摘要：闡述了下世紀(jì)初葉冶金自動(dòng)化裝備在系統(tǒng)技術(shù)、檢測(cè)儀表、人工智能應(yīng)用和電力電子技術(shù)等方面的發(fā)展趨勢(shì)，提出了發(fā)展和促進(jìn)我國(guó)冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)和工程承包能力的對(duì)策。
關(guān)鍵詞：21世紀(jì) 冶金自動(dòng)化 發(fā)展 對(duì)策
自本世紀(jì)60年代冶金自動(dòng)化裝備問世以來，取得了極其迅猛的發(fā)展。特別是80年代種類繁多的PLC和DCS的出現(xiàn)，冶金自動(dòng)化裝備的可靠性和實(shí)時(shí)性，可操作性和可維護(hù)性都得到極大的改善。方便的軟件編制和友好的人機(jī)界面，不斷提高的性能價(jià)格比使冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)得到極快的推廣和使用。從單元控制裝置、單體設(shè)備自動(dòng)化以至于全線的自動(dòng)化系統(tǒng)和全廠全公司的生產(chǎn)管理的控制系統(tǒng)遍布冶金工業(yè)的各個(gè)工藝流程。冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用推廣，使冶金產(chǎn)品的質(zhì)量和冶金生產(chǎn)線的作業(yè)率獲得極大的提高，新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)周期大為縮短，獲得了極其顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在我國(guó)冶金工業(yè)產(chǎn)量已基本滿足，主要是增加品種和改善質(zhì)量的發(fā)展期，冶金自動(dòng)化就變得更為重要，并且提出了更高要求。我國(guó)冶金自動(dòng)化行業(yè)也從普及發(fā)展階段進(jìn)入提高階段，要加強(qiáng)適應(yīng)于冶金自動(dòng)化需求的軟硬件產(chǎn)品的開發(fā)，著力發(fā)展具有自主產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和成套工程應(yīng)用技術(shù)為主的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，減少對(duì)國(guó)外技術(shù)的依賴性。
自90年代以來，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，冶金工藝和自動(dòng)化更加密切的結(jié)合，冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展和提高。
1 自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展
縱觀自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向是集成化和徹底的開放。70年代PLC和DCS系統(tǒng)問世以來，有了極其迅猛的發(fā)展，已經(jīng)成為自動(dòng)化系統(tǒng)的主流產(chǎn)品，但是各個(gè)廠家的PLC產(chǎn)品和DCS產(chǎn)品都屬于專用的系統(tǒng)，有各自的總線標(biāo)準(zhǔn)和通信標(biāo)準(zhǔn)及系列產(chǎn)品，編程軟件和運(yùn)行支持軟件，開放性較差，致使用戶長(zhǎng)期依賴某一廠家的產(chǎn)品，這嚴(yán)重?fù)p害了用戶的利益，用戶要求是開放的、多廠家產(chǎn)品的集成。在這種形熱下，以PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線正在嶄露頭角，進(jìn)軍工業(yè)自動(dòng)化的領(lǐng)域。
在開放和集成這兩個(gè)方面，目前流行的PLC和DCS系統(tǒng)同以PC為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)是無法相比的，PC開放的體系結(jié)構(gòu)和無與倫比的市場(chǎng)占有率，使之吸引了全世界幾乎所有著名的電子產(chǎn)品制造商和計(jì)算機(jī)軟件制造商，形成了產(chǎn)值達(dá)上百億美元PC機(jī)制造業(yè)和幾百億美元的軟件產(chǎn)業(yè)，形成了極其強(qiáng)大的市場(chǎng)產(chǎn)品支持和技術(shù)支持。
近幾年來，PC機(jī)技術(shù)迅速地滲透到工業(yè)控制領(lǐng)域，PC機(jī)在工控領(lǐng)域的角色已由最初的人機(jī)界面工業(yè)過渡到已可以覆蓋從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的I／O、基礎(chǔ)自動(dòng)化、過程控制直至生產(chǎn)控制和生產(chǎn)管理的全部工廠自動(dòng)化領(lǐng)域。美國(guó)最早引入PLC進(jìn)行生產(chǎn)過程控制的通用汽車公司從1994年起采用基于PC技術(shù)的控制系統(tǒng)逐步淘汰其PLC系統(tǒng)，這也表明以PC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)已經(jīng)得到了用戶的認(rèn)可。
開放的PC總線導(dǎo)致了豐富多采的種類繁多的硬件模板的產(chǎn)生，用于數(shù)據(jù)采集與控制的板級(jí)產(chǎn)品已幾乎可以覆蓋所有用戶需求。新一代PC的總線如PCI、EISA、微通道等提供了更高性能，并為一些小型計(jì)算機(jī)廠商所采用，如DEC公司的α機(jī)。開放的PC總線的產(chǎn)品是以通用商品OEM的方式向市場(chǎng)供貨，因而它比專用性的PLC或DCS產(chǎn)品有更高的性能價(jià)格比。
PC開放的軟件結(jié)構(gòu)和日趨標(biāo)準(zhǔn)化的軟件生產(chǎn)方式，使得高性能多用戶的軟件產(chǎn)品層出不窮，如動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE，對(duì)象的鏈接和嵌入PLE。開放的數(shù)據(jù)庫結(jié)ODBC、遠(yuǎn)程過程調(diào)用RPC、32位機(jī)的多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)等已為系統(tǒng)集成提供了可供充分選擇的基礎(chǔ)軟件。
在工程工具一級(jí)，越來越多的第3方軟件公司為工業(yè)控制提供了控制算法、控制器編程手段、組態(tài)工具和數(shù)據(jù)管理、專家系統(tǒng)直到CIMS等不同層次的軟件產(chǎn)品，這些軟件大都具有開放的軟件結(jié)構(gòu)，為二次開發(fā)與軟件系統(tǒng)集成提供極其便捷的途徑，同OEM硬件產(chǎn)品一樣，第3方軟件產(chǎn)品較某一硬件設(shè)備廠家提供的專用軟件有著更高的性能價(jià)格比。
PC機(jī)大受歡迎的另一個(gè)重要原因是開放的聯(lián)結(jié)，進(jìn)入90年代后，PC的聯(lián)網(wǎng)已成為PC的最基本能力之一，基于PC的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品極大地豐富，為用戶使用多家的產(chǎn)品集成自己的系統(tǒng)提供了可靠保證。
當(dāng)然PC本身也在吸收PLC和DCS產(chǎn)品的特點(diǎn)，在框架結(jié)構(gòu)、防塵、抗干擾等方面不斷改進(jìn)和提高，在用戶強(qiáng)烈要求開放和集成的推動(dòng)下，以PC為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)逐步取代目前流行的PLC和DCS成為發(fā)展趨勢(shì)。
支持集成和開放發(fā)展的另一個(gè)重要方向是現(xiàn)場(chǎng)總線?，F(xiàn)場(chǎng)總線是一種徹底開放的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，它試圖用數(shù)字化通信代替4～20mA的連接標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)總線下連接的檢測(cè)控制裝置對(duì)于工藝設(shè)備具有控制、報(bào)警等多種功能。
通過兩根網(wǎng)絡(luò)線能把來自不同廠家的數(shù)量龐大的傳感器、執(zhí)行器、回路調(diào)節(jié)器和其它儀表連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，極大地簡(jiǎn)化了集中式控制系統(tǒng)的走線，降低了系統(tǒng)造價(jià)，提高了工程進(jìn)度和系統(tǒng)的可靠性。
由于基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)是一種更加分散的控制結(jié)構(gòu)，連接現(xiàn)場(chǎng)總線上的多個(gè)廠家產(chǎn)品具有互操作性，導(dǎo)致控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變革，如圖1、圖2所示。
以PC為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)，不僅可以取代PLC或DCS實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)控制，而且由于客戶和服務(wù)器結(jié)構(gòu)模式的出現(xiàn)，各種檔次PC機(jī)既可以作為服務(wù)器也可以作為客戶機(jī)，形成按區(qū)域或流程的PC機(jī)群，通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成管理和控制一體化的信息系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的互連和信息交換，而且可以同客戶、管理部門、金融業(yè)等信息系統(tǒng)互連形成廣泛化的信息系統(tǒng)。
2 檢測(cè)儀表的發(fā)展
檢測(cè)儀表的種類不斷增加，特別是用于質(zhì)量檢測(cè)的儀表如鐵水定硅、定硫探頭，鋼水的定碳、定磷、定氧、定氮探頭，型鋼尺寸檢測(cè)儀，鋼板涂油層厚度儀，鋼板表面缺陷檢測(cè)儀，板、管超聲探傷儀，線棒橢圓度儀，激光測(cè)厚儀等專用儀表增加較快。新一代的檢測(cè)儀表主要特點(diǎn)是智能和數(shù)字。這些檢測(cè)儀表均是以微型計(jì)算機(jī)為核心，可以自動(dòng)校零、線性化、補(bǔ)償環(huán)境因素變化，配置圖形顯示裝置，直觀表達(dá)測(cè)量的結(jié)果。存儲(chǔ)瞬變信息和歷史數(shù)據(jù)，自測(cè)試、自診斷甚至包括模型運(yùn)算和人工智能的應(yīng)用，如測(cè)量冷軋鋼板表面缺陷的檢測(cè)儀采用了BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在一次檢測(cè)技術(shù)方面，超聲波、微波、激光等新技術(shù)大量被采用。這些新型的儀表被采用，使自動(dòng)控制的精度得到進(jìn)一步提高，如采用激光測(cè)速儀可以實(shí)測(cè)軋制過程的前滑量，用激光測(cè)速儀檢測(cè)平整機(jī)的延伸率可以獲得很高精度，使延伸率控制性能得到極大的改善。
檢測(cè)儀表的智能化、數(shù)字化，使檢測(cè)儀表同控制裝置可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接，采用現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)多方向、多變量的數(shù)據(jù)通信，替代傳統(tǒng)的單變量、單方向的直接輸入、直接輸出的模擬或離散的裝置，實(shí)現(xiàn)EIC(電控、儀表、計(jì)算機(jī))一體化是發(fā)展的必然趨勢(shì)。
3 人工智能技術(shù)的應(yīng)用
本世紀(jì)末和下世紀(jì)初在自動(dòng)控制理論和方法方面主要的發(fā)展方向是人工智能技術(shù)的應(yīng)用。
人工智能技術(shù)主要是神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、專家系統(tǒng)及其相結(jié)合的智能控制系統(tǒng)，近年來已在冶金自動(dòng)化中得到了多方面的應(yīng)用。僅日本應(yīng)用的實(shí)例就超過百件，德國(guó)Krupp-Hoesch鋼鐵公司的Westfaien鋼廠應(yīng)用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)數(shù)學(xué)模型，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，尺寸偏差減少12%。如在軋制過程自動(dòng)化方面，傳統(tǒng)的軋制過程數(shù)學(xué)模型是以軋制力為中心，以一組數(shù)學(xué)物理方程描述軋制過程。軋制工況是多樣化的，影響軋件質(zhì)量的因素眾多，并且有些工況參數(shù)不能直接地或連續(xù)地檢測(cè)，具有邊界約束條件的數(shù)學(xué)物理方程雖然對(duì)軋制過程有一個(gè)相當(dāng)近似的描述，但還不能完整精確地表達(dá)軋制過程，存在著固有的誤差。采用人工智能技術(shù)如人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，通過采集實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來觀察工藝過程，積累經(jīng)驗(yàn)，并且將以前只有人才能掌握的經(jīng)驗(yàn)融入計(jì)算過程，就能彌補(bǔ)常規(guī)數(shù)學(xué)模型的不足，它的學(xué)習(xí)功能不斷適應(yīng)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)。單純的采用人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的的數(shù)學(xué)模型有點(diǎn)像魔術(shù)師的黑盒子，采用人工智能同傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的組合模型側(cè)重于工藝過程內(nèi)的各種分析關(guān)系式，易于操作者和工藝技術(shù)人員接受和使用。來自常規(guī)數(shù)學(xué)模型中先前的經(jīng)驗(yàn)不是丟棄，而是通過算法模型和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)作關(guān)系全部并入組合模型之中，通過這種方法使設(shè)定精度得到了提高。在厚板質(zhì)量工程設(shè)計(jì)中，以訂單為基礎(chǔ)制定軋制過程中生產(chǎn)工藝和工藝參數(shù)的專家系統(tǒng)，軋機(jī)液壓壓下故障在線實(shí)時(shí)診斷的專家系統(tǒng)，連軋機(jī)組負(fù)荷分配的專家系統(tǒng)都得到了應(yīng)用。采用模糊邏輯對(duì)于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)和判斷，對(duì)于傳感器的狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)診斷都取得了良好的效果，人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)用于軋件板形識(shí)別，多輥軋機(jī)的板形控制等。
在焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼各個(gè)工藝流程同軋制過程相比，物理化學(xué)的變化更為復(fù)雜。連續(xù)有效的直接過程檢測(cè)儀表也不如軋制過程的檢測(cè)齊全。因此，在冶煉過程控制數(shù)學(xué)模型方面還遠(yuǎn)達(dá)不到板帶軋制過程數(shù)學(xué)模型的精度。在這些工藝流程方面應(yīng)用人工智能技術(shù)更加迫切和必要，在國(guó)外已進(jìn)行了有益的嘗試。
4 電力電子的技術(shù)發(fā)展
由于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，使微細(xì)加工技術(shù)和高電壓、大電流技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了新一代的電力電子器件，如IGBT、IGCT等。功率半導(dǎo)體技術(shù)同計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，將為電能的產(chǎn)生、運(yùn)輸、分配、消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)提供優(yōu)化的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。作為冶金自動(dòng)化最重要和最廣泛使用，以電機(jī)為中心的電氣傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電力電子應(yīng)用技術(shù)的核心裝置，正在朝著節(jié)能、節(jié)電、一體化及智能化的方向發(fā)展。
電氣產(chǎn)品的體積、重量隨著供電頻率的增加，與供電頻率平方根成反比地減少。如果將傳統(tǒng)的整流設(shè)備更新?lián)Q代為高頻的“開關(guān)電源”式整流器，其主要材料可節(jié)約90%以上，還可以節(jié)電30%以上。由于同樣功率的交流電機(jī)比直流電機(jī)體積小，重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，極易維護(hù)，因而電氣傳動(dòng)裝置的交流化，電力電子應(yīng)用技術(shù)的高頻化是發(fā)展的趨勢(shì)。
電力電子產(chǎn)品的集成度不斷提高，硬件的結(jié)構(gòu)模塊化，如瑞士ABB半導(dǎo)體公司將GTO功率元件同其觸發(fā)電路組合在一個(gè)模塊之上形成IGCT產(chǎn)品，使器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接，不僅縮小了體積，而且可以進(jìn)行靈活的設(shè)計(jì)和組合配置。
傳統(tǒng)的模擬信號(hào)由數(shù)字信號(hào)來代表，模擬硬件電路控制由數(shù)字控制的軟件來代替，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。數(shù)字信號(hào)穩(wěn)定，沒有時(shí)漂和溫漂，使用軟件編程可以容易實(shí)現(xiàn)各種控制功能和功能組合，參數(shù)修改方便，具有自診斷的能力，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)很方便地實(shí)現(xiàn)同其它控制裝置和信息管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字信息的交換。
許多用電設(shè)備包括電氣傳動(dòng)裝置可能會(huì)給電網(wǎng)造成污染，向電網(wǎng)注入高次諧波，使功率因數(shù)下降。正在發(fā)展的電力電子技術(shù)可以減少和消除對(duì)電網(wǎng)的污染，實(shí)現(xiàn)所謂“綠色化”。正是因?yàn)檫@一點(diǎn)交交變頻交流調(diào)速技術(shù)敗給了交直交變頻調(diào)速技術(shù)。
應(yīng)用技術(shù)高頻化，硬件結(jié)構(gòu)模塊化，控制功能數(shù)字化，產(chǎn)品性能綠色化，以及新出現(xiàn)的扇片定子電機(jī)和無刷雙饋電機(jī)，直流高壓輸電的直流電網(wǎng)會(huì)給下個(gè)世紀(jì)的電工領(lǐng)域帶來巨大的變化。
除了上述幾個(gè)方面之外，在設(shè)備診斷、機(jī)器人使用等方面，下個(gè)世紀(jì)也將會(huì)獲得更大的發(fā)展。檢測(cè)技術(shù)同多媒體技術(shù)的結(jié)合，也會(huì)使許多冶金過程更具有“可視化”。直接從生產(chǎn)線上采集實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)仿真，可以為新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)提供強(qiáng)有力的工具。隨著冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)的發(fā)展，必將促進(jìn)冶金工業(yè)的生產(chǎn)朝高效、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)的方向進(jìn)一步發(fā)展。
5 我國(guó)冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)發(fā)展和對(duì)策
我國(guó)各類冶金設(shè)備已經(jīng)引進(jìn)了不少相當(dāng)先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)，但是總體自動(dòng)化水平還比較落后。今后我們的任務(wù)是消化吸收國(guó)外引進(jìn)的技術(shù)，自主開發(fā)自有技術(shù)，減少對(duì)國(guó)外技術(shù)的依賴程度(我國(guó)對(duì)國(guó)外的技術(shù)依賴程度在50%以上，而韓國(guó)為22%，日本只有6.6%，美國(guó)僅為1.6%)，在綜合引進(jìn)技術(shù)和自主開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)大部分冶金自動(dòng)化工程的國(guó)產(chǎn)化。
5.1 冶金自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)
在冶金自動(dòng)化的公共基礎(chǔ)技術(shù)方面，應(yīng)加快以PC為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)品開發(fā)，形成國(guó)內(nèi)的硬件產(chǎn)品系列。執(zhí)行冶金自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)規(guī)范，開發(fā)和建立適應(yīng)于冶金自動(dòng)化四級(jí)系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺(tái)，以便實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件的工程化生產(chǎn)。
在冶金自動(dòng)化的應(yīng)用技術(shù)方面，我們已經(jīng)制定了各個(gè)流程的自動(dòng)化功能技術(shù)規(guī)范。要根據(jù)冶金工藝現(xiàn)場(chǎng)主體設(shè)備的情況，配置適合的自動(dòng)化系統(tǒng)，特別注重有利于節(jié)能降耗的自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于質(zhì)量控制環(huán)節(jié)如軋制過程的自動(dòng)寬度控制、自動(dòng)厚度控制、自動(dòng)板形控制，要消化吸收引進(jìn)的各家公司的裝置，博采眾長(zhǎng)，加強(qiáng)研究和實(shí)踐應(yīng)用，形成軟硬件配套，包括在線調(diào)整和參數(shù)優(yōu)化的成套技術(shù)。選擇易于實(shí)現(xiàn)的突破口，進(jìn)行人工智能的應(yīng)用實(shí)踐。在有條件的企業(yè)實(shí)現(xiàn)控制管理一體化的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。作為自動(dòng)化功能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的檢測(cè)儀表和各種電氣、液壓、氣動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不僅要根據(jù)發(fā)展的方向研究新型儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而且要在工程化上下功夫，提供經(jīng)得起現(xiàn)場(chǎng)考驗(yàn)、能長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的儀表和裝置。
自從冶金自動(dòng)化裝置問世以來，冶金自動(dòng)化始終與冶金工藝緊密結(jié)合，是為了滿足冶金工藝的要求而不斷發(fā)展的，工藝和自動(dòng)化是密不可分的，每一種新的工藝出現(xiàn)都要求自動(dòng)化系統(tǒng)增加相應(yīng)功能。也正是因?yàn)楝F(xiàn)今的自動(dòng)化系統(tǒng)可以提供高速計(jì)算、豐富的存儲(chǔ)量和簡(jiǎn)捷的編程開發(fā)使用手段的控制裝置，方便地實(shí)現(xiàn)離線模擬和在線控制的功能，促進(jìn)了新工藝的發(fā)展，縮短了新工藝的開發(fā)成熟周期。80年代開始發(fā)展起來的短流程、連鑄連軋、熱裝熱送、板形控制技術(shù)就是這樣的成功相結(jié)合的實(shí)例。因而自動(dòng)化的技術(shù)人員必須同工藝裝備的技術(shù)人員密切結(jié)合，才能創(chuàng)造出功能完善，裝備先進(jìn)，具有自主產(chǎn)權(quán)的冶金自動(dòng)化系統(tǒng)和裝置。
5.2 冶金自動(dòng)化工程國(guó)產(chǎn)化大有可為
我國(guó)各類冶金設(shè)備已具備相當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模，但總體裝備水平比較落后。為采用先進(jìn)工藝，優(yōu)化品種結(jié)構(gòu)，節(jié)約能源和提高效益，冶金設(shè)備的技術(shù)改造是必然的要求。而冶金自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)改造是其中極其重要的、不可缺少的環(huán)節(jié)之一。主要依靠國(guó)內(nèi)的力量，引進(jìn)必要的設(shè)備和技術(shù)，更節(jié)省和更自主地實(shí)現(xiàn)冶金自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)改造是必要的，也是可行的。
5.2.1 國(guó)內(nèi)外冶金自動(dòng)化工程能力的比較
我國(guó)自改革開放以來，在消化吸收引進(jìn)的冶金自動(dòng)化技術(shù)和同國(guó)外著名電氣公司的技術(shù)合作中，冶金自動(dòng)化技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。除板形控制、薄板坯連鑄連軋中某些新技術(shù)外，在成熟技術(shù)方面國(guó)內(nèi)冶金自動(dòng)化的工程能力同國(guó)外著名電氣公司相比主要有3個(gè)差距。第1個(gè)差距是國(guó)外電氣公司實(shí)施冶金自動(dòng)化工程都有一個(gè)工程規(guī)范，規(guī)定一個(gè)冶金自動(dòng)化工程分成幾個(gè)階段來完成，每個(gè)階段要完成的任務(wù)和要形成的技術(shù)文本，這些技術(shù)文本的內(nèi)容和格式都有詳細(xì)的規(guī)定。而我們國(guó)內(nèi)單位承擔(dān)這種工程往往由各工程組根據(jù)自己的工程和人員情況自行確定?，F(xiàn)在已由國(guó)家冶金自動(dòng)化工程技術(shù)研究中心根據(jù)國(guó)家制定的有關(guān)規(guī)范，參考國(guó)外多家著名電氣公司的自動(dòng)化工程規(guī)范制定了我國(guó)的冶金自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)規(guī)范，這一差距已基本彌補(bǔ)。第2個(gè)差距是國(guó)外電氣公司對(duì)各類冶金自動(dòng)化系統(tǒng)都有成套的技術(shù)，不僅包括自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、配置、功能，各階段的參考技術(shù)文本，還包括與自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)的一些技術(shù)說明和技術(shù)要求，如檢測(cè)儀表和執(zhí)行機(jī)械的選型及安裝要求，技術(shù)指標(biāo)對(duì)軋機(jī)主體機(jī)械設(shè)備的要求等。近幾年來國(guó)內(nèi)的單位也已積累了大量的各類冶金自動(dòng)化系統(tǒng)的成套技術(shù)。第3個(gè)差距是國(guó)外電氣公司都有自己的專用硬件設(shè)備和基本軟件及開發(fā)的平臺(tái)。由于國(guó)內(nèi)尚不具備自制的PLC和DCS系統(tǒng)，到目前為止硬件都是以引進(jìn)為主，國(guó)內(nèi)完成應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、編程、安裝和調(diào)試。這就使得我們不能在一個(gè)固定的硬件和軟件平臺(tái)上進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)和系統(tǒng)集成，隨著國(guó)內(nèi)硬件設(shè)備的開發(fā)的制造能力不斷增強(qiáng)，經(jīng)過幾年的努力這個(gè)差距也可以得到縮小和彌補(bǔ)。
5.2.2 國(guó)內(nèi)單位工程總承包是最佳選擇
如上節(jié)所述，國(guó)內(nèi)承擔(dān)冶金自動(dòng)化工程的專業(yè)院所和一些大企業(yè)的自動(dòng)化部門，在成熟技術(shù)方面除了自己不能獨(dú)立制造用于自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件裝置以外，同國(guó)外著名電氣公司的工程能力已無多大差距。在引進(jìn)必要的硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上由國(guó)內(nèi)單位實(shí)施工程總承包需要兩個(gè)能力，第一是系統(tǒng)集成的能力，第二是對(duì)于所承包的工程的成套技術(shù)有很好的掌握和理解。
由于用戶強(qiáng)烈要求系統(tǒng)的開放和多廠家產(chǎn)品的集成，近幾年來國(guó)外PLC和DCS的制造商在產(chǎn)品的開放性和互連性方面有顯著的改進(jìn)，越來越多的第3方軟件公司為工業(yè)控制開發(fā)的各種支持軟件具有很強(qiáng)的通用性，幾乎可以在世界上所有知名廠家的產(chǎn)品上運(yùn)行，國(guó)內(nèi)也可以提供部分經(jīng)得住考驗(yàn)的硬件產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)單位在長(zhǎng)期使用這些國(guó)外產(chǎn)品的過程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)產(chǎn)品性能有深刻的理解，對(duì)于從事冶金自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)的國(guó)內(nèi)專業(yè)人員來說，集成國(guó)內(nèi)外的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，組成性能價(jià)格比高的系統(tǒng)是完全有能力的，并且國(guó)內(nèi)工業(yè)控制設(shè)備的生產(chǎn)也具備了一定的基礎(chǔ)，正在進(jìn)入成熟期。由于技術(shù)的規(guī)一化和開放性導(dǎo)致了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的范式性，系統(tǒng)集成已經(jīng)變得越來越容易。近年來國(guó)內(nèi)引進(jìn)的許多工程項(xiàng)目的系統(tǒng)集成是由外國(guó)駐華機(jī)構(gòu)招聘的中國(guó)雇員來完成的，這些中國(guó)雇員大部分是從科研院所和大企業(yè)出去的技術(shù)人員，既然這些人能承擔(dān)這些工作，我們也勿需懷疑留在科研院所和大企業(yè)的技術(shù)精英們是否有這個(gè)能力，關(guān)于工程成套技術(shù)除個(gè)別先進(jìn)技術(shù)外，國(guó)內(nèi)已經(jīng)掌握。況且國(guó)內(nèi)許多冶金設(shè)備的技術(shù)改造并不要求最先進(jìn)的國(guó)外技術(shù)，絕大部分屬于成熟技術(shù)的范圍。在成熟技術(shù)方面國(guó)外著名電氣公司正在軟件固化，而國(guó)內(nèi)單位已經(jīng)積累了各家著名公司的技術(shù)文本，實(shí)施了不少樣板工程。對(duì)某些實(shí)施經(jīng)驗(yàn)尚不足或?qū)?shí)現(xiàn)技術(shù)細(xì)節(jié)尚未完全掌握的技術(shù)，可分交給外商來完成，這并不影響工程總承包的實(shí)施能力。
由國(guó)內(nèi)有能力的單位實(shí)施工程承包，采用開放式的方法聯(lián)合國(guó)內(nèi)有實(shí)力的單位，將某些國(guó)內(nèi)尚未有把握承擔(dān)的技術(shù)和裝備分包給國(guó)外廠商，不僅可以節(jié)約資金，而且又可確保工程的質(zhì)量和水平，無疑是一種最佳選擇。近幾年來，在國(guó)內(nèi)許多重大工程中實(shí)施這種方案，獲得了豐碩的成果。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，許多冶金自動(dòng)化工程在建設(shè)期內(nèi)由于試驗(yàn)的品種和規(guī)格有限，不可能調(diào)到最佳，在長(zhǎng)期生產(chǎn)過程中需要不斷的精調(diào)和改進(jìn)。我們引進(jìn)的不少成套的冶金設(shè)備，不能迅速達(dá)產(chǎn)或達(dá)到國(guó)外同類設(shè)備的使用效果，就是因?yàn)樵诎惭b調(diào)試結(jié)束后，外國(guó)專家撤走，我們又沒有完全掌握和消化引進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，工藝人員提出的要求，機(jī)械和電氣自動(dòng)化人員在未完全掌握引進(jìn)的裝備條件下難以配合工藝人員進(jìn)行及時(shí)的改進(jìn)和精調(diào)。如果采用國(guó)內(nèi)單位總承包，國(guó)內(nèi)技術(shù)人員就會(huì)很快掌握消化了整個(gè)系統(tǒng)和技術(shù)細(xì)節(jié)包括引進(jìn)的部分。這些國(guó)內(nèi)工程技術(shù)人員可以隨時(shí)同工藝技術(shù)人員相配合，充分發(fā)揮引進(jìn)設(shè)備的作用。由國(guó)外引進(jìn)的模型和軟件也不一定完全適合我國(guó)的具體情況，這部分的改進(jìn)更需要國(guó)內(nèi)自動(dòng)化工程技術(shù)人員同工藝技術(shù)人員密切配合才能解決。
5.2.3 實(shí)施冶金自動(dòng)化工程國(guó)產(chǎn)化的原則
實(shí)施冶金自動(dòng)化工程國(guó)產(chǎn)化，我們提出兩個(gè)基本原則：第1個(gè)原則是不能因?yàn)閲?guó)產(chǎn)化而失去先進(jìn)性，也就是說我們不能開發(fā)和應(yīng)用國(guó)外已經(jīng)淘汰的技術(shù)裝備。第2個(gè)原則是國(guó)產(chǎn)化要實(shí)事求是，凡是國(guó)內(nèi)確實(shí)有把握完成的任務(wù)就由國(guó)內(nèi)來承擔(dān)，國(guó)內(nèi)尚無把握承擔(dān)的可以通過技術(shù)合作或技術(shù)引進(jìn)的方式來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楣こ添?xiàng)目不同于科研項(xiàng)目，只準(zhǔn)成功，不能失敗，而且有嚴(yán)格的時(shí)間進(jìn)度要求，技術(shù)和裝備的成熟是第1位，但是也應(yīng)避免和杜絕國(guó)內(nèi)已經(jīng)完全能承擔(dān)的冶金自動(dòng)化項(xiàng)目仍然花大價(jià)錢由國(guó)外引進(jìn)。
近年來在寶鋼、武鋼、鞍鋼、太鋼等許多單位僅引進(jìn)硬件，全部工程都由國(guó)內(nèi)單位承包的重大冶金自動(dòng)化項(xiàng)目已經(jīng)完成了多個(gè)。冶金部自動(dòng)化研究院等單位在重大自動(dòng)化工程項(xiàng)目同國(guó)外著名電氣廠商競(jìng)爭(zhēng)獲勝已不鮮見。在大型轉(zhuǎn)爐和軋機(jī)的技術(shù)改造中實(shí)現(xiàn)了“不減產(chǎn)改造”，出現(xiàn)了鼓舞人心的技術(shù)改造成果。許多企業(yè)已經(jīng)體會(huì)到全部引進(jìn)的一些不良后果，對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化寄于厚望。作為從事冶金自動(dòng)化工程的專業(yè)院所，一定要加倍努力，不辜負(fù)企業(yè)的希望，為冶金自動(dòng)化事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
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（轉(zhuǎn)載）
