任德祥 （1941-）教授級高工，中國自動(dòng)化學(xué)會(huì )常務(wù)理事、過(guò)程控制專(zhuān)業(yè)委員會(huì )副主任委員、儀表與裝置專(zhuān)業(yè)委員常務(wù)理事。教育部流程工業(yè)綜合自動(dòng)化重點(diǎn)實(shí)驗室學(xué)術(shù)委員會(huì )委員及工程專(zhuān)業(yè)教育論證專(zhuān)家委員會(huì )委員。先后在冶金部西南鋼鐵研究院、鞍鋼、寶鋼工作。長(cháng)期從事IT自動(dòng)化領(lǐng)域系統的研究、開(kāi)發(fā)、設計與工程投運工作，歷任項目組長(cháng)、自動(dòng)化部副部長(cháng)、自動(dòng)化研究所所長(cháng)及寶信軟件顧問(wèn)專(zhuān)家等職；主持領(lǐng)導過(guò)寶鋼一期、二期國家重點(diǎn)工程的自動(dòng)化系統的設計、調試、投運、功能考核、投運工作；以及寶鋼若干重大信息管理系統、自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng )新的研發(fā)項目的規劃、決策與領(lǐng)導工作。曾為”九五”國家863流程工業(yè)CIMS主題專(zhuān)家組成員。

1 引言

    進(jìn)入21世紀以來(lái)，隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展需求的變化以及激烈的市場(chǎng)競爭格局，我國正經(jīng)歷從一個(gè)高速增長(cháng)期到以科學(xué)發(fā)展觀(guān)統領(lǐng)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的轉軌過(guò)程。轉變增長(cháng)方式、結構優(yōu)化調整成為了行業(yè)中心，任務(wù)特別是在面臨世界金融危機的形勢下，加速淘汰落后生產(chǎn)能力，加快提升科技開(kāi)發(fā)與創(chuàng )新能力，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，降低消耗，降低成本，生產(chǎn)適銷(xiāo)對路、市場(chǎng)急需的產(chǎn)品已成為發(fā)展的重要特征。正是基于這種特定變化的市場(chǎng)環(huán)境的壓力，以及發(fā)展的技術(shù)環(huán)境驅使，近年來(lái)，作為鋼鐵業(yè)發(fā)展重要技術(shù)支柱的自動(dòng)化系統，也有許多變化與提高。在鋼鐵過(guò)程自動(dòng)化系統的技術(shù)組成中，包含的內容很多，這里就檢測技術(shù)、控制技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)、系統化技術(shù)等方面展開(kāi)，它們是鋼鐵過(guò)程自動(dòng)化系統的基礎和核心，從而也映射了系統總體的現狀與發(fā)展動(dòng)向。

2 應用現狀與發(fā)展動(dòng)向

2.1 檢測技術(shù)

2.1.1 應用現狀

    生產(chǎn)過(guò)程的檢測傳感技術(shù)的發(fā)展，源于生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量、能耗、環(huán)境和安全等的需求推動(dòng)，而應用的檢測技術(shù)也給鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程的控制和產(chǎn)品質(zhì)量提供了堅實(shí)的技術(shù)保障。毋用置疑，給予檢測技術(shù)推動(dòng)的發(fā)展有很大影響的是市場(chǎng)對生產(chǎn)過(guò)程需求的變化。近年來(lái)，除了原來(lái)用于過(guò)程控制的檢測外，很明顯地加強了對產(chǎn)品（包括中間產(chǎn)品）的缺陷等質(zhì)量的檢測、原材料的檢測、環(huán)境安全檢測，其中大部分以信息反饋的方式進(jìn)入了自動(dòng)化系統。鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)程檢測技術(shù)在系統中所起的作用與地位示意如圖1所示。粗線(xiàn)箭頭代表現在主要的信息流向，細線(xiàn)箭頭為輔助流向而虛線(xiàn)箭頭為今后傳感信息。
 

                       圖1   鋼鐵生產(chǎn)的過(guò)程檢測技術(shù)作用與地位

    （1）過(guò)程控制檢測

    鋼鐵過(guò)程檢測有許多對象，其絕對量檢測有：溫度、位置、位移、速度、尺寸（長(cháng)度、寬度、厚度）、形狀、重量、流量、濃度等，這些量的檢測雖然是“老生常談”，但隨著(zhù)時(shí)代的技術(shù)，進(jìn)步其內涵或精度、穩定性都有很大變化和提高，并且對應于各工序單元有重點(diǎn)檢測內容，如表1所示。

    過(guò)程檢測以基本狀態(tài)量的檢測為基礎。它體現了系統對象的能觀(guān)性，也對應了系統的能控性。因此，檢測技術(shù)對控制系統有很強的制約，它直接關(guān)系到系統能夠實(shí)現的自動(dòng)化水平。換句話(huà)說(shuō)現代的鋼鐵產(chǎn)品制造水平與自動(dòng)化系統的最基礎技術(shù)— 檢測技術(shù)的水平是密不可分的。系統對象的檢測，考慮了兩個(gè)部分，即被控對象及其環(huán)境。如：軋制過(guò)程在線(xiàn)連續測量軋件尺寸的能力和水準，決定了軋制可控程度和質(zhì)量。熱軋過(guò)程測量是在相對高的振動(dòng)和高溫、水流、氧化層粉層等干擾下實(shí)現的。鋼材軋制過(guò)程中紅外溫度掃描和成像，CCD鋼板寬度測量和板頭尾形狀測量技術(shù)的開(kāi)發(fā)極大提高了軋制過(guò)程的自動(dòng)化水平。而軋制過(guò)程熱軋板形控制和控軋控冷技術(shù)將溫度測量要求在惡劣的環(huán)境下擴展到多點(diǎn)、動(dòng)態(tài)、高速和高精度水準。

                       表1   工序過(guò)程重點(diǎn)檢測對象一覽表
 

    （2）關(guān)于表面、內部缺陷檢測

    鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程涉及到產(chǎn)品質(zhì)量方面。從表面缺陷、甚至是表面微細缺陷的檢測到內部缺陷的檢測。如：鑄坯表面缺陷檢測識別、板材的平直度、凸度檢測，涂鍍產(chǎn)品覆層檢測到管、線(xiàn)、型材等產(chǎn)品表面缺陷的在線(xiàn)檢測和各種新型的高分辨率的表面缺陷檢測和針孔檢測，進(jìn)而到以δ值測量?jì)x為代表的鋼材內部質(zhì)量檢測技術(shù)的應用過(guò)程，充分反映了對產(chǎn)品質(zhì)量檢測要求的深化。

    （3）關(guān)于在線(xiàn)的原材料質(zhì)量檢測

    鋼鐵生產(chǎn)的過(guò)程控制，既要考慮原材料是正常質(zhì)量的情況，又要防止不能應對或無(wú)法預期的原材料變化和缺陷的發(fā)生。因此，除具備了燒結礦、煤、焦水份的紅外、微波、中子射線(xiàn)檢測、煤灰份檢測、鐵水硅、硫成份分析檢測外，作為在線(xiàn)的原材料質(zhì)量檢測，最引人注目的是硅鋼板的硅素含有率的檢測等。

    （4）關(guān)于環(huán)境安全的檢測

    鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程，嚴格控制有礙于環(huán)境安全的有害物質(zhì)的泄漏與排放。避免造成不良甚至于嚴重后果。因此，關(guān)于環(huán)境安全的檢測是必須的。目前有:燒結過(guò)程粉塵排放量、成份檢測、高爐GAS回收量和成份檢測、焦爐GAS回收量和成份檢測、冶煉過(guò)程粉塵排放量和GAS成份檢測、加熱爐排放廢氣成份檢測、酸洗涂鍍等廢液排放檢測、水循環(huán)和排放的水質(zhì)檢測等。

2.1.2 發(fā)展動(dòng)向

    （1）從使產(chǎn)品質(zhì)量穩定化發(fā)展到使產(chǎn)品高質(zhì)量化

    這是持續性開(kāi)展的方向。伴隨IT技術(shù)的進(jìn)展、傳感器的高性能化、數據處理的高速化，對應于檢測需求的高層次化，使以往不能達到的檢測水準現在則有可能達到。其中，引人注目的是廣泛應用圖象化處理方法。

    （2）從宏檢測到微檢測

    目前，傳感器的大部分是用所發(fā)現的有關(guān)要求指標的確切可代用指標作為目標值嵌入到微系統。而代用指標多數是黑匣子的宏參數，只有獲得更多具有更深、更正確的信息或知識才有利于明確判斷。因此，使檢測手段的發(fā)展轉向取得微參數，旨在通過(guò)把握現象本質(zhì)的應對，使產(chǎn)品更具有確實(shí)的質(zhì)量與可靠性。

    （3）從點(diǎn)檢測到多維檢測

    事物具有全息性。但目前有關(guān)質(zhì)量的認識，往往是感性的東西很多。而如內部組成之類(lèi)的現象自身，往往是復雜的，存在好多無(wú)法用單一的物理量表現的情況。即如光、超聲波、電磁。那樣檢測手段一般也限定感度和性能所能夠達到的范圍。因而，補充它們測定的界限則是物理的、數理的模型和積累的經(jīng)驗和知識，就是說(shuō)，要力求從多個(gè)視角來(lái)補充或綜合，這樣會(huì )對質(zhì)量的認識更全面、更深入，如能自如地應用圖象信息處理等手段則必然會(huì )促進(jìn)它們的應用：如聲波CT技術(shù)應用于高爐內的溫度分布檢測以及通過(guò)感知數據的重構實(shí)現爐況可視化，通過(guò)多點(diǎn)檢測進(jìn)行的復雜形狀的熱區在線(xiàn)檢測等。

    （4）傳感檢測網(wǎng)絡(luò )化

    迄今為止的質(zhì)量管理僅限于生產(chǎn)線(xiàn)或工廠(chǎng)之中，而通過(guò)傳感檢測網(wǎng)絡(luò )化能實(shí)現對用戶(hù)使用中的產(chǎn)品實(shí)施質(zhì)量管理，進(jìn)行劣化檢測等事項逐步成為可能。無(wú)論使用者還是生產(chǎn)者，這些信息都能得到應用反饋。另外，資源重用化時(shí)，利用持續把握的使用數據，使進(jìn)行高可靠性的再利用、再循環(huán)也成為可能。傳感檢測網(wǎng)絡(luò )使檢測手段能得到及時(shí)推廣，并使得到的信息普及知識庫化達到靈活應用。

2.2 控制技術(shù)

2.2.1 應用現狀

    在鋼鐵過(guò)程自動(dòng)化中，除了順序控制外，最廣泛采用的基礎控制是作為經(jīng)典控制的前饋（FF）/反饋（FB）或其組合方式的實(shí)用控制和以模型為基礎的高級控制術(shù)在鋼鐵過(guò)程的控制中起著(zhù)極其重要的作用。

    根據不同工藝過(guò)程的不同用途有不同類(lèi)型的選擇。以建模的信息類(lèi)型分，則有：實(shí)體驅動(dòng)型模型及數據驅動(dòng)型模型及混合型模型三類(lèi)。而以軟測量、預測控制、智能控制、多變量自適應、解耦控制等為代表的先進(jìn)控制與智能控制技術(shù)和在解決鋼鐵過(guò)程的非線(xiàn)性、不穩定方面得到了成功的應用。有關(guān)鋼鐵過(guò)程控制特性及分類(lèi)示意圖，如圖2所示。以下，就按該分類(lèi)的三大工序過(guò)程進(jìn)行闡述。
 

    （1）前工序過(guò)程

    由于能控性受制于能觀(guān)性的原因，目前，高爐、轉爐的模型均多為操作指導模型，特別是高爐為大規模非線(xiàn)性系統，應用控制理論的建模工作極其困難。大致經(jīng)歷了兩個(gè)階段：首先，通過(guò)從過(guò)程機收集的數據，借助于數學(xué)模型，計算出反映高爐爐況的指標，從而為高爐爐長(cháng)提供高爐運行狀態(tài)指導高爐操作的Go-Stop系統；其次，綜合了專(zhuān)家的實(shí)踐經(jīng)驗和有關(guān)理論研究，通過(guò)AI技術(shù)與信息處理來(lái)對爐況的現狀、未來(lái)趨勢作出預報、給出最佳操作方針以達到指導高爐爐長(cháng)對高爐冶煉過(guò)程的控制。如今，已普遍采用專(zhuān)家系統進(jìn)行高爐的生產(chǎn)支持系統和借助于經(jīng)驗的智能型爐況診斷系統。煉鋼過(guò)程以轉爐吹煉為中心，通過(guò)吹煉模型的高級化，提高了鋼水溫度、成分命中率和縮短處理時(shí)間。

    （2）軋鋼工序過(guò)程

    線(xiàn)性近似的軋制壓力與軋機剛度靜態(tài)模型與近似電氣、液壓系統及張力發(fā)生機構動(dòng)特性的動(dòng)態(tài)模型的組合來(lái)描述。板厚及張力控制可通過(guò)應用最優(yōu)控制、魯棒控制等技術(shù)來(lái)實(shí)現。多變量控制技術(shù)應用于熱軋活套器存在的板張力與活套量（活套高度）的變量耦合情況以及應用于冷軋板形的軋制力變化補償、軋輥溫度凸度補償及輥磨損補償的情況。另外，模型預測控制也應用于熱軋薄板的蛇行控制，而基于混合系統（HBS）模型技術(shù)用來(lái)改善熱軋板的寬度控制等。

    （3）連續處理線(xiàn)工序

    除連續涂鍍線(xiàn)實(shí)現了全線(xiàn)的速度與張力控制外，還進(jìn)行把控制技術(shù)與操作訣竅結合的涂層智能（AI）的應用等。即由于實(shí)際生產(chǎn)中，存在爐內輻射熱使帶鋼溫度測量困難且又無(wú)法測定合金狀態(tài)的情況下，建立并應用融合以操作人員的訣竅（Know –how）為準則的智能控制提高了成品收得率。

2.2.2 發(fā)展動(dòng)向

    （1）以實(shí)現高質(zhì)量、多品種、短交貨期、穩定化生產(chǎn)為目標需求的控制技術(shù)開(kāi)發(fā)仍是主線(xiàn)。

    主要特點(diǎn)為：

    ① 通過(guò)控制與操作經(jīng)驗（KNOW HOW）結合來(lái)克服過(guò)程非線(xiàn)性問(wèn)題。

    為克服非線(xiàn)性，考慮與操作經(jīng)驗訣竅的結合問(wèn)題。即以控制理論為核心的控制技術(shù)不僅通過(guò)調整系統的動(dòng)態(tài)特性取得提高質(zhì)量和收得率的實(shí)效，而且還把操作技能（訣竅）納入技術(shù)體系，這給新產(chǎn)品的量產(chǎn)化帶來(lái)了希望。與相關(guān)領(lǐng)域的合作，不僅要有系統控制技術(shù)與檢測領(lǐng)域的合作，而且要在計算機能力不斷提高的背景下，通過(guò)與智能技術(shù)、過(guò)程解析技術(shù)、材料科學(xué)等多領(lǐng)域的合作，來(lái)開(kāi)創(chuàng )自動(dòng)化的新局面。

    （2）以“在線(xiàn)最優(yōu)化”為核心的過(guò)程控制

    鑒于大量數據的在線(xiàn)實(shí)時(shí)處理已成為現實(shí)，鋼鐵業(yè)正著(zhù)力研究基于大規模數據的高水準建模技術(shù)及控制技術(shù)來(lái)實(shí)現在線(xiàn)最優(yōu)化。由于IT技術(shù)的高速發(fā)展，不僅使原來(lái)高速響應困難的模型預測控制等最新控制理論在鋼鐵業(yè)的應用出現了轉機。經(jīng)由網(wǎng)絡(luò )大規模采集的現場(chǎng)數據挖掘的知識發(fā)現，為結構優(yōu)化創(chuàng )造了條件。

    以過(guò)程穩定、技術(shù)經(jīng)濟指標為目標，對關(guān)鍵工藝參數在線(xiàn)連續檢測基礎上，綜合利用預測技術(shù)及在線(xiàn)仿真來(lái)進(jìn)行多變量最優(yōu)化及實(shí)現工序間最優(yōu)化，而基于可視化技術(shù)與基于大量數據的信息趨勢引導技術(shù)支持穩定化生產(chǎn)。

    （2）期盼突破高爐過(guò)程自動(dòng)化的難點(diǎn)

    高爐是鋼鐵過(guò)程自動(dòng)化的最難點(diǎn)，國內外正著(zhù)力沿著(zhù)從操作指導→半自動(dòng)化→全自動(dòng)的途徑緩緩前進(jìn)。雖然爐頂裝入物控制及熱風(fēng)爐燃燒控制等也能部分自動(dòng)化，但把握高爐整體的生產(chǎn)控制關(guān)鍵是高爐整體過(guò)程模型及基于檢測高爐底部反應狀況及現象解析的傳感器與模型的開(kāi)發(fā)。而通過(guò)智能控制與實(shí)用控制結合等手段，來(lái)實(shí)現廣義的鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程的高性能閉環(huán)控制則也是可實(shí)施途徑。即基于用戶(hù)知識庫的閉環(huán)控制系統，以實(shí)現配料、焦比、堿度、噴吹等目標的在線(xiàn)控制。它將進(jìn)一步降低人為因素對高爐操作的負面影響，使高爐運行更加科學(xué)合理。

    （3）節能降排對控制技術(shù)的需求

    高爐進(jìn)行高效率生產(chǎn)（包含環(huán)境對策）、余壓發(fā)電控制技術(shù)的開(kāi)發(fā)；轉爐進(jìn)行面向節能、再循環(huán)的控制技術(shù)開(kāi)發(fā)。通過(guò)吹煉模型的高級化削減合金鐵、副原料成本，減少渣量；通過(guò)轉爐爐壓的適正化，提高工廠(chǎng)內再循環(huán)轉爐CO煤氣的回收量。諸如：根據外擾推定觀(guān)察器的應用來(lái)降低爐壓變動(dòng)量，或從生產(chǎn)數據分析建立最佳爐壓設定值模式方法等。

    （4）軋鋼控制重心轉移向材質(zhì)性能控制

    軋鋼控制重心，從以往的外部尺寸規格控制逐漸轉移到關(guān)心生產(chǎn)好材質(zhì)的控制系統來(lái)。當然，關(guān)于尺寸規格控制也會(huì )要求愈來(lái)愈嚴，仍需要持續性不斷改善。另一方面，更要關(guān)注材質(zhì)的生產(chǎn)問(wèn)題。試用基于模型的最優(yōu)化和數據庫等直接控制材料的耐力與強度等機械特性。例如：包括在線(xiàn)冶金模型、與基于材質(zhì)性能預測的鋼板材質(zhì)控制系統等，而以熱軋帶鋼力學(xué)性能預報模型及其在線(xiàn)應用技術(shù)廣受關(guān)注。它不僅對有效余材充當滿(mǎn)足客戶(hù)需求，縮短交貨期，降低庫存、加快資金周轉有積極意義，而且為更靈活地組織生產(chǎn)提供了嶄新的手段，被認為是實(shí)現動(dòng)態(tài)生產(chǎn)控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.3 傳動(dòng)技術(shù)

    作為執行機構的傳動(dòng)系統在鋼鐵過(guò)程自動(dòng)化中具有重要的意義。其功能直接作用于被控對象。它是控制行為的最終執行者。同時(shí)，也是系統效用性的關(guān)鍵歸結者之一。鋼鐵自動(dòng)化系統的執行情況機構有許多種，諸如：調節閥及其驅動(dòng)、液壓伺服系統、電氣傳動(dòng)系統。其中電氣傳動(dòng)系統占有最突出的地位。

2.3.1 應用現狀

    由于以電力電子器件為基礎的電氣傳動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，使AC傳動(dòng)系統控制的精度、響應性、可維護性等方面的處于軋機主傳動(dòng)的絕對優(yōu)勢。傳動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，包括電力電子技術(shù)、交流變頻技術(shù)、矢量控制技術(shù)等涉及執行機構的系列化進(jìn)步和發(fā)展，以及作為執行機構的電氣傳動(dòng)系統與控制器、傳感器的有效緊密配合，極大地提高了軋制過(guò)程的快速響應性和控制精度。嚴格地說(shuō)，作為一個(gè)執行機構整體來(lái)考慮的傳動(dòng)系統，實(shí)際上包括有：軋機的軋輥傳動(dòng)機構和軋機電機以及供給電能并實(shí)現轉換的控制裝置。如：軋機主傳動(dòng)的機械結構采用雙電機傳動(dòng)形式，還是單電機傳動(dòng)形式等會(huì )對某些性能有影響。又如：盡管軋機電機單體能具備高速響應的性能，但在與軋輥及傳動(dòng)軸組成系統后，由于傳動(dòng)軸的扭擰，會(huì )產(chǎn)生由裝置動(dòng)力學(xué)結構與軋鋼過(guò)程本身的相互作用而出現的自激振動(dòng)，從而使其響應速度只能達到電機單體性能的幾分之一。然而，若進(jìn)行了軸振減弱控制，則能達到與電機單體性能相近的效果?？梢?jiàn)作為執行機構的傳動(dòng)系統在作為系統行為的最終行為的執行者，要考慮的技術(shù)細節是很多的。例如軋鋼設備對傳動(dòng)設備有明確的性能要求，如表2所示。            

 

    主規格

    低速：100rpm以下；中速：600rpm左右；高速：1000rpm程度以上。

    小容量：75kW以下；中容量：500kW程度；大容量：1000kW程度以上。

    √代表重要性能項目

    而AC傳動(dòng)技術(shù)的應用，涉及功率開(kāi)管器件的選擇與主回路組成及其控制方式的確定，除了在速度響應、速度控制精度、轉矩平滑程度等性能指標方面，都要滿(mǎn)足要求外，還有作為用戶(hù)方面的約束即要考慮：高次諧波的約束、功率的約束、運行效率約束、維護的約束。

    在鋼鐵生產(chǎn)中占重要地位的熱軋機、冷軋機的主傳動(dòng)均采用AC傳動(dòng)技術(shù)大大提高了執行機構的響應性和控制精度。

    而電力電子器件的發(fā)展，對AC傳動(dòng)有重要影響。廠(chǎng)家在應用產(chǎn)品的同時(shí)，不斷推行控制的新技術(shù)。

2.3.2 發(fā)展動(dòng)向

    集中體現在電力電子器件及其控制應用方式上。它們的發(fā)展概況如圖2所示。

    （1）高性能、多功能化

    如提高速度和轉矩的控制響應，速度傳感的省略，控制參數的自動(dòng)調整等。

    （2）高可靠性化

    變換器的高可靠性。要求即使發(fā)生部件故障，仍然繼續運行的可能的冗余系統。
 

                       圖2   電力電子器件及驅動(dòng)系統發(fā)展概況示意圖

    （3）小型化、高效率化、整合化

    電力電子器件的小型化、低損耗化。以及進(jìn)一步將功率控制等電力電子裝置與電機整合一起。

    （4）低噪聲化

2.5 系統化技術(shù)

    如何選擇系統構成要素：計算機、控制器、網(wǎng)絡(luò )、傳感器、執行器、信息軟件/控制軟件、人機界面等，集成構建成自動(dòng)化系統才能達到所期望的目標要求？這就是系統化技術(shù)面臨的任務(wù)。

    系統的組成涉及：要素、連接、結構、功能、環(huán)境。其中，由于構成要素的產(chǎn)品多樣性，以及組成的系統結構形態(tài)的多樣性，也帶來(lái)功能分擔的合理性、多樣性。既要把握資源的有效利用率，還要考慮H/W、S/W更新會(huì )帶來(lái)的問(wèn)題。“集成”雖提高了系統構建的靈活性、效率性，但如何確保系統構成要素配置的優(yōu)化和功能/性能的兼顧性以及使系統總體的性能/價(jià)格比的相對最優(yōu)？這也是系統化技術(shù)所要解決的問(wèn)題。

2.5.1 應用現狀

    根據鋼鐵過(guò)程的對象類(lèi)別及處理方法要點(diǎn)確定功能分配的原則，并按照系統構成所必須遵循的效用性、經(jīng)濟性、安全性、可靠性、開(kāi)放性、實(shí)時(shí)性、人機性等方面具體目標要求進(jìn)行綜合考慮。

    目前，鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化系統，基本按工藝流程不同特點(diǎn)（即過(guò)程結構、過(guò)程特征、控制特點(diǎn)、功能要求、信息處理類(lèi)型）的差異決定相對成熟的系統結構類(lèi)型的選擇（如有下述四種類(lèi)型）。

    （1）層次型功能分散系統：若干計算機經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò )結合成層次型結構，分擔功能、負荷。

    （2）網(wǎng)型功能分散系統：經(jīng)由通信線(xiàn)路或網(wǎng)絡(luò )協(xié)調若干計算機，分擔系統的功能、負荷。

    （3）網(wǎng)絡(luò )化自治分散系統：是作為模擬生理細胞的自治性以達到自治可控性與自治可協(xié)調性的經(jīng)由網(wǎng)絡(luò )若干計算機系統。

    （4）WEB型三層雙重化系統：系統基本由邊界服務(wù)器、應用服務(wù)器、數據服務(wù)器的三層雙重化系統構成。

    而對應鋼鐵過(guò)程自動(dòng)化系統的系統結構有如下選擇。

    ① 以上工序自動(dòng)化系統構成的具體應用類(lèi)型有:階層型功能分散系統和WEB型三層雙重化系統。

    ②軋鋼工序的自動(dòng)化系統構成的具體應用類(lèi)型有：階層型功能分散系統和網(wǎng)絡(luò )型自治分散系統。

    ③處理線(xiàn)自動(dòng)化系統的具體應用類(lèi)型有：階層型功能分散系統；網(wǎng)絡(luò )型自治分系統以及WEB型三層雙重化系統。

2.5.2 發(fā)展動(dòng)向

    系統化技術(shù)在進(jìn)一步深化發(fā)展，它緊隨IT技術(shù)進(jìn)步及系統對象的迫切需求而變化，其中柔性、自治性、實(shí)時(shí)性、安全性為主要趨勢。

    目前，系統技術(shù)的發(fā)展，正處于一個(gè)重大變革的時(shí)代。無(wú)論是網(wǎng)絡(luò )(工業(yè)以太網(wǎng)、現場(chǎng)總線(xiàn))、控制器(PLC、DCS)、計算機（服務(wù)器）傳感器、執行器、信息軟件/控制軟件等，其本身的內在結構與功能都在不斷的發(fā)展與變化，而它們之間的結構如何整合更合理？更由于傳感器與執行器智能化的發(fā)展牽動(dòng)了控制技術(shù)與系統技術(shù)之間的關(guān)系，因此，未來(lái)的變數很大。近期看，總的發(fā)展動(dòng)向表現在以下幾個(gè)方面。

    （1）各種控制器、網(wǎng)絡(luò )向集成化、標準化的方向發(fā)展

    控制器在強化平臺綜合集成的同時(shí)進(jìn)一步推進(jìn)開(kāi)放化、國際標準化以及工業(yè)以太網(wǎng)，進(jìn)一步與現場(chǎng)總線(xiàn)的融合，對系統技術(shù)的發(fā)展有很大影響。

    （2）自治分散的系統技術(shù)仍在延續和變異

    目前，鋼鐵企業(yè)自動(dòng)化系統的主流，仍然是自治分散型系統。即類(lèi)似生物體細胞自治性，即以自治可控性和自治協(xié)調性為目標，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò )連接的多計算機系統。

    （3）基于WEB技術(shù)應用的系統技術(shù)正在發(fā)展

    由于IT技術(shù)的進(jìn)步和普及，現在因特網(wǎng)的使用者達到很高的比例。而支持構成因特網(wǎng)系統的，則是稱(chēng)之為WEB服務(wù)器及數據庫服務(wù)器(DB服器)的各種服務(wù)器群，構成該硬件與軟件的技術(shù)統稱(chēng)之為“WEB技術(shù)”。以降低系統的建設費用為目標，不僅采用通用化的PC服務(wù)器，而且使分擔功能的各層分別冗余化以提高可靠性。這樣，在成本降低的同時(shí)，使信息開(kāi)放化，軟件可實(shí)現再利用，功能的高獨立性。雙重化結構也提高了系統可靠性。目前，在鋼鐵業(yè)的應用正在不斷深化。

3 小結

    自動(dòng)化技術(shù)是“潛在的技術(shù)”。正是鋼鐵業(yè)的需求推動(dòng)了它的應用，而它的發(fā)展又促進(jìn)鋼鐵業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。表3歸結了自動(dòng)化技術(shù)在鋼鐵工業(yè)過(guò)程不同類(lèi)型的應用狀況。

                        表3   不同過(guò)程的相關(guān)自動(dòng)化技術(shù)應用特點(diǎn)比較