冶金工业包括众多的工艺过程，包括研磨、炼焦、烧结、高炉、转炉、电炉、精炼、连铸、压铸、热轧、冷轧、锻造等等。具有国内工业化实力的专用控制系统几乎涵盖了冶金行业的所有工艺流程。传统的专用控制系统大多采用DCS和PLC对整条生产线进行控制，软硬件难以划分。新一代冶金工业专用控制系统是基于PC机和网络的，整个系统在硬件和软件上都是开放的。因此，一条生产线的功能可以分成几个相对独立的部分，由完全独立的控制系统来实现，然后通过计算机网络连接起来，共同控制整条生产线。下面列出的专用控制系统都是基于这个开放的硬件和软件平台。1.球磨机智能解耦控制系统球磨机智能解耦控制系统解决了长期以来球磨机无法实现自动控制的问题。该系统分为三层。上层管理级根据系统运行状况进行实时辨识和控制策略切换，中间层协调级修改下层控制器的设定值，协调三个被控变量之间的矛盾关系。较低的基本控制级采用了一系列先进的控制技术，如参数自整定、模糊和神经网络解耦等。，三层协同工作，使系统具有很强的适应能力，在煤质和设备特性发生较大变化时，仍能保证系统安全可靠地工作。系统设计了较为完善的异常工况处理功能，实现了碎煤、磨机堵塞、超温等故障的自动处理。通过基于专家经验的操作支持系统，给出必要的提示和在线操作说明，消除了操作人员的失误，保证了操作安全，避免了设备损坏和环境污染。该系统的投入降低了制粉电耗，具有显著的经济效益和社会效益。我国有500多套球磨机制粉系统，基本都是手动操作。此外，球磨机广泛应用于采矿和水泥行业，球磨机智能解耦控制系统的市场前景非常广阔。二、高炉多媒体计算机分布式监控系统高炉是冶金行业的重要设备，其控制系统的产业化意义重大。高炉多媒体计算机分布式监控系统实现了高炉称重装车、实际性能采集、高炉炉体和热风炉数据处理、出渣管理和数据处理、高炉炉况分析、设备状态分析等功能。，并采用了报警分类、大屏幕显示、语音播报等形式。该系统投产后运行平稳，生产状态稳定，达到国际先进水平，具有广阔的产业化和推广前景。三。转炉炼钢终点动态控制系统转炉终点动态控制系统以钢水终点碳温为主要控制目标，根据前几炉数据训练模型，根据吹炼前的钢种、初始条件和吹炼终点目标值计算铁水、废钢、造渣剂和冷却剂的加入量和供氧量，吹炼时利用废气分析和声纳造渣技术连续预测冶炼状态。特别给出了何时使用副枪进行探测的建议。根据副枪的检测结果，计算出补吹所需的氧气量和附加冷却剂量。命中率达到89%以上，极具推广价值。四。电炉炼钢智能控制系统该系统采用典型的两级计算机控制系统结构。基础自动化级完成电极、送料、除尘等回路控制任务，上位机完成过程监控和优化控制。根据炼钢过程高温、强腐蚀无法检测钢水温度和成分的特点，建立炼钢过程温度和成分预测模型，通过专家系统优化供电曲线、各种成分加入量和合金材料加入量，显著缩短冶炼时间，提高钢水终点温度和成分命中率。通过硬件选型和软件配置，该系统适用于各种功率的交流和DC电弧炉。5.LF/VD钢包精炼炉钢包精炼先进控制系统能显著提高合金收得率和钢水成分控制精度，并能方便地调节温度。作为炼钢和连铸之间的缓冲环节，被现代钢铁企业广泛采用。LF/VD钢包精炼炉控制系统是集决策、管理、优化和控制于一体的两级计算机控制系统。基础自动化级采用现场总线技术和基于PC的可编程控制器来控制电极位置、充电和称重、氩气流量等。过程计算机完成生产监控、能源需求计算、物料添加计算、钢水成分和温度估计、供电曲线优化等功能。随着我国连铸比的不断提高，越来越多的企业采用炉外精炼，因此钢包精炼炉先进控制系统的应用前景非常广阔。不及物动词连铸机结晶器液位高精度控制器。结晶器液位是影响铸坯质量的重要指标。在高速连铸中，降低结晶器液面波动是一个难题，严重制约了连铸机产量的提高。结晶器液位高精度控制器采用鲁棒控制技术，能在高速连铸中保持较高的液位控制精度。控制器有两种形式，一种是独立的硬件和软件，另一种是编译成C代码嵌入到现有的控制系统中。【下一篇】七。连铸板坯质量监控专家系统。该专家系统具有板坯温度场计算模型、晶粒生长模型、应力模型等。它可以预测铸坯的表面和内部缺陷，提醒操作者尽早采取措施。专家系统还可以记录与质量相关的过程数据，结合实际质检报告对预测模型进行修正，不断提高预测精度，并通过人机交互的方式辅助技术人员对板坯质量问题进行分析，以便尽快找出原因并消除。该专家系统目前只有轴承钢大方坯知识库，但知识库是可配置的，进一步开发后可应用于其他钢种规格的连铸坯。8.冶金工业炉智能燃烧控制系统随着世界范围内经济竞争的日益激烈，钢铁成本的降低与钢铁企业的生存息息相关。在冶金工业中，加热炉是能耗大户。根据相关文献，能源消耗占轧钢加工成本的65%~ 70%，加热炉燃料消耗占整个轧钢过程能源消耗的60%~ 70%。冶金行业的加热炉大多设备陈旧，能耗过高，环境污染严重，急需改造。这种改造不仅可以通过节能产生巨大的经济效益，还可以促进我国冶金行业自动化控制水平的提高。冶金炉智能燃烧控制系统包含丰富的可组态软件模块，适用于步进式加热炉、步进式炉底炉、推钢炉和连续退火炉。其主要功能有:(1)具有驱动各种油、气燃烧器的程序，即可以控制连续燃烧或脉冲燃烧，适用于不同炉温的高精度控制要求。(2)采用双交叉限幅策略对炉温进行分段控制。(3)钢坯温度预测。用数学模型预测钢坯的温度场，使其能跟踪理想的加热曲线。(4)钢坯跟踪。动态给出钢坯在炉内的分布图，全程跟踪每根钢坯的坯号、钢种、温度场。(5)炉温的最佳设定。考虑计划和非计划轧制、多钢种小批量混合加热、不同热送温度，在保证钢坯加热质量的前提下，优化各工段炉温，达到节能降耗的目的。(6)自学习功能。系统可以方便地在自动控制和手动控制之间切换，系统可以学习更好的手动控制过程，不断改进优化设定策略。(7)友好的图形界面。对炉温、钢坯温度、阀门开度、空燃料流量等参数给出直观的图形显示，并显示控制量和反馈量的趋势曲线。与供热质量相关的数据也可以通过计算机网络传输到服务器进行存储，以便于管理人员加强质量控制。冶金炉在钢铁厂普遍存在，有些仍处于人工操作或回路仪表操作阶段，控制系统需要改造。一些大中型企业面临炉系统升级；这也为冶金工业炉先进控制系统的推广提供了一个良好的契机，以关注各企业内部的节能增效。就加热炉而言，全国有700多台，但用电脑控制的不到30%。即使在国内前十大钢铁企业中，仍有人工操作的加热炉，且大多局限于常规控制系统。可见，冶金工业炉先进控制系统的市场前景非常诱人。九。冷轧带钢智能控制系统在世界主要产钢国，如美国、俄罗斯、日本、法国、德国和英国，冷轧卷占全部轧制产品的比重大多在30%以上，而我国仅为4%。每年需要进口大量冷轧卷，自给率只有40%左右。目前国内高精度带材主要依赖进口的局面与落后的轧制控制技术有关。我国现有的冷轧设备和控制手段大多处于20世纪50-70年代的水平，必须增加先进的检测和控制手段，才能保证生产出高质量的产品。国外的先进控制技术不仅价格昂贵，而且最优的管理水平也很少能正常工作(基本的自动化水平完全没有问题)，这是由于中国的具体环境、市场、人员、组织与国外的差异造成的。此外，轧制材料的质量也直接影响企业的经济效益。厚度0.4mm、偏差10μ m的带材每吨成本约4000元，而厚度0.1mm、偏差5微米的薄带每吨成本约6000元，紧张时达到每吨8000元。因此，我国科研人员自主研发的高精度薄带控制系统，不仅可以减少我国冶金工业对国外的依赖，节约大量外汇，还可以为企业创造巨大的经济效益，在我国将有广阔的应用前景。冷轧带钢工业化智能控制系统通过两级计算机实现厚度和板形的高精度控制。上位机对过程进行监控和优化，给出下位机的设定值，实现控制回路之间的解耦。下层可分为三个相对独立的控制器——高精度厚度控制器、板形控制专家系统和高精度张力控制器，分别介绍。1.高精度厚度控制器[next]对厚度控制系统的研究在理论上已经很成熟，在国外的应用也很成功。但国内应用水平较低，冷连轧的厚度精度为30 ~ 40微米，远远不能满足现代工业发展的高精度要求。过去常用的厚度控制策略有前馈AGC、反馈AGC、张力AGC和压力AGC。前馈AGC主要用于消除来料厚度的波动；对于反馈式AGC，由于测厚仪不能靠辊太近，只能用来消除全局误差，而不能消除局部误差。至于张力AGC，只能用于微调；压力AGC虽然可以及时调整厚度，但不是根据厚度反馈直接控制。为了提高控制精度，必须采取各种补偿措施。工业化高精度厚度控制器基于国际上最先进的秒流量控制策略，采用专利产品——虚拟厚度，克服了反馈AGC的滞后和压力AGC的不精确，从而大大提高了带钢厚度的控制精度。所使用的虚拟测厚仪能够及时提供刚下辊的带钢厚度，不仅克服了测厚仪不能离轧机太近的缺点，而且在测量精度上完全满足轧制高精度带钢的要求，在可靠性上远远超过常规测厚仪。2.板形控制专家系统需要考虑的因素太多，至今无法定量表达板形与其他执行器控制变量之间的关系，用常规控制器无法得到满意的控制效果。但是在轧钢企业的操作现场，技术工人积累了丰富的经验，加上他们快速准确的调整，还是能在一定程度上保持良好的体型。板形控制专家系统正是总结了现场操作人员多年的板形控制经验。通过对激光平坦度仪测量结果的处理，可以直观地显示当前板形，并给出操作指导。该系统采用人机交互方式，具有培训和操作指导双重功能。能使新手快速成为板形控制专家，对提高板形控制质量有明显作用。3.高精度张力控制器带钢的质量主要由板厚和板形来衡量，板形和厚度很大程度上取决于张力控制。因此，合适的带钢张力是保证轧制过程正常进行和提高轧制产品质量的关键。现有的张力控制方案可以分为两种类型，即直接控制和间接控制。间接控制是根据张力设定计算轧机和卷取机所需的电流。该方法简单可靠。目前大多数轧机采用间接张力控制，但这种方法需要动静态补偿，控制精度差。直接控制是用张力计形成一个张力闭环。这种方法可以在不考虑各种补偿的情况下消除稳态误差，但闭环控制系统不稳定。工业化的高精度张力控制器采用复合张力控制方案，即首先根据力间控制算法确定所需电流，并考虑各种补偿使间接控制尽可能精确，然后用直接张力控制进行微调。卷取张力采用前馈控制、增益调度自适应等一系列先进控制技术，实现了冷连轧过程中所有张力的高精度控制，为获得良好的板形板厚控制效果提供了有力保障。热轧带钢轧机先进控制系统。该系统包括三个层次:传输、过程控制和过程监控。它采用了世界上最先进的交流传动技术，不仅在轧机调节性能上优于DC调速，而且大大降低了电机的维护成本。控制系统基于PC，采用开放式网络连接，在多变量解耦技术控制活套和微张力方面处于国际先进地位。这套系统不仅占领国内市场，还可以走出国门，参与国际竞争。XI。棒线材连轧生产线高精度交流飞剪控制系统。该系统以大功率交流异步电动机为执行机构，采用最先进的直接转矩控制变频调速器进行拖动，利用变频器中的高速单板机完成定长剪切(加速、剪切、制动、定位)、切头、切尾、点动等各种功能。系统采用了扭矩预置、提前时间自调整、参数自调整等先进技术。整个系统稳定可靠，响应速度快，剪切精度高。可与国产飞剪机械设备配套，彻底解决整个飞剪系统的国产化问题。十二。中厚板层流智能控制系统层流(即水幕)冷却系统位于中厚板精轧机出口后方。通过水幕开关的数量和水幕的流量来控制钢板的冷却速度和最终冷却温度，使钢板在冷却过程中的相变符合工艺要求，提高钢板的强度、韧性和加工性能。该系统分为两个层次。上位机是专家系统，完成模型参数的优化和控制决策，下位机完成基础自动化的单回路调节和开关控制。该系统基于智能控制技术，根据钢板的厚度和热物性参数、钢板的移动速度和初始温度动态调整水幕开关的数量和每个水幕的流量，并能根据终冷温度的测量值修正控制策略，从而不断提高控制效果和产品质量。该系统成功解决了国内板坯冷却系统长期无法投入自动控制的问题，具有很大的推广应用价值。十三。具有管道层流模型约束的先进控制系统管道层流冷却系统位于精轧机的下游，用于轧后板带的加速冷却。由于带钢卷曲有一定的温度要求，特别是当带钢通过管内层流冷却水时，速度会发生较大变化，客观上要求管内层流数快速变化，大大增加了控制难度。该系统采用基于模型约束的先进控制技术，可随工况变化适当增减管道层流数量，保证在快速生产节奏下高精度控制卷曲温度，从而显著提高带钢产量和质量，为企业赢得巨大的经济效益。在高质量热轧板卷供不应求的今天，这一系统的市场前景更加看好。