帶鋼熱連軋過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)

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$ B. l& C$ _7 l5 \* ^6 `. ~- v& T5 y. m/ j' p& @& A8 ]4 Z8 t5 F+ c2 Q- j% |! c$ i# ]% l% M- H' f- p, T( d0 L7 U9 X

立足國(guó)內(nèi) 高效軋制 我國(guó)帶鋼熱連軋過(guò)程自動(dòng)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(guò)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(gè)領(lǐng)域。在軋鋼過(guò)程自動(dòng)化方面，帶鋼熱連軋計(jì)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(jì)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(jì)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(dòng)化程度高、新技術(shù)應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。可以作為衡量國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志。現(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)具備設(shè)計(jì)和制造帶鋼熱連軋機(jī)的能力了。  1.2帶鋼熱連計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)        帶鋼熱連軋計(jì)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(dòng)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(dòng)自動(dòng)化；1962年，美國(guó)在麥克勞斯（Mclouth）鋼鐵公司1525 mm熱軋機(jī)上實(shí)現(xiàn)了計(jì)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(jì)算機(jī)控制；1971年11月日本新日鐵大分廠2235 mm熱軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行，該熱軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)作為當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)典范。1980年以后，帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展得更加迅速，趨向成熟。      按照國(guó)際上的一般方法，帶鋼熱連計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分級(jí)如下：      0級(jí)  傳動(dòng)級(jí)(Drive) 簡(jiǎn)稱Level 0；      1級(jí)  基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)(Basic Automation)簡(jiǎn)稱Level 1；      2級(jí)  過(guò)程控制級(jí)(Process Control) 簡(jiǎn)稱Level 2；      3級(jí)  生產(chǎn)控制級(jí)(Production Control) 簡(jiǎn)稱Level 3；      更上一級(jí)的有MES、ERP、生產(chǎn)管理、產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)等。      起源于上個(gè)世紀(jì)60年代初的帶鋼熱連軋計(jì)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(jí)與基本結(jié)構(gòu)來(lái)看，它主要經(jīng)歷了單機(jī)控制、多機(jī)分級(jí)分區(qū)集中控制、分散系統(tǒng)控制這樣幾個(gè)階段。它的發(fā)展特點(diǎn)主要集中在以下五個(gè)方面。  （1）計(jì)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(lái)的多級(jí)分區(qū)的集中控制，再發(fā)展到分散控制，這種變化過(guò)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(jì)算機(jī)和電氣傳動(dòng)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(dòng)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(lái)的產(chǎn)品的微結(jié)構(gòu)性能預(yù)報(bào)、性能控制。控制功能不斷完善，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從低級(jí)到高級(jí)，這些也是來(lái)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(duì)產(chǎn)品的控制精度也在不斷提高。下表綜合給出了國(guó)外公司對(duì)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(kù)、鋼卷庫(kù)、成品庫(kù)和熱平整線、熱剪切線，從而覆蓋了整個(gè)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(dòng)化級(jí)使用高性能控制器（HPC）和PLC。較為著名的HPC有美國(guó)GE公司的INNOVATION系統(tǒng)、VMIC控制器；德國(guó)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(guó)ALSTOM公司的ALSPA系統(tǒng)等。過(guò)程控制級(jí)過(guò)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(guó)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(guó)引進(jìn)的第一套帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)基本是按照日本新日鐵大分廠的模式設(shè)計(jì)的。      1993年11月，在武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司、重慶鋼鐵設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的更新改造工程。在國(guó)內(nèi)首次采用“硬件引進(jìn)，軟件立足國(guó)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(xiàng)目獲得了冶金部科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，獲得了國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。       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(dòng)化研究院、北京鋼鐵設(shè)計(jì)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(kāi)發(fā)。      這兩個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)有能力依靠自己的力量設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)像熱連軋這樣過(guò)程控制極為復(fù)雜、要求快速響應(yīng)的計(jì)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(guó)國(guó)內(nèi)帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的狀況。      從表2可以看出：我國(guó)國(guó)內(nèi)帶鋼熱連軋計(jì)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(guó)引進(jìn)的第一條熱連軋生產(chǎn)線，其計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是我國(guó)引進(jìn)的第一個(gè)帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。從那時(shí)開(kāi)始，以帶鋼熱連軋為代表，我國(guó)軋鋼過(guò)程自動(dòng)化進(jìn)程曾經(jīng)經(jīng)歷過(guò)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(jì)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(jì)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(chǎng)調(diào)試工作。  （3）硬件引進(jìn)、軟件自己開(kāi)發(fā)      以武鋼1700 mm熱連軋生產(chǎn)線計(jì)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(jì)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(guó)外僅僅引進(jìn)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，全部軟件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)由國(guó)內(nèi)自主完成。  （4）關(guān)鍵部分引進(jìn)、中外合作開(kāi)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(jì)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(jì)、聯(lián)合開(kāi)發(fā)。  （5）系統(tǒng)集成、自主設(shè)計(jì)      以鞍鋼1700 mm中薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的計(jì)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(gè)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，僅僅從國(guó)際市場(chǎng)上采購(gòu)硬件部件，然后自己集成和設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)。全部軟件由國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)完成。  3.2 關(guān)于簡(jiǎn)單重復(fù)引進(jìn)的思考   但是，從近幾年來(lái)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(guò)程自動(dòng)化工程方面，在鋼鐵工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化的進(jìn)程中，我們已經(jīng)走過(guò)了幾代人的道路。回顧這一歷程，引發(fā)出我們的一些思考。        我國(guó)已經(jīng)成為世界上鋼鐵生產(chǎn)的大國(guó)，伴隨而來(lái)的是，我國(guó)也成為引進(jìn)國(guó)外軋鋼過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)的大國(guó)。在我們國(guó)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(guó)內(nèi)有世界上最先進(jìn)的帶鋼熱軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和帶鋼冷軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。當(dāng)我們?cè)趪?guó)外考察時(shí)，外國(guó)人會(huì)說(shuō)：世界上最先進(jìn)的鋼鐵冶金設(shè)備在中國(guó)。      即使是全盤引進(jìn)的系統(tǒng)也并不是就沒(méi)有問(wèn)題了。例如，我國(guó)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(wèn)題。根據(jù)調(diào)查，應(yīng)用得最好的是RSU、FSU、CSU、CTC。應(yīng)用有問(wèn)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(méi)有投入在線控制。從產(chǎn)、學(xué)、研三方面來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)并不缺乏從事鋼鐵工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化的技術(shù)人員。看一看國(guó)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(lái)就是國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)中的自動(dòng)化或計(jì)算機(jī) 技術(shù)人員。這從另一個(gè)側(cè)面也充分說(shuō)明了國(guó)內(nèi)技術(shù)人員的水平也并不低。      事實(shí)上，國(guó)內(nèi)仍然有一些已經(jīng)投產(chǎn)和在建的寬帶鋼熱軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是由國(guó)內(nèi)單位承包完成的，舉例如下表。  但是，由于缺乏一個(gè)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)使得技術(shù)引進(jìn)者對(duì)局部利益的保護(hù)意識(shí)過(guò)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(guó)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(guó)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(wèn)題，當(dāng)國(guó)內(nèi)承包方所建設(shè)的工程項(xiàng)目未能按期完成、未能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)時(shí)，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(shí)，更傾向于外國(guó)公司。項(xiàng)目越大、投資越多、越是這樣。  由于缺少相應(yīng)的考核與獎(jiǎng)勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)企業(yè)（特別是國(guó)營(yíng)企業(yè)）領(lǐng)導(dǎo)者來(lái)說(shuō)，如果“立足國(guó)內(nèi)”，將要承擔(dān)一定風(fēng)險(xiǎn)；如果“全面引進(jìn)”，即使搞砸了，也可將責(zé)任推給外國(guó)人。使得領(lǐng)導(dǎo)者在決策時(shí)更傾向于引進(jìn)。      由于缺少相應(yīng)的機(jī)制，國(guó)內(nèi)已有的先進(jìn)技術(shù)未能形成產(chǎn)業(yè)化，國(guó)內(nèi)已有的技術(shù)隊(duì)伍未能形成“聯(lián)合艦隊(duì)”，未能樹(shù)立起更多的“立足國(guó)內(nèi)”的樣板工程。     這些都阻礙或者延緩了我國(guó)軋鋼過(guò)程自動(dòng)化方面“立足國(guó)內(nèi)”的進(jìn)展。  4  結(jié)束語(yǔ)           引進(jìn)，落后，再引進(jìn)，再落后。我們似乎走進(jìn)了一個(gè)怪圈。近幾年來(lái)鋼鐵工業(yè)每年新建項(xiàng)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(dòng)化系統(tǒng)約占百分之五到百分之十，大部分項(xiàng)目的投標(biāo)為國(guó)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(jiǎn)單引進(jìn)的問(wèn)題。這些問(wèn)題的確值得我們思考，如何避免簡(jiǎn)單引進(jìn)，加速自主開(kāi)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(wèn)題的一方面。      [作者簡(jiǎn)介] 劉文仲 北京科技大學(xué) 研究員，高效軋制國(guó)家工程研究中心 副主任，主要從事軋鋼計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和數(shù)學(xué)模型的研究工作。獲得部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和特等獎(jiǎng)；獲得國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)和一等獎(jiǎng)。

syw開(kāi)門造車

樓主網(wǎng)友好！
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文章高屋建領(lǐng)，使我對(duì)我國(guó)目前該領(lǐng)域有了一個(gè)概括的了解。
  F  @" ^$ w4 e+ A# m5 k
收藏。
3 y& e% u- J/ U& n* I- A! b
2 v6 O* @+ ^. N/ w% T) c" l3 Q+ o謝謝！
6 ?' n& p$ h3 {
% M/ G, ], v. s, r5 y$ i$ Ysyw   061006---10.35

livecs68

文章不錯(cuò)，可惜我們又回到了引進(jìn)的時(shí)代，無(wú)人可以改變，遇到朋友說(shuō)起連我們?cè)缒昕梢栽O(shè)計(jì)的東西也引進(jìn)了，感嘆呀！

sqks20

是啊，工作這么長(zhǎng)時(shí)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(shí)候才能夠引進(jìn)-消化-模仿-自主。

victoryfgh

這個(gè)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！！！