山东恒邦冶炼股份有限公司冶炼三公司 山东省烟台市牟平区 264100
摘要：随着工业技术的不断发展，高炉自动化控制技术日趋成熟。我国的高炉自动化技术经历了先引进、消化移植、再自主研发的过程，总体来说已经取得了不小的进步，为我国的钢铁工业的发展提供了巨大动力。另一方面，我国钢铁工业的大发展既为高炉自动化技术提供了机遇，也提出了新的挑战。我们应着眼于高炉自动化技术的发展前景和未来，把握住时代脉搏，不断完善和提高高炉自动化技术，为我国高炉自动化进一步的发展作出新的贡献。
关键词：高炉、自动化、控制系统、研究、应用
1高炉自动化控制系统的主要功能和特点
1.1高炉自动化控制系统的主要功能
高炉自动化控制系统所组成的设备多、设备的位置分散、设备之间联系性强，并且运行环境恶劣。基于PLC的自动化控制系统具有可靠性高、功能性好、便于使用等优势，从而被广泛应用。高炉控制技术需要结合机械设计和制造、电气化控制和计算机技术，其中以PLC为核心，系统往往包含一个中央控制器以及上料系统、高炉本体、热风炉和除尘等４个控制站，然后通过以太网进行数据传输和通信，以达到高炉自动化控制的目的。为了保证自动化控制系统的合理性和自动化运行，高炉自动化控制系统往往采用二级控制系统和二层通讯网络。高炉自动化控制系统具有以下功能：
（１）机群系统控制。基于高速工业以太网，每个系统都有２台相互独立、相互备用的监控机，现场控制站由PLC组成，能够与监控系统进行数据交换，实现对设备的控制和数据的处理。
（２）高炉本体、槽下及炉顶控制系统。炼铁厂高炉自动控制系统主要包含上料及炉顶自动化控制系统、高炉本体自动化控制系统、热风炉自动化控制系统和除尘自动化控制系统４部分。槽下自动化控制系统的关键部分有料单的分解、处方的运行和主卷扬的自动控制。炉顶控制系统中的受料斗接收由卷扬小车送来的原料，当受料斗中的料不满时，允许卷扬车上行送料。
（３）数据采集、画面监控操作、历史趋势显示等。为了能够提高高炉生产的安全性和生产效率，自动化控制系统必须能够对高炉的生产过程进行严密的监控，这个过程往往具备较大的数据量，生产的各个过程和步骤都得精确记录，包括设备故障和安全事故，并且能够及时绘制出历史趋势，为后续工作提供借鉴和参考。
1.2高炉自动化控制系统的主要特点
基于可靠性、实用性和先进性的原则所设计出的高炉自动化控制系统往往具有以下特点：
（１）高炉自动控制系统可以概括为三电一体结构，它是通过PLC系统实现对各个工序的控制，同时也把PLC高可靠性、高功能性、高稳定性的特点充分体现了出来。
（２）高炉自动化控制系统是包含有多个PLC系统和监控站的综合系统，全系统自动化控制包含上料及炉顶自动化控制系统、高炉本体自动化控制系统、热风炉自动化控制系统和除尘自动化控制系统等，能够通过各部分的数据共享和互调实现综合控制，因此具有较大的自动化控制程度范围。
（３）高炉自动化控制系统支持冗余CPU配置，具有更快的运行速度，其齐全的功能模块，使得系统在极其恶劣和不稳定的环境中都能正常的运行，不仅满足了各类用户的不同需求，同时也保证了系统的安全性和可靠性。
（４）高炉自动化控制系统通过高速工业以太网进行数据和通信的传递，而工业以太网在整个工业通讯网络领域内都具备较高的实用性和开放性，整个通信传输系统安全、快捷、可靠。
（５）高炉自动化控制系统的程序各模块层次清楚，阅读和修改都很便捷，这使得控制系统的结构的设计十分合理和有效，同时为了消除各个设备出现非法抵触而导致误停的现象，系统程序还专门准备了相对应的预案，以避免此类现象发生；另外，为了保证不影响生产，控制系统还设置了不论生产过程中的哪个环节或步骤出现问题时，在对应的预案实施后依然不影响整体的运转，同时也保证了自动化控制系统的可靠性和效率性。
2炼铁厂高炉综合自动化控制系统设备基础
2.1现场控制器同高炉综合自动化控制系统具有较为密切的联系，现场控制器在高炉综合自动化控制体系中发挥的作用主要是由各类传感器收集设备资料通过传输渠道，实现同中央控制计算机的连接，由中央控制计算机依据数据、资料等下达调整的命令，最终由执行器进行命令的执行。达到现场控制的效果，实现中央监控计算机对于炼铁工艺的各个工序的数据的调正控制作用。随着数字化、智能化社会的发展，当前节能控制系统中所采用的控制器也倾向于数字控制器，有效地利用数字集成电路实现对电气设备数据的监控和处理。
2.2执行器是炼铁高炉综合自动化控制系统中最末端的操作环节，同时也是自动化控制技术实现的最直接的渠道。通常情况下，炼铁厂高炉综合自动化控制系统中的执行器为电动执行器、电磁执行器等。具体分析，电磁执行器中最常见的为电磁阀，具有操作简单、原理简单等优势。主要将电力缠绕线圈，产生磁力，实现电流的运动和对电流量的控制，从而保证在操作工艺中各个工序的顺畅性。电磁阀同时拥有直动式和先导式。先导式的机构具有导阀和主阀，可控制性较强，因而应用较为广泛，而直动式电磁阀主要是电磁线圈直接控制阀门，动态变化性较大，因而使用的频率较少;另一方面电动执行器主要由电动风阀、电动调节阀组成。其中电动调节阀发挥控制微调不同类型执行器之间的和谐统一性。即在保证高炉设备在正常运行的前提下，在高炉设备运行的阈值范围内，尽可能地推动高炉设备实现高效生产管理。
2.3电压箱、电表等基础设备同计算机的有机连接，炼铁厂高炉综合自动化控制系统的应用最基础的在于保证整个工厂内部的视频监测管理。监控系统对于保证炼铁厂内部的工艺质量、工作数量甚至对于区域整体运作等都具有重要的影响作用。根据炼铁厂内部的自动化监控系统设备的实际情况而言，当前对监控系统的内容构建主要是以监测、预防故障为主，自動化控制主要高炉本体监控系统、槽下控制系统等的控制和保护作用。但事实上，监测仪表设备对高炉系统的监测力度不够大，范围也缺少全面性，无法很好的依据高炉系统的不同操作工艺下采取不同的控制手段。比如说目前的炼铁厂炉顶控制系统，由于不同的生产需求下的下料时间、下料数量等不同，但是分布不均，而在整个厂区内，实现对各个工序的人工下料、人工操作的监督和监控的难度和危险度都较大，因而都要取决于这些基础设施同计算机系统的网络架构，保证通信顺畅。如炼铁厂内的供配电设备，对于高炉综合自动化控制系统的影响是前一发动全身的，一旦出现某一环节的供配电故障，而无法及时掌握到故障所在地，计算机无法及时传递有关的资讯，会使等整个工序陷入混乱。因而当炼铁厂电路故障出现问题时，则监测仪器设备无法全面的进行控制，要求安装自行监测的系统实现两者的统一，加强对设备发电机的控制。对于供配电设备系统的节能控制的监测方式主要是对设备的电压、电流等进行监测，并由此形成设备的相关数据库，当设备电路中发生故障时，系统可以及时发现问题，并发出警告。要注意对设备的电压的测量时对高压侧和低压侧反应数据加倍重视记录，形成配电网设备系统的电路的安全阈值。
另外还要求对总机房中的电源进行监测和管理，防治电源等出现故障而影响炼铁厂配电系统的整体性。所以说，形成综合自动化控制系统还要求能够实现高炉工艺以及炼铁厂基础操作工艺的有机结合。
参考文献
［1］郝存伟．炼铁高炉生产过程的自动化控制［J］．科技创新与应用，2014（19）
［2］韩国新，盛丽娜．炼铁厂高炉综合自动化控制系统的研究与应用［J］．数字技术与应用，2013（3）