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冶金仪表智能自动化控制技术应用分析

穆星 李海朋 王硕斌 张睿

山信软件股份有限公司莱芜自动化分公司,山东济南,271104

摘要: 冶金仪表作为冶金生产过程中的指标监测装置,可以对整个生产流程的温度、压力、流量等参数进行精准监测与有效控制,以促进生产效率与产品加工质量的提升。近年来,随着计算机技术、PLC技术、人工智能技术的快速发展,冶金仪表的自动化与智能化控制水平也越来越高,这不仅节省了大量的人力资源成本,并且也推进了冶金自动化、标准化、智能化发展进程。基于此,本文将重点围绕冶金仪表智能自动化系统的结构组成以及在冶金生产中的实际应用效果予以全面阐述。
关键词: 冶金仪表;智能化;自动化;应用效果
DOI:10.12721/ccn.2022.157022
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冶金作为我国的支柱型产业,在国民经济建设当中始终占据着主导位置,而在社会各领域对冶金产品需求量逐年递增的背景下,冶金领域对生产过程中的温度、压力、液位等指标也提出了更高的要求,为了进一步改善冶金产品质量,提高冶金产品产量,冶金行业应将仪表智能自动化控制技术与生产过程结合在一起,在保证各项生产指标达到最优化的同时,为冶金产业的蓬勃发展注入源源不断的驱动力。

1 冶金仪表智能自动化控制系统的结构组成

冶金仪表智能自动化控制系统主要由中央控制单元、PLC模块以及通讯模块三部分组成,每一个模块在系统当中分别扮演着不同角色,特别在冶金生产过程中,三大模块相互协调、相互配合,共同来执行自动监测任务。

1.1 中央控制单元

中央控制单元相当于人的大脑中枢,主要负责对其它元器件的有效控制,该单元的核心装置是微型计算机,当编程人员将冶金生产过程中的各项参数写入计算机后,中央控制单元便开始执行每一个程序指令。由于中央控制单元通讯接口较多,因此,可以同时连接多个外置设备,这一多接口的功能也给生产效率的提升提供了硬件保障。当中央控制单元进入工作状态后,可以对整个生产过程产生的各类数据进行分析、筛选、比对、处理,然后将优化之后的数据信息及时传输给系统终端,这时,终端操作人员可以第一时间了解到生产现场的设备运行状态。

1.2 PLC模块

PLC可编程逻辑控制器的出现替代了传统继电器的各项功能,并且具有编程简单、适应性强、可靠性高的特点,而在冶金生产领域得到普遍推广和应用。尤其在冶金仪表自动化控制系统当中,PLC作为一个独立的模块单元,承担着仪表的智能化与自动化监测的指令执行重任。PLC控制操作界面体现了人性化设计理念,界面上显示的信息不仅与生产现场的各项数据相同步,并且,操作人员能够更加直观和清晰的获取一些重要的数据参数,一旦生产过程中出现异常状况,PLC模块的自动预警装置能够第一时间将信息反馈给终端操作人员,这就给故障排除工作节省了大量时间[1]

1.3 通讯模块

通讯模块在仪表自动化控制系统当中主要负责传输各种数据信号,目前,随着光纤技术水平的逐年提高,通讯模块的数据传输效率与质量也越来越好。该技术具有极强的抗干扰能力,能够有效抵御外界的干扰信号,使得数据在传输过程中发生错码与乱码的概率大幅降低。另外,在局域网的支持下,通讯模块的传输功能更加完善,数据传输速度也有所提升,更为关键的是冶金生产过程中产生的各类数据可以局域网内部实现共享,这就给管理人员的宏观管控提供了强有力的数据支持。

2 冶金仪表智能自动化控制技术实际应用效果

2.1 在数据处理与分析领域的具体应用

众所周知,冶金生产过程中使用的设备不仅体积庞大,而且内部结构复杂,尤其在自动化生产水平不断提升的背景下,冶金设备需要监测的运行参数越来越多,需要处理的数据越来越多。而冶金仪表智能自动化控制技术在处理大量繁杂的生产数据时,能够在最短的时间内得出分析与处理结果,这就给正常的冶金生产活动提供了强大的技术支撑。以高炉炼铁设备为例,在炼铁过程中,现场作业人员需要对高炉的炉温、炉顶压力、进风量、风温等指标进行监测和控制,如果这些指标失控,那么,高炉设备的使用寿命将受到严重影响,因此,为了避免这种情况的发生,需要利用自动化控制技术对这些数据进行处理和分析,在监测过程中,如果发现炉顶压力过高,炉温过高或者进风量过大,那么,终端操作人员可以直接通过远程操控的方法,对这些数据进行调整,以确保炼铁高炉能够安全稳定运行。由于仪表智能自动化控制系统具有较大的存储空间,所以,生产过程中的各类数据都能够安全的存储在系统当中,这样既可以提升数据处理速度,并且,也能够提高数据分析精度。

2.2 在故障排查领域的具体应用

由于冶金生产条件恶劣,冶金设备长时间处于高温、高湿、高粉尘的作业环境当中,这就使设备发生故障的概率大幅提升,如果一些关键设备出现运行故障,不仅会影响作业生产效率,同时,也会引发一些安全事故,进而给现场作业人员的生命安全带来直接威胁。而冶金仪表智能自动化控制系统的故障自我监测功能,可以对设备的运行状态进行实时监测,如果发现设备运行异常,系统将故障信息直接传送至终端操作人员,在确定故障类型与具体部位之后,设备检修人员能够及时排除故障隐患。而在故障自诊断过程中,传感器发挥着至关重要的作用,当故障发生以后,传感器可以快速判断出发生故障的准确位置,并且可以查找出产生这一故障的主要原因,这就给后续检修人员节省了大量的故障排查时间。因此,冶金仪表智能自动化控制系统的故障自诊断功能为冶金生产效率的提升提供了先决条件[2]

2.3 实际应用效果

首先,仪表智能自动化控制技术在冶金生产中的推广应用提高了数据监测精度,由于该系统嵌入了微型计算机,这就使得系统的智能化功能得以完善,现场试验数据表明,应当该系统,工作效率较之前提高1兆赫兹以上。如果将冶金仪表的主时钟设定为一周期一毫秒,那么,每一条操作语言需要五个字节,要完成所有操作语言的执行过程,仅仅需要几秒钟的时间。其次,冶金设备在生产过程中将产生数以万计或者十万计的数据,如果像过去一样,将这些数据存储在硬盘当中,那么,硬盘的存储空间将无法容纳,这就遗失了大量的具有重要参考价值的生产数据,而自动化控制系统具有数字模拟转换功能,被转换的模拟量可以存储在内部储存器当中,这不仅节省了硬盘存储空间,并且数据存储能力也得到大幅提升。同时,冶金仪表智能自动化控制系统抵御外界干扰的能力,表现的尤为明显,比如在冶金生产现场,冶金企业多使用热电偶对高炉等设备的温度进行监测,一旦温度超出临界值,热电偶变会出现非线性变化,这时,整个生产流程将受到严重影响。而智能自动化控制技术恰恰弥补了这一点,如果温度超限,系统将快速发出报警信号,远端操作人员可以根据预警信息,对温度指标进行合理调整,以满足作业生产需求。最后,随着冶金仪表智能自动化控制技术的迅猛发展,该技术的应用范围越来越广,仪器仪表类型也朝着多样化方向发展。比如针对冶金产品中含水量的监测问题,专门研制出了水分检测仪,这种仪器可以对冶金终端产品的含水量进行检测与验证,技术人员根据检测结果可以快速判断出冶金产品是否存在质量缺陷,这就截断了一些残次品流入市场的路径,进而使冶金企业树立了良好的对外形象。

结束语:

通过对冶金仪表智能自动化控制技术应用效果的分析可以看出,该技术已经日渐成熟,并且在冶金生产领域的应用优势也逐步突显出来,因此,冶金行业应当始终秉持“与时俱进”的态度,在大力推广和应用冶金仪表智能自动化控制技术的同时,不断对该技术进行创新、改进,以适应更大规模的冶金生产活动,并助力冶金企业实现经济效益与社会效益双丰收的美好愿景。