钢铁智能冶金技术范文第5篇

【关键词】数学模型技术;控制系统;冶金

一、前言

随着经济市场快速发展的全球化以及自动化信息技术的日益发展，科学技术是第一生产力日益明显，这对自动控制技术提出更高的要求和挑战。而数学模型（Mathematical Model）是近些年发展起来的新学科，是数学理论与实际问题相结合的一门科学。本文则讲述数学模型技术在冶金行业中的运用，数学模型的建立是整个控制系统的核心部分。所用数学模型能够根据自身的经历不断得到优化，所用控制算法能够使得实测温度很好的跟随设定温度，从而使带钢长卷的温度能够限制在有要求的控制精度决定的目标温度的领域内。

二、数字模型控制系统原理

不同型号带钢的数字模型具体参数并不相同，但是其设计思路是一致的，因此本文选取典型的莱钢1500来进行带钢温控数字模型的设计原理。

1.数学模型预设

根据层流冷却控制所需的边界条件（终轧温度、厚度、速度、卷取温度）的设定值信息，运用预设定的模型，对各因素进行预先计算从而达到消除整个控冷系统动作滞后影响的目的。

2.建立动态修正模型

为了消除由板带进入层流冷却区时的实际温度、厚度、速度的实时变化导致的板带自身边界条件与其设定值的偏差对卷取温度的影响，在带钢出末机架获得实测边界条件后，每隔固定时间（带钢走过两个集管之间间距所需的时间）对预设定模型进行一次修正，相当于沿带钢长度方向分段控制[1]。

3.建立自学习模型

通过采取对带钢头部进行自学习的方法，并根据各种型号钢坯的过程而不断完善自学习过程，使系统具有智能性，实现控制系统稳定性的进一步优化。即每次轧带钢前，首先从自学习库中调出对应于此带钢钢坯的历史自学习值，作为预设定参数的一部分，在带钢头部到达卷取测温仪后，并且反馈控制没有投入前，根据获得的实测数据，产生新的对应于此带钢钢坯的短期自学习值，并进行可行性分析，之后将其应运于此钢坯的轧制[2]。在轧制结束后，将此次的短期学习值和系统数据库里的历史学习值进行综合分析，并消除遗传效应，从而实现修正对应此厚度的带钢的长期自学习值的目的。

三、数学模型技术在冶金行业中的应用的现状

1.冶金工业各个工序的过程控制都使用了数学模型[3]

通过调查分析可以看出，中国冶金工业流程中，采矿与选矿、焦化、烧结、炼铁、炼钢、铸坯（连铸）、轧钢、热处理、涂镀处理等各个生产工序中，基本都有数学模型的应用。

2.中国冶金工业中目前使用的比较好的数学模型

根据中国钢铁工业协会有关课题组收集到的资料，这里列出了一些国内目前使用的比较好的数学模型[4]。

（1）宝钢、武钢的焦炉加热控制模型，节能提高2%以上，达到了国际先进水平。

（2）首钢矿业公司的矿山生产综合管理控制数学模型，在国内矿山行业处于领先地位。应用于首钢水厂铁矿的露天矿卡车优化调度模型，调度和控制46台生产用矿车、11台10立电铲，该项目取得了显著的经济效益。

（3）宝钢的高炉智能专家系统，实现了高炉性能优化、过程条件稳定化的目标。

（4）首钢的新型高炉专家系统，提供切实有效的高炉炉况分析及操作指导建议，帮助操作者综合治理高炉。系统稳定运行率达到99.5%以上，炉况预报准确率达到85%以上。

（5）宝钢、冶金自动化研究院的炉外精炼智能数学模型，包含应用于LF炉、VD炉、RH炉、EAF炉的模型，使钢水质量得到了提高。

（6）宝钢的连铸控制模型，取得了比较好的实际生产控制成绩。

（7）鞍钢的热连轧数学模型，成功地应用于鞍钢1700热轧、2150热轧和营口鲅鱼圈1580热轧以及济钢1700热轧。

（8）高效轧制国家工程研究中心的热连轧数学模型，实现了热轧数学模型的软件标准化、产品化，取得了令用户满意的控制效果。已经分别向国内莱芜1500热轧、日照1580热轧、福建盛特钢1150热轧、西南不锈钢1450热轧、柳钢1450热轧、重钢1780热轧等生产线推广应用。

上述这些数学模型都是国内技术人员在消化、吸收引进数学模型的基础上，又进行集成创新、开发创新以及优化调整过程以后，形成了软件产品，已经在中国冶金行业中推广应用的数学模型。

四、政策措施建议

尽管数学模型技术在我国冶金行业中的运用已经相当娴熟，但是在一些方面上还是存在某些问题。我们更应该制定重视引进数学模型的二次开发政策。对引进技术要进行有效的管理，尽量减少重复引进，使引进技术充分发挥作用。

同时建立冶金行业协同合作的长效工作机制，重视和进一步加强国产化工作的组织协调。加强跨企业协调推进的长效工作机制，重视和进一步加强国产化工作的组织协调。在国内生产企业、大学和科研院所等单位之间建立分工协作的工作模式。

最后还要为培养复合型高级人才创造环境和条件。在国家有关部门的组织下，以大学和科研院所为培养基地，为企业培养计算机水平优秀、冶金工艺熟悉、设备管理水平突出的复合型高级人才。

五、结束语

目前在冶金行业，钢铁企业面临的外部竞争环境发生着翻天覆地的变化。

在能耗方面，钢铁工业耗能量占我国总能耗的11%左右，对比世界先进水平，吨钢能耗就高出10%;在客户服务方面，客户对钢材的品种、规格等需求越来越多样化，对产品的质量和交货期要求也越来越苛刻。

我国领先的钢铁企业已经将数学模型技术信息化列为提高企业核心竞争力的措施之一，冶金行业中基础自动化是生产过程中最基础的部分，生产工艺越复杂，基础自动化的程度也就越高，生产过程控制自动化技术方面也取得显著提高。而生产过程控制自动化过程离不开数学技术的运用，这是提高产品质量、保证生产过程优化控制的重要环节，大量数学模型技术被运用到冶金行业中，让各个行业相互影响、共同发展。

参考文献

[1]刘，杨卫东，刘文仲.热轧生产自动化技术[M].北京：冶金工业出版社，2006.

[2]蒋慎言.连铸及炉外精炼自动化技术[M].北京：冶金工业版社，2006.