帶鋼熱連軋過程自動化系統(tǒng)

zcb2006

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立足國內(nèi) 高效軋制 我國帶鋼熱連軋過程自動化系統(tǒng)的發(fā)展及其思考fficeffice" />

劉文仲/北京科技大學(xué)       在鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程中,，帶鋼熱連軋的生產(chǎn)是各種高新技術(shù)應(yīng)用較為廣泛的一個領(lǐng)域,。在軋鋼過程自動化方面，帶鋼熱連軋計算機(jī)控制系統(tǒng)是發(fā)展得最迅速,、最成熟,，并且取得經(jīng)濟(jì)效果最明顯的計算機(jī)系統(tǒng)。  1 發(fā)展歷程  1.1帶鋼熱連軋機(jī)      如果從1924年阿斯蘭1470 mm和1926年巴特勒1070 mm帶鋼熱連軋機(jī)計算起,，帶鋼熱連軋機(jī)已經(jīng)有八十多年的發(fā)展歷史了,。它具有綜合技術(shù)性強(qiáng)、生產(chǎn)效率高,、經(jīng)濟(jì)效益大,、發(fā)展迅速,、自動化程度高、新技術(shù)應(yīng)用廣泛等特點(diǎn),�,？梢宰鳛楹饬繃�家工業(yè)發(fā)展水平的一個重要標(biāo)志。現(xiàn)在,，我國已經(jīng)具備設(shè)計和制造帶鋼熱連軋機(jī)的能力了,。  1.2帶鋼熱連計算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)        帶鋼熱連軋計算機(jī)控制系統(tǒng)也有將近五十年的發(fā)展歷史了。1958年以前,，實(shí)現(xiàn)了模擬AGC（自動厚度控制）,；1960年以前，實(shí)現(xiàn)了軋機(jī)調(diào)速,、壓下,、活套控制的電動自動化；1962年,，美國在麥克勞斯（Mclouth）鋼鐵公司1525 mm熱軋機(jī)上實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)控制,；1964年，日本在新日鐵堺廠1420 mm熱軋上實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)控制,；1971年11月日本新日鐵大分廠2235 mm熱軋計算機(jī)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行,，該熱軋計算機(jī)控制系統(tǒng)作為當(dāng)時的設(shè)計典范。1980年以后,，帶鋼熱連軋計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展得更加迅速,，趨向成熟。      按照國際上的一般方法,，帶鋼熱連計算機(jī)控制系統(tǒng)的分級如下：      0級  傳動級(Drive) 簡稱Level 0,；      1級  基礎(chǔ)自動化級(Basic Automation)簡稱Level 1；      2級  過程控制級(Process Control) 簡稱Level 2,；      3級  生產(chǎn)控制級(Production Control) 簡稱Level 3,；      更上一級的有MES、ERP,、生產(chǎn)管理,、產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)等。      起源于上個世紀(jì)60年代初的帶鋼熱連軋計算機(jī)控制系統(tǒng),，經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展歷程,，到了上世紀(jì)80年代，已經(jīng)發(fā)展得日臻成熟,。從系統(tǒng)的分級與基本結(jié)構(gòu)來看,，它主要經(jīng)歷了單機(jī)控制、多機(jī)分級分區(qū)集中控制,、分散系統(tǒng)控制這樣幾個階段,。它的發(fā)展特點(diǎn)主要集中在以下五個方面,。  （1）計算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)逐步分散化      系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從最初的單機(jī)集中控制，發(fā)展到后來的多級分區(qū)的集中控制,，再發(fā)展到分散控制,，這種變化過程是為了更好地滿足生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的需要，也是隨著計算機(jī)和電氣傳動技術(shù)的發(fā)展不斷變化的,。  （2）控制功能不斷完善      控制功能從最初的代替人工操作的設(shè)定控制,，發(fā)展到生產(chǎn)全線的自動控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制,、節(jié)能控制,，再發(fā)展到設(shè)備故障診斷，以及近年來的產(chǎn)品的微結(jié)構(gòu)性能預(yù)報,、性能控制,。控制功能不斷完善,，從簡單到復(fù)雜,，從低級到高級，這些也是來自于提高產(chǎn)品質(zhì)量,、降低生產(chǎn)成本,、減少環(huán)境污染等方面的需求。  （3）控制精度不斷提高      隨著控制功能的不斷完善,，對產(chǎn)品的控制精度也在不斷提高,。下表綜合給出了國外公司對產(chǎn)品質(zhì)量的考核保證指標(biāo)，從中可以看出產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到的水平,。      （4）控制范圍不斷擴(kuò)大      上世紀(jì)60年代初期，以控制精軋機(jī)為主,。主要是進(jìn)行壓下位置和軋機(jī)速度的預(yù)設(shè)定,。上世紀(jì)60年代中后期，控制范圍擴(kuò)大到加熱爐,、粗軋機(jī),、精軋機(jī)、卷取機(jī),。到了上世紀(jì)80年代,，控制范圍又?jǐn)U大到板坯庫、鋼卷庫,、成品庫和熱平整線,、熱剪切線，從而覆蓋了整個熱軋廠  （5）硬件標(biāo)準(zhǔn)化      應(yīng)用軟件產(chǎn)品化基礎(chǔ)自動化級使用高性能控制器（HPC）和PLC,。較為著名的HPC有美國GE公司的INNOVATION系統(tǒng),、VMIC控制器,；德國西門子公司的SIMATIC TDC系統(tǒng)、SIMADYN-D系統(tǒng),；日本三菱公司的MELPLAC系統(tǒng)日本芝菱公司的V系列,；法國ALSTOM公司的ALSPA系統(tǒng)等。過程控制級過去使用ALPHA服務(wù)器,，現(xiàn)在逐步使用PC服務(wù)器,。硬件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)用軟件產(chǎn)品化,，可以適應(yīng)各種類型的熱軋生產(chǎn)線,。  2 我國的發(fā)展?fàn)顩r      1978年12月投產(chǎn)的武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司的1700 mm熱連軋機(jī)控制系統(tǒng)是我國引進(jìn)的第一套帶鋼熱連軋計算機(jī)控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)基本是按照日本新日鐵大分廠的模式設(shè)計的,。      1993年11月,，在武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司、重慶鋼鐵設(shè)計研究院,、北京科技大學(xué)的共同合作下,，完成了武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司1700 mm熱連軋機(jī)計算機(jī)系統(tǒng)的更新改造工程。在國內(nèi)首次采用“硬件引進(jìn),，軟件立足國內(nèi)”的方針,，新系統(tǒng)在不停產(chǎn)的情況下順利投入使用，并獲得了比原有系統(tǒng)更好的控制效果,。該系統(tǒng)已正常運(yùn)行至今,，產(chǎn)品的控制精度得到提高，該項目獲得了冶金部科技進(jìn)步特等獎,，獲得了國家科技進(jìn)步一等獎,。       隨后，在1995年5月,，武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司,、北京科技大學(xué)、冶金自動化研究院,、北京鋼鐵設(shè)計研究院等單位又共同完成了太原鋼鐵（集團(tuán)）公司ffice:smarttags" />1549mm熱連軋機(jī)控制系統(tǒng)的建立和開發(fā),。      這兩個項目的實(shí)施，標(biāo)志著我國已經(jīng)有能力依靠自己的力量設(shè)計和開發(fā)像熱連軋這樣過程控制極為復(fù)雜,、要求快速響應(yīng)的計算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件（包括數(shù)學(xué)模型的軟件）      下面的表格給出了我國國內(nèi)帶鋼熱連軋計算機(jī)控制系統(tǒng)的狀況,。      從表2可以看出：我國國內(nèi)帶鋼熱連軋計算機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)囊括了世界上所有先進(jìn)電氣公司的硬件設(shè)備和軟件技術(shù)(包括控制軟件和數(shù)學(xué)模型)。這在世界上是僅有的現(xiàn)象,。  3  一些思考  3.1 經(jīng)歷的五種工作模式      1974年簽訂合同,，1978年12月投產(chǎn)的武鋼1700熱連軋生產(chǎn)線是我國引進(jìn)的第一條熱連軋生產(chǎn)線，其計算機(jī)控制系統(tǒng)是我國引進(jìn)的第一個帶鋼熱連軋計算機(jī)控制系統(tǒng)。從那時開始,，以帶鋼熱連軋為代表,，我國軋鋼過程自動化進(jìn)程曾經(jīng)經(jīng)歷過以下五種工作模式：   （1）全面引進(jìn)、學(xué)習(xí)掌握      以武鋼1700 mm熱連軋生產(chǎn)線和寶鋼2050 mm熱連軋生產(chǎn)線的計算機(jī)控制系統(tǒng)為代表,。采取的模式為：外方總包,、技術(shù)總負(fù)責(zé)；中方技術(shù)人員學(xué)習(xí)掌握,。  （2）外方總包,、中方分包      以寶鋼梅山1422 mm熱連軋生產(chǎn)線的計算機(jī)控制系統(tǒng)（第一次改造）為代表。采取的模式為：外方總包,、技術(shù)總負(fù)責(zé),；中方（武漢鋼鐵公司、北京科技大學(xué)）分包了部分軟件編程和現(xiàn)場調(diào)試工作,。  （3）硬件引進(jìn),、軟件自己開發(fā)      以武鋼1700 mm熱連軋生產(chǎn)線計算機(jī)控制系統(tǒng)更新改造工程和太鋼1549 mm熱連軋生產(chǎn)線的計算機(jī)控制系統(tǒng)為代表。采取的模式為：中方總包,，技術(shù)總負(fù)責(zé),；從國外僅僅引進(jìn)計算機(jī)硬件系統(tǒng)，全部軟件的設(shè)計和開發(fā)由國內(nèi)自主完成,。  （4）關(guān)鍵部分引進(jìn),、中外合作開發(fā)      以寶鋼1580 mm熱連軋生產(chǎn)線和鞍鋼1780 mm熱連軋生產(chǎn)線的計算機(jī)控制系統(tǒng)為代表,。采取的模式為：軟件系統(tǒng)由中,、外雙方聯(lián)合設(shè)計,、聯(lián)合開發(fā)。  （5）系統(tǒng)集成,、自主設(shè)計      以鞍鋼1700 mm中薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的計算機(jī)控制系統(tǒng)為代表,。采取的模式為：中方（鞍山鋼鐵公司、北京科技大學(xué)）總包,，技術(shù)總負(fù)責(zé),；不再引進(jìn)整個計算機(jī)硬件系統(tǒng)，僅僅從國際市場上采購硬件部件,，然后自己集成和設(shè)計整個系統(tǒng)。全部軟件由國內(nèi)自主開發(fā)完成,。  3.2 關(guān)于簡單重復(fù)引進(jìn)的思考   但是,，從近幾年來的情況看，從主流方面,，幾乎又回到了第一種模式,，即全面引進(jìn)。      從1974年算起，如果以10年為一代的話,，在建設(shè)軋鋼過程自動化工程方面,，在鋼鐵工業(yè)過程自動化的進(jìn)程中，我們已經(jīng)走過了幾代人的道路,�,；仡欉@一歷程，引發(fā)出我們的一些思考,。        我國已經(jīng)成為世界上鋼鐵生產(chǎn)的大國,，伴隨而來的是，我國也成為引進(jìn)國外軋鋼過程自動化系統(tǒng)的大國,。在我們國內(nèi)有世界上最先進(jìn)的熱軋帶鋼廠和冷軋帶鋼廠,。在我們國內(nèi)有世界上最先進(jìn)的帶鋼熱軋計算機(jī)控制系統(tǒng)和帶鋼冷軋計算機(jī)控制系統(tǒng)。當(dāng)我們在國外考察時,，外國人會說：世界上最先進(jìn)的鋼鐵冶金設(shè)備在中國,。      即使是全盤引進(jìn)的系統(tǒng)也并不是就沒有問題了。例如,，我國引進(jìn)的熱連軋數(shù)學(xué)模型種類很多,，也幾乎包括世界著名公司的數(shù)學(xué)模型了。但是,，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中仍然存在著一些問題,。根據(jù)調(diào)查，應(yīng)用得最好的是RSU,、FSU,、CSU、CTC,。應(yīng)用有問題的是板形設(shè)定模型和板形控制模型,。應(yīng)用得不太好的是加熱爐燃燒控制模型，有的甚至一直沒有投入在線控制,。從產(chǎn),、學(xué)、研三方面來說,，國內(nèi)并不缺乏從事鋼鐵工業(yè)過程自動化的技術(shù)人員,。看一看國際上知名的電氣公司和機(jī)械設(shè)備公司中都有中方雇員,，許多人還擔(dān)當(dāng)了重要的領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)或重要的技術(shù)職務(wù),。其中，許多人原來就是國內(nèi)鋼鐵企業(yè),、科研機(jī)構(gòu),、大學(xué)中的自動化或計算機(jī) 技術(shù)人員,。這從另一個側(cè)面也充分說明了國內(nèi)技術(shù)人員的水平也并不低。      事實(shí)上,，國內(nèi)仍然有一些已經(jīng)投產(chǎn)和在建的寬帶鋼熱軋計算機(jī)控制系統(tǒng)是由國內(nèi)單位承包完成的,，舉例如下表。  但是,，由于缺乏一個能站在較高層面上的并具有權(quán)威性的機(jī)構(gòu)或組織的協(xié)調(diào),，激烈的市場競爭使得技術(shù)引進(jìn)者對局部利益的保護(hù)意識過強(qiáng)，“我花錢買的技術(shù),，為什么要告訴你,？”，這樣,，阻礙了引進(jìn)技術(shù)的消化吸收,、創(chuàng)新和推廣，使得同樣的技術(shù)重復(fù)引進(jìn)多次,。         由于缺少相應(yīng)配套的政策,，有了國家貼息貸款或低息貸款以后，卻促進(jìn)了鋼鐵企業(yè)的引進(jìn)熱情高漲,，忽視國內(nèi)已有的先進(jìn)技術(shù),，而一味追求進(jìn)口。      由于缺少相應(yīng)的法規(guī)或者行業(yè)規(guī)定以及執(zhí)行法規(guī)的力度問題,，當(dāng)國內(nèi)承包方所建設(shè)的工程項目未能按期完成,、未能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)時，業(yè)主方只能承受經(jīng)濟(jì)損失,。這樣,，業(yè)主在選擇工程承包單位時，更傾向于外國公司,。項目越大,、投資越多、越是這樣,。  由于缺少相應(yīng)的考核與獎勵標(biāo)準(zhǔn),，對企業(yè)（特別是國營企業(yè)）領(lǐng)導(dǎo)者來說，如果“立足國內(nèi)”,，將要承擔(dān)一定風(fēng)險,；如果“全面引進(jìn)”，即使搞砸了,，也可將責(zé)任推給外國人,。使得領(lǐng)導(dǎo)者在決策時更傾向于引進(jìn)。      由于缺少相應(yīng)的機(jī)制,，國內(nèi)已有的先進(jìn)技術(shù)未能形成產(chǎn)業(yè)化,，國內(nèi)已有的技術(shù)隊伍未能形成“聯(lián)合艦隊”，未能樹立起更多的“立足國內(nèi)”的樣板工程,。     這些都阻礙或者延緩了我國軋鋼過程自動化方面“立足國內(nèi)”的進(jìn)展,。  4  結(jié)束語           引進(jìn)，落后,，再引進(jìn),，再落后。我們似乎走進(jìn)了一個怪圈,。近幾年來鋼鐵工業(yè)每年新建項目和技術(shù)改造的投資費(fèi)用都在數(shù)百億元以上,，其中自動化系統(tǒng)約占百分之五到百分之十，大部分項目的投標(biāo)為國際上知名電氣公司獲得,。在其他行業(yè)同樣也存在著類似簡單引進(jìn)的問題,。這些問題的確值得我們思考，如何避免簡單引進(jìn),，加速自主開發(fā),。  行業(yè)中各單位的團(tuán)結(jié)協(xié)作、聯(lián)合攻關(guān)是重要的,。但這僅是問題的一方面,。      [作者簡介] 劉文仲 北京科技大學(xué) 研究員，高效軋制國家工程研究中心 副主任,，主要從事軋鋼計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計和數(shù)學(xué)模型的研究工作,。獲得部級科技進(jìn)步一等獎和特等獎；獲得國家科技進(jìn)步三等獎,、二等獎和一等獎,。 6 J6 F7 g3 E$ S

syw開門造車

樓主網(wǎng)友好！
$ }  G! r* c+ l8 t/ Q& @0 _
) h* p+ ]( K# e文章高屋建領(lǐng),，使我對我國目前該領(lǐng)域有了一個概括的了解,。

$ G5 I4 e7 j, B9 A6 C& }- s% N收藏。
' O7 w9 J7 g: R  J& p
1 T0 d# o/ s3 C# X' @4 Q謝謝,！
2 U  d. q3 P2 U1 r+ R  i7 Q5 k
0 K4 h( d1 i, \7 Fsyw   061006---10.35

livecs68

文章不錯,，可惜我們又回到了引進(jìn)的時代，無人可以改變,，遇到朋友說起連我們早年可以設(shè)計的東西也引進(jìn)了,，感嘆呀！

sqks20

是啊,，工作這么長時間了,。就是這樣的,，現(xiàn)在很多東西還在引進(jìn)。

東陸

是啊,，什么時候才能夠引進(jìn)-消化-模仿-自主,。

victoryfgh

這個東西太老了，也太概括了,，可能在現(xiàn)在的生產(chǎn)線已經(jīng)不適用了�,。�,！