高级轧钢技师教程

高级轧钢工计算机自动化教程计算机网络在自动化轧钢生产线中的应用湘钢培训中心计算机教研室主任胡小军硕士高级讲师钢铁企业自动化的现状对65家重点钢铁企业和12大钢自动化现状进行了汇总对比从调查结果看，钢铁行业自动化技术经过多年的研究和发展，水平得到显著提高，有的已经领先国内，有的已经达到了国际先进水平，特别是有的已经具有了自主知识产权并形成了产品在行业内推广应用，这些技术成果获得了国家级、省部级的大奖。钢铁企业的发展方向在信息技术和控制技术的迅猛发展和广泛应用的推动下，钢铁工业向高精度、连续化、自动化、高效化快速发展.钢铁生产工艺、产品和技术装备呈现出的特点1.流程短、投资少、能耗低、效益高、适应性强和环境污染少的新技术、新工艺被不断应用；2.提高产品的外形尺寸精度、改进表面形貌和改善内部质量的技术受到重视；3.生产技术装备向大型化、现代化、连续化迈进。信息技术、控制技术使检测和执行设备取代了传统的人工操作，工艺参数的检测方法和检测仪表得到了高速发展；计算机技术在现代钢铁生产过程控制中的应用传统的计电仪功能划分不再明显；仿真技术在钢铁工业中日益广泛应用，不仅用于控制系统的培训和新工艺、新控制方法的研究，而且易于模拟生产设备调试，指导生产和参与生产；人工智能技术已经广泛应用，包括模糊控制、专家系统和神经元网络在各个工序的应用已取得可喜成果和经济效益；可视化技术和监控系统为无人化工厂提供了条件：从现场总线到车间网、工厂网、企业网的综合网络系统构成了企业的信息高速公路。钢铁企业自动化的发展程度和水平1.基础自动化已经普及在钢铁企业的烧结、炼铁、炼钢、连铸、轧钢等主要生产工序和流程中基本上普及了基础自动化。基础自动化(一般称为设备控制级)是生产过程自动化中最底层、最基础的部分，由各种电子、液压、气动控制装置组成，承担各种生产工艺参数的计量检测和设备控制。基础自动化级普遍采用各种可编程控制器(PLC)、集散控制系统(DCS)和成套工业控制机。它们对设备级的控制发挥重要作用。目前的应用基本上可以达到94%以上。生产工艺控制愈复杂，基础自动化的程度就愈高，高炉系统甚至接近100%，连铸、轧钢达到99%。2.生产过程控制自动化有了提高过程计算控制系统即生产过程自动化是提高产品质量、保证生产过程优化控制的重要的环节，一般由过程控制计算机系统完成，包括生产过程控制系统、工艺控制数学模型和人工智能等技术的应用。大量数学模型和人工智能技术，如模糊控制、专家系统和神经元网络等在这一级广泛应用。高炉炉况预报模型、软熔带推断模型、炉料下降仿真模型、冷轧设定模型等等，还有高炉冶炼专家系统、基于模糊控制的电弧炉电极提升系统、采用神经元网络的连铸漏钢预报系统、均热炉模糊控制系统、钢板冷却智能化控制系统等在各个工序的应用，已经取得重大成果和经济效益，目前正在向多种技术的混合系统发展。由于引进或改造了一批能够生产高附加值产品的冷热轧系统及配套的自动化控制系统，使得轧钢系统的过程控制自动化程度提高幅度最大。3.车间管理级或生产制造执行系统受到关注生产制造执行系统主要由区域管理计算机系统完成在线作业计划和生产调度管理、质量跟踪控制等许多功能。这一级系统在企业信息化架构中的位置和重要作用是不可或缺的，只有实现它们，才能使控制系统和管理信息系统实现无缝对接和系统集成，生产实际数据和生产指令才能顺畅的上传和下达，实现信息不落地传输。为了实现企业信息化，今后应进一步认识它的重要性并努力发展之。4.主要生产工序自动化现状轧钢系统自动化随着轧钢生产向大型化、高速化、精密化、连续化方向发展，轧钢生产对自动化装备的要求比其他生产工序高，自动化系统和自动化装备的水平对最终产品的质量影响也最大。因此，轧钢系统中采用的自动化设备和系统比较多，各级自动化控制程度也比较高，是现代钢铁工业自动化技术应用最集中的地方。由于自动化控制技术的发展，薄板坯连铸连轧计算机控制系统的控制范围扩大，产品厚度越来越薄，对板形控制、自由轧制以及层流冷却等特殊要求，加强第三级生产控制级以协调炼钢、连铸和热轧的生产，保证100%的板坯热装热送。提高了产品的外形尺寸精度和改进表面形貌，以及改善了板带内部质量。在热冷轧宽带钢的轧制工艺、轧机形式和控制技术等方面也采用了一系列新技术、新工艺和新设备，生产率大大提高。企业信息化在钢铁企业的应用基于钢铁工业自动化在企业信息化中的重要地位和作用，为了使各级系统的指令或数据能够顺畅地传递，达到各级系统的无缝对接，形成一个整体，发挥最大的综合效益。因此，在各级自动化系统的设计和实施过程中，要充分考虑与上下级系统的信息传递接口。例如在本级系统的建设中，尽可能收集并保存将来上级系统所需要的各种现场生产过程信息，待条件成熟建设上级系统时，就可以顺利地将这些信息传递上去。钢铁企业自动化的专业职能管理随着企业信息化建设的深入和自动化信息化技术的发展，企业要全面健康、协调、可持续的发展，就要加快推广应用国内外先进、适用的冶金自动化技术和信息技术，走新型工业化道路。在今后若干年里，随着企业的工艺流程控制、装备的不断更新改造，以及提高产品质量和生产精细管理的需要，钢铁企业必将投入建设更多的信息化、自动化应用项目。在信息化的大潮中，广大自动化专业职能管理部门和自动化工程技术人员艰苦努力、坚持技术不断创新，肩负着光荣而艰巨的信息化建设的重要任务。热连轧机发展历程如果从1924年阿斯兰1470mm和1926年巴特勒1070mm带钢热连轧机计算起，带钢热连轧机已经有八十多年的发展历史了。它具有综合技术性强、生产效率高、经济效益大、发展迅速、自动化程度高、新技术应用广泛等特点。可以作为衡量国家工业发展水平的一个重要标志。现在，我国已经具备设计和制造带钢热连轧机的能力了。热连计算机控制系统的发展特点带钢热连轧计算机控制系统也有将近五十年的发展历史了。1958年以前，实现了模拟AGC（自动厚度控制）；1960年以前，实现了轧机调速、压下、活套控制的电动自动化；1962年，美国在麦克劳斯（Mclouth）钢铁公司1525mm热轧机上实现了计算机控制；1964年，日本在新日铁堺厂1420mm热轧上实现了计算机控制；1971年11月日本新日铁大分厂2235mm热轧计算机控制系统投入运行，该热轧计算机控制系统作为当时的设计典范。1980年以后，带钢热连轧计算机控制系统发展得更加迅速，趋向成熟。热轧机的计算机控制的发展历程起源于上个世纪60年代初的带钢热连轧计算机控制系统，经历了几十年的发展历程，到了上世纪80年代，已经发展得日臻成熟。从系统的分级与基本结构来看，它主要经历了如下几个阶段：单机控制：多机分级分区集中控制：分散系统控制。发展特点主要集中在以下五个方面。（1）计算机系统的结构逐步分散化系统的结构从最初的单机集中控制，发展到后来的多级分区的集中控制，再发展到分散控制，这种变化过程是为了更好地满足生产技术发展的需要，也是随着计算机和电气传动技术的发展不断变化的。（2）控制功能不断完善控制功能从最初的代替人工操作的设定控制，发展到生产全线的自动控制、产品质量控制、节能控制，再发展到设备故障诊断，以及近年来的产品的微结构性能预报、性能控制。控制功能不断完善，从简单到复杂，从低级到高级，这些也是来自于提高产品质量、降低生产成本、减少环境污染等方面的需求。（3）控制精度不断提高随着控制功能的不断完善，对产品的控制精度也在不断提高。下表综合给出了国外公司对产品质量的考核保证指标，从中可以看出产品质量达到的水平。（4）控制范围不断扩大上世纪60年代初期，以控制精轧机为主。主要是进行压下位置和轧机速度的预设定。上世纪60年代中后期，控制范围扩大到加热炉、粗轧机、精轧机、卷取机。到了上世纪80年代，控制范围又扩大到板坯库、钢卷库、成品库和热平整线、热剪切线，从而覆盖了整个热轧厂（5）硬件标准化应用软件产品化基础自动化级使用高性能控制器（HPC）和PLC。较为著名的HPC有美国GE公司的INNOVATION系统、VMIC控制器；德国西门子公司的SIMATICTDC系统、SIMADYN-D系统；日本三菱公司的MELPLAC系统日本芝菱公司的V系列；法国ALSTOM公司的ALSPA系统等。过程控制级过去使用ALPHA服务器，现在逐步使用PC服务器。硬件产品标准化，应用软件产品化，可以适应各种类型的热轧生产线。我国的发展状况1978年12月投产的武汉钢铁（集团）公司的1700mm热连轧机控制系统是我国引进的第一套带钢热连轧计算机控制系统。这个系统基本是按照日本新日铁大分厂的模式设计的。1993年11月，在武汉钢铁（集团）公司、重庆钢铁设计研究院、北京科技大学的共同合作下，完成了武汉钢铁（集团）公司1700mm热连轧机计算机系统的更新改造工程。在国内首次采用“硬件引进，软件立足国内”的方针，新系统在不停产的情况下顺利投入使用，并获得了比原有系统更好的控制效果。该系统已正常运行至今，产品的控制精度得到提高，该项目获得了冶金部科技进步特等奖，获得了国家科技进步一等奖。随后，在1995年5月，武汉钢铁（集团）公司、北京科技大学、冶金自动化研究院、北京钢铁设计研究院等单位又共同完成了太原钢铁（集团）公司1549mm热连轧机控制系统的建立和开发。这两个项目的实施，标志着我国已经有能力依靠自己的力量设计和开发像热连轧这样过程控制极为复杂、要求快速响应的计算机控制系统的软件（包括数学模型的软件）目前我国国内带钢热连轧计算机控制系统已经囊括了世界上所有先进电气公司的硬件设备和软件技术(包括控制软件和数学模型)。这在世界上是仅有的现象。可编程序控制器在钢铁企业的发展和应用一、概念可编程序控制器是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术，应该是广大技术人员和高级技师们所应了解的知识。可编程序控制器的发展历程可编程序控制器问世于20世纪60年代，当时的可编程序控制器功能都很简单，只有逻辑、定时、计数等功能；硬件方面用于可编程序控制器的集成电路还没有投入大规模工业化生产，CPU以分立元件组成；存储器为磁心存储器，存储容量有限；用户指令一般只有二三十条，还没有成型的编程语言；机型单一，没有形成系列。一台可编程序控制器最多只能替代200~300个继电器组成的控制系统，在体积方面，与现在的可编程序控制器相比，可以说是庞然大物。进入70年代，随着中小规模集成电路的工业化生产，可编程序控制器技术得到了较大的发展。可编程序控制器功能除逻辑运算外，增加了数值运算、计算机接口、模拟量控制等；软件开发有自诊断程序，程序存储开始使用EPROM；可靠性进一步提高，初步形成系列，结构上开始有模块式和整体式的区分，整机功能从专用向通用过渡。70年代后期和80年代初期，微处理器技术日趋成熟，单片微处理器、半导体存储器进入工业化生产，大规模集成电路开始普遍应用。可编程序控制器开始向多处理器发展，使可编程序控制器的功能和处理速度大为增强，并具有通信和远程I/O能力，增加了多种特殊功能，如浮点运算、三角函数、查表、列表等，自诊断和容错技术也迅速发展。80年代后期到90年代中期，随着计算机和网络技术的普及应用，超大规模集成电路、门阵列以及专用集成电路的迅速发展，可编程序控制器的CPU已发展为由16位或32位微处理器构成，处理速度得到很大提高，高速计数、中断、PID、运动控制等功能引入了可编程序控制器。使得可编程序控制器能够满足工业生产过程的各个领域，可编程序控制器已完全取代了传统的逻辑控制装置，模拟量仪表控制装置和以小型机为核心的DDC（直接数字控制）控制装置。由于联网能力增强，既可和上位计算机联网，