全國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)自動化現(xiàn)狀(1)

1、全國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)自動化現(xiàn)狀（1）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(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) 裝備的自動化水平、主要計(jì)算機(jī)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(diǎn)鋼鐵 企業(yè)，這些企業(yè)的自動化程度和水平

2、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(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大鋼自動化現(xiàn)狀進(jìn)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(jī)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(rèn)可方法，即只要配 置了一臺自動化

3、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(jìn)一步調(diào)查。通過這樣初步的統(tǒng) 計(jì)，計(jì)算由各主要生產(chǎn)裝備或工序采用自動化技術(shù)設(shè)備的比 重，從而分析得由自動化的程度。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(dá) 到了國際先進(jìn)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(jì)全球 化、市場國際化的大環(huán)境下，企業(yè)認(rèn)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

4、生 效效率和產(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(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)由如下特點(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)使檢測和執(zhí)

5、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(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)自動化的比重約為總生產(chǎn)能力的

6、30%其中過程自動化為 基礎(chǔ)自動 化為%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(jì)算機(jī)的大型轉(zhuǎn)爐占煉鋼總 能力的而實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)自動化的大中型轉(zhuǎn)爐占煉鋼總能力 的大型主力軋機(jī)實(shí)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(jì)算機(jī)生產(chǎn)設(shè)備是技術(shù)發(fā)達(dá)國家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)了過程自動化

7、的煉鋼能 力占總能力的比重達(dá)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(dá)到20%通過20XX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(xiàng)目建設(shè)的同時(shí)，加大 投資力度，采用配套引進(jìn)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

8、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(yùn)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(zhǔn)了國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，力爭 達(dá)到國際先進(jìn)水平。卜面，我們對截止到 20XX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?；A(chǔ)自動化是生產(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

9、制裝置組成，承擔(dān)各種生產(chǎn) 工藝參數(shù)的計(jì)量檢測和設(shè)備控制?；A(chǔ)自動化級普遍采用各 種可編程控制器、集散控制系統(tǒng)和成套工業(yè)控制機(jī)。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(dá)到94減上。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(dá)到 99%我國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)共應(yīng)用 PLC約7226臺套，DCW 1280 臺套，工業(yè)控制機(jī)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(jì)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)，一般由過程控制計(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

10、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(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

11、產(chǎn)控制自動化級中，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)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)

12、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(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)識它的重要性并努力發(fā)展之。根據(jù)圖4我們可以看由，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(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(gè)生產(chǎn)工序中各級自動化的現(xiàn)狀

13、以及對比狀況。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(gè)部分的計(jì)量檢測、自動控制和管理。從圖表中看由，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)的臺車總面積總計(jì)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(dá)到94額上，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(diǎn)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)自動化級過程自動化級車間管理級或制造執(zhí)行系統(tǒng)臺車面積比重臺車面積比重臺車面積比重重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)156371476894. 44%693344. 33%2991. 91%其中12大鋼9410876593. 15%

14、447247. 52%00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(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)自動化系統(tǒng)， 自動化的比重達(dá)到100%過程控制系統(tǒng)的自動化比重已經(jīng)超 過50額上，部分高爐上配置了國內(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)中各級自動化所占 的比重總?cè)莘e 基礎(chǔ)自動化級）過程自動化級 車間管理或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)容積 比重 容積比重容積 比重重點(diǎn)鋼鐵企業(yè) 159228

15、159228 % 85413 % 5000 %其中12大鋼 88960 88960 % 54787 % 4100 %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(shí)間、降低能源消耗、提高 一次拉碳命中率的重要手段。煉鋼自動化包括轉(zhuǎn)爐自動化和 電爐自動化。表3重點(diǎn)企業(yè)與12大鋼在煉鋼系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐中各級自動化 所占的比重轉(zhuǎn)爐 總生產(chǎn)能力 基礎(chǔ)自動化級 過程自動化級車間管理級或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)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) 12576 120XX % 6964 % 3200 %其中12大鋼 6300 6300 % 4425 % 273

16、0 %表4重點(diǎn)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 過程自動化級 車間 管理級或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)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) 2586 2506 % 1257 % 510 %其中 12 大專岡 821 781 95 . 13. % 246 % 100 %連鑄系統(tǒng)自動化連鑄自動化系統(tǒng)能夠改善鑄坯質(zhì)量、提高產(chǎn)量、增加金 屬收得率和提高連鑄比，應(yīng)用人工智能控制的方法，加強(qiáng)對 連鑄質(zhì)量的預(yù)報(bào)和控制。在連鑄系統(tǒng)中，重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的連鑄機(jī)總的年生產(chǎn)能力 為13195萬噸，而已經(jīng)配置有基礎(chǔ)自動化設(shè)備的生產(chǎn)能力達(dá) 13117萬噸，所占的

17、比重是以此類推，過程控制自動化是 生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)為%表5重點(diǎn)企業(yè)與12大鋼在連鑄系統(tǒng)中各級自動化所占 的比重總生產(chǎn)能力 基礎(chǔ)自動化級 過程自動化級 車間管理級 或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)連鑄年生產(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) 13195 13117 % 7166 % 2028 %其中 12 大鋼 5693 5693 % 3050 % 1153 %軋鋼系統(tǒng)自動化隨著軋鋼生產(chǎn)向大型化、高速化、精密化、連續(xù)化方向 發(fā)展，軋鋼生產(chǎn)對自動化裝備的要求比其他生產(chǎn)工序高，自 動化系統(tǒng)和自動化裝備的水平對最終產(chǎn)品的質(zhì)量影響也最 大。因此，軋鋼系統(tǒng)中采用的自動化設(shè)備和系統(tǒng)比較多，各 級自動化控制

18、程度也比較高，是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)自動化技術(shù)應(yīng) 用最集中的地方。其中 12家大型鋼鐵企業(yè)更加重視軋鋼生 產(chǎn)工序中自動化技術(shù)的應(yīng)用，相關(guān)數(shù)據(jù)普遍高于重點(diǎn)企業(yè)的 平均數(shù)。由于自動化控制技術(shù)的發(fā)展，薄板坯連鑄連軋計(jì)算機(jī)控 制系統(tǒng)的控制范圍擴(kuò)大，產(chǎn)品厚度越來越薄，對板形控制、 自由軋制以及層流冷卻等特殊要求，加強(qiáng)第三級生產(chǎn)控制級 以協(xié)調(diào)煉鋼、連鑄和熱軋的生產(chǎn)，保證100%勺板坯熱裝熱送。 提高了產(chǎn)品的外形尺寸精度和改進(jìn)表面形貌，以及改善了板 帶內(nèi)部質(zhì)量。在熱冷軋寬帶鋼的軋制工藝、軋機(jī)形式和控制 技術(shù)等方面也采用了一系列新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備，生產(chǎn) 率大大提高。表6重點(diǎn)企業(yè)與12大鋼在軋鋼系統(tǒng)中各級自動化所占

19、 的比重管、線、帶 總生產(chǎn)能力 基礎(chǔ)自動化級 過程自動化級 車間管理或生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)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) 16389 16336 % 11273 % 5731 % 其中 12 大鋼 8918 8918 % 6832 % 4622 %基于鋼鐵工業(yè)自動化在企業(yè)信息化中的重要地位和作 用，為了使各級系統(tǒng)的指令或數(shù)據(jù)能夠順暢地傳遞，達(dá)到各 級系統(tǒng)的無縫對接，形成一個(gè)整體，發(fā)揮最大的綜合效益。 因此，在各級自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，要充分考慮 與上下級系統(tǒng)的信息傳遞接口。例如在本級系統(tǒng)的建設(shè)中， 盡可能收集并保存將來上級系統(tǒng)所需要的各種現(xiàn)場生產(chǎn)過 程信息，待條件成熟建設(shè)上級系