轧钢厂电气自动化控制系统应用优化

张斌 王官鹏 解岩 张国超

河钢邯钢大型轧钢厂 河北邯郸 056000

随着工业物联网、工业4.0和“两化深融”等模式的提出和发展，钢铁企业自动化程度越来越高，具有设备安全等级高的特点，钢铁企业越发体现出对于通过智慧装备运营实现企业管理模式升级的必要性。而承接自动化工程技术的单位也在商业服务模式上有了创新，服务方式包括现场运维服务、电话运维服务和远程运维服务。

1 新时期轧钢厂电气自动化的发展现状

与电气自动化系统相关的技术主要涉及微机控制技术、信息传输、过程控制、运动控制和计算机控制等，且上述各技术均与物理学紧密联系。新时期电气自动化的构成与物理学息息相关，如基于物理学的微电子、电力电子等各项技术和基于物理学的传感器与仪表等技术，均已渗入电气自动化的研究中。目前，许多电气自动化元件都是IT平台集成的结果，如电子仪表盘、自动传感器、伺服系统（定位机构）等。在电气自动化管理系统中，最重要的环节已经与IT技术相结合，并实现了数字化管理模式。信息技术平台是在电气过程管理中，整体调节、管控电气系统的主要平台，其为电气自动化控制产业奠定了基础。信息技术平台主要以数字数据为导向，建立信息技术平台具有重要意义，具体体现在如下方面：①借助互联网和自动监管机制可以实现远程管理功能；②通过高速的数据传输功能可以实现高效的电气自动化系统管理；③新时期的电气自动化管理系统具有较高的数据采集精度。

2 轧钢厂电气自动化控制中应用人工智能技术的作用

人工智能技术可以代替部分人类的工作包括图像、语音分析，并利用相关的计算机处理技术将图像和语音转换为可传输的数据信号，再通过系统运行专家进行智能化识别。电气自动化控制主要是利用计算机技术、信息处理技术对电气设备进行自动化控制，有效提高电气设备的运行效率[1]。现阶段，许多领域应用人工智能技术后都能够完成自动化生产工作，一方面，可有效减少电气自动化控制的成本。电气系统中部分简单的工作可由人工智能技术来完成，同时也可以模拟应用专家进行相关决策、处理问题，有效减少消耗时间，并为电子自动化系统提供更加优秀的运行方案，因此降低了控制系统的成本。另一方面，可准确处理系统中各类不确定的信息。在传统电气自动化运行设备进行工作时，工作人员必须对运行的电气设备进行监控，以保障系统正常运行。而应用人工智能技术的系统，工作人员无需监控系统运行的每个环节与部件，且能够及时发现运行过程中存在的问题并及时发出警报，有效提高了作业精度。此外，人工智能技术可有效简化电气自动化流程，对设备工作过程中产生的信息进行全面收集，并迅速得出相应结论，减少了维修时间。

3 轧钢厂电气自动化控制系统应用

3.1 电气主辅传动系统

远程系统将运行参数与运行状态、报警信息，现场数据及波形的采集，故障代码等信号状态和数据信息记录并写入数据库，供诊断服务使用。应答式服务时，选定现场传动装置，访问该装置设定参数，与存储在数据库中的参数对比，经与现场安全确认后，可修改现场传动装置设定参数，传动装置启停控制权在现场。修改后的传动装置设定参数，应自动存储在远程数据库。主动式服务时，系统自动辨识严重故障、潜在严重故障、重复性故障(如跳闸、电机堵转、直流电机换相电流异常等)，及时通过微信或邮件向用户提出整改或关注建议；依据目标工厂电气传动运转状况，定期以邮件向用户提出点检维修建议[2]。

3.2 在工业自动化控制设备中的应用

工业自动化控制系统具有很强的复杂性和技术性，涉及的内容也比较多，对操作人员的专业水平和综合素质有较高的要求，只有保证每名操作控制人员都能熟练掌握相关知识，并具有丰富的实践操作经验，才能减少人为操作失误，保证工业生产设备都能安全、稳定的运行。人工智能技术在工业自动化控制系统中应用，是以计算机理论为核心，按照工业生产设备的性能和生产要求，来编制程序，实现对工业自动化控制设备的智能化控制。简而言之，就是通过智能化设备来代替人工操作的设备，再通过计算机编程技术，来实现集中控制，严格按照编程指令运行，从而提升设备运行的精准度，提升生产效率，降低生产成。将人工智能技术应用到工业自动化控制系统中，可大幅度提升自动化设备运行的科学性和智慧化，保证自动化设备稳定精准运行，优化设备运行环境。

3.3 在故障诊断中的应用

利用人工智能技术在对电气设备进行故障诊断与分析的过程中，可应用模糊理论进行分析，以保证电气设备精准运行，尤其在对发动机、发电机进行变压器进行诊断时，可充分发挥出人工智能技术的作用与功能。电气自动化设备发生故障的因素有很多，发生故障的频率也较高，若系统发生了故障，人工智能技术可在第一时间发现故障点、故障原因，并有针对性地采取有效措施，避免故障范围扩大。以变压器故障诊断为例，在使用传统故障诊断方法时，主要是收取故障产生的油气，对这些气体进行一系列分析，并根据结果分析出产生故障的具体原因，整个分析过程耗费的时间较长且不精准，若产生失误，则会影响整个系统，造成更加严重的故障。在应用人工智能技术后，就可有效提高诊断速度并快速处理故障，并为相关维修人员提供准确的参考意见。再以上述工程为例，该工程中的变压器的硬件出现故障时，会在电控室终端发出故障警报并显示故障具体情况，工作人员在听到警报后，迅速关闭故障变压器周围的电源，整个处理过程不到20分钟，同时根据获取到的信息对故障变压器涉及到的设备逐一进行排查，大大节约了故障检修时间，提高了维修效率。

3.4 电气设备巡检保障体系

企业的电气自动化设备管理工作中，不仅需要相关的设备管理部门的工作，还需要多个部门的配合，才能更好地保障设备日常的管理与维护效果。例如，在实际的电气自动化设备管理与维护工作中，企业的相关设备管理部门需要深刻认知到电气自动化设备的管理体系与相应的制度的创建与制定的重要性，必须通过全新构建的电气设备巡检保障体系，来规范管理人员的设备管理责任意识，制定多种管理方式与流程，严格规定管理人员按照管理流程做好相关管理工作，如定期对电气自动化设备进行点检、维修以及保养工作。当然不仅仅是定期的维护工作，在日常的管理维护中，管理人员也要每一天都要检查所使用的设备，检查到每一个设备巡逻点中，严格管控整个设备基础保养工作的实效性。例如，设备岗位专业维修人员就要做好自身的重点设备的检修任务，从负责的范围点一步步承包重点的设备高级保养工作，有效防止设备使用过程中出现影响设备正常运行的因素点，更重要的是能够从中维护操作人员的设备操作安全性能，保证操作人员的生命安全。及时处理可能危害人身安全的隐患，在发生事故前就排除根本隐患是促进整个维修工作稳定运行的方式。只有通过计划、目标性的设备维修方式，做好相关维修数据记录，才能建立良好的电气设备巡检保障体系[3]。

3.5 过程自动化系统

应答式服务时，选定现场L2服务器或节点计算机，访问该节点报警日志，根据PDA曲线分析现场故障，诊断问题原因，维护修改程序或参数。但是，现场的L2计算机停送电、应用系统的启停控制，应由现场完成。应答式服务时，系统自动辨识产品质量缺陷或严重缺陷、检测仪表数据失真等，及时通过微信或邮件，向用户提出整改或关注建议。依据目标工厂过程自动化系统与产品质量状况，定期以邮件形式向用户提出点检维修建议。远程诊断维护系统已应用在天津友联中宽带热轧项目中。

4 我国电气自动化的发展趋势

20世纪60年代，仿真技术得到了空前的发展。目前，电气自动化系统正朝着仿真的方向发展。仿真的发展依赖于仿真系统越来越广泛的应用及普及率的提升。因为仿真系统可以处理大量的实验数据，科学地测试新开发的设备，仿真技术与电气自动化技术的有机结合对电气自动化技术的发展提供了强有力的助益。电气自动化技术可持续发展方向的目标符合国家的经济发展和环境保护政策，在其发展中应注重节约环保、合理高效，实现电气自动化的成本节约，杜绝资源浪费。当前，随着国外大企业的进入，我国的电气自动化领域必将出现大量“复合型”人才缺口，加大电气自动化专业的投入力度既是新时代发展的必然趋势，也是科技进步的必然产物，其发展前途远大，就业前景辉煌。同时电气自动化可以提高企业的社会市场竞争力，在这种情况下，企业必须重视这一技术，进行新一轮技术重组。

5 结语

钢铁企业远程诊断维保服务系统的开发，能够有效减少非计划停机的次数，提高钢铁设备的有效运行时间。通过远程运维，可减少运维人员的出差，快速服务客户，减少备品备件库存和帮助用户提高机床使用效率。