馬竹梧 （1931-）

    男，廣東廣州人，教授級高級工程師，原冶金部自動(dòng)化研究院副院長(cháng)、總工程師，現任中國鋼鐵協(xié)會(huì )信息化自動(dòng)化推進(jìn)中心顧問(wèn)、中國自動(dòng)化學(xué)會(huì )專(zhuān)家咨詢(xún)委員會(huì )委員，主要從事工業(yè)自動(dòng)化研究和設計工作。

 1 前言

    鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化不僅是現代化的標志，而且是能獲得巨大經(jīng)濟效益和高回報的技術(shù)。據奧鋼聯(lián)統計，使用了該公司的自動(dòng)化系統后，已證實(shí)燒結可提高生產(chǎn)率5%，高爐鐵水成本降低16%，轉爐溫度偏差減少約40%、碳偏差減少約45%、重吹率降低約60%、生產(chǎn)率提高約10%，二次吹煉降低合金化成本15%、縮短處理時(shí)間5%，連鑄漏鋼減少80%、最終板材不合格率降低60%、熱裝率提高6%、耐酸鋼質(zhì)量檢驗不合格率降低75%，熱軋加熱爐節能10%、軋出板帶寬度公差為±3mm、收得率提高0.75%、厚度公差降至標準值的1/4、板形波動(dòng)<20μ、平直度偏差在30I單位以?xún)?、卷取溫度偏?lt;16℃等等，自動(dòng)化投資約1-2年內收回，因此，世界各國鋼鐵工業(yè)都大力采用自動(dòng)化技術(shù)。

    解放前我國鋼鐵產(chǎn)量很低。從1890年建設漢陽(yáng)鐵廠(chǎng)算起至1948年半個(gè)世紀，鋼總產(chǎn)量累計不到200萬(wàn)噸，年產(chǎn)量最多的1943年才92.3萬(wàn)噸，而且主要集中在日偽侵占的東北，自動(dòng)化作用與需求當然不會(huì )太大。解放后特別是改革開(kāi)放后，鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展，1949年鋼產(chǎn)量占世界第26位，1957年達535萬(wàn)噸，排世界第8位，1996年達1億零1百萬(wàn)噸，上升到第1位，現在已超過(guò)2億6千萬(wàn)噸，生產(chǎn)這么多鋼鐵，如何節約原燃料和人力，提高產(chǎn)品質(zhì)量等，自動(dòng)化技術(shù)就顯得非常必要。

2 我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的現狀與評價(jià)

    我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的應用實(shí)際上是從解放后開(kāi)始。經(jīng)過(guò)60年的努力，我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的水平已和西方發(fā)達國家的應用水平相差無(wú)幾，其表現為：① 我國如寶鋼、鞍鋼、武鋼等大型鋼鐵公司等主要機組如高爐、轉爐、冷熱板帶軋機等大都和日本五大鋼鐵公司、德國蒂森鋼鐵公司以及英、法、美等相應機組的自動(dòng)化水平基本無(wú)大差別，甚至地方大中型鋼鐵公司如濟鋼、邯鋼或者民營(yíng)的沙鋼等新建或改建的主要生產(chǎn)機組除管理自動(dòng)化外與國外也差別不大；都是多級計算機控制系統，采用的裝備都是PLC、DCS、先進(jìn)的檢測儀表和電力電子裝備；② 從統計數字來(lái)說(shuō)，據中國鋼鐵協(xié)會(huì )近年來(lái)的調查，在基礎自動(dòng)化方面采用PLC、DCS或工業(yè)控制機進(jìn)行控制已較普及，按工序來(lái)分，采用這樣的計算機控制的采用率分別為高爐100%，轉爐95.43%，電弧爐95.9%，連鑄99.42%，軋鋼99.68%；過(guò)程自動(dòng)化方面(包括優(yōu)化與模型控制或操作指導)，計算機配置率分別為高爐57%，轉爐56.39%，電弧爐58.56%，連鑄60.08%，軋鋼75.5%；管理自動(dòng)化方面，計算機配置率分別為高爐5.97%，轉爐23.03%，電弧爐26.12%，連鑄20.64%，軋鋼41.68%；③ 從應用高技術(shù)來(lái)說(shuō)，公認的自動(dòng)化高技術(shù)——CIMS和機器人的應用，我國鋼鐵廠(chǎng)如寶鋼、鞍鋼、武鋼等大型鋼鐵集團公司等都設有或在建，而且大都以ERP為核心的系統，最新的三級CIMS系統中的MES系統也在主要機組中實(shí)現；寶鋼等大型鋼鐵集團公司更設有電子商務(wù)系統，正向著(zhù)與CIMS系統連接成為當代世界上最先進(jìn)的WIMS(網(wǎng)絡(luò )集成制造系統)方向前進(jìn)；機器人也有應用，如原料的自動(dòng)取樣、轉爐副槍的自動(dòng)更換探頭裝置，雖然是屬于機械手和重演機器人性質(zhì)，但是西方在鋼鐵工業(yè)使用智能機器人也不多；此外，在鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化先進(jìn)性標志上，如數學(xué)模型和先進(jìn)控制都有應用，而且許多是世界先進(jìn)水平的技術(shù)，如高爐的多個(gè)數模和專(zhuān)家系統、轉爐的終點(diǎn)動(dòng)態(tài)控制數模、連鑄的質(zhì)量判斷優(yōu)化切割漏鋼預報等數模、冷熱板帶軋機的軋鋼設定和控制數模等；智能控制中的模糊控制、專(zhuān)家系統、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )和模式識別也有許多成功例子；在管理數學(xué)模型方面如編制計劃專(zhuān)家系統和物流控制模型也得到應用；④ 先進(jìn)自動(dòng)化裝備如PLC、DCS、管理控制計算機以及現代檢測儀表(包括近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的現場(chǎng)總線(xiàn)及工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò ))、先進(jìn)的電力傳動(dòng)及控制裝置(包括數字化控制及晶閘管、可關(guān)斷電力電子器件如GTO、GTR、IGBT等組成的各類(lèi)交直流調速裝置)已和西方發(fā)達國家一樣用于鋼鐵工業(yè)中，甚至綜合了IGBT與GTO的優(yōu)點(diǎn)的新一代大功率電力電子器件IGCT組成的最新交流調速裝置也在寶鋼1880mm熱軋帶鋼廠(chǎng)中應用；⑤ 在自動(dòng)化工程設計、研究和教育方面，國內設有專(zhuān)門(mén)的全國性鋼鐵設計院，均設有自動(dòng)化、電氣和計算機的科室或專(zhuān)業(yè)，大中型鋼鐵企業(yè)亦有類(lèi)似機構，能進(jìn)行三電工程（電氣、自動(dòng)化、計算機，國外稱(chēng)為EIC，國內由于其同屬電類(lèi)，常稱(chēng)為三電）的設計；亦設有專(zhuān)門(mén)的全國性冶金自動(dòng)化研究設計院（包括國家自動(dòng)化工程試驗室），大中型鋼鐵企業(yè)亦有類(lèi)似機構如寶鋼技術(shù)中心的自動(dòng)化研究所和寶信軟件公司，能進(jìn)行復雜的包括基礎自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化的研究和設計，并提供整套硬件、軟件裝置和調試投產(chǎn)服務(wù)，也有專(zhuān)門(mén)的面向冶金的自動(dòng)化工程的安裝部門(mén)；此外，國內設有專(zhuān)門(mén)面向冶金的自動(dòng)化技術(shù)的高等院校，如東北大學(xué)、北京科技大學(xué)等的信息工程學(xué)院，每年培養大量三電技術(shù)的本科、碩士博士畢業(yè)生。

    但還應清醒看到，我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化和西方發(fā)達國家還有不少差距、問(wèn)題，需要有克服的對策。因為我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化所用的關(guān)鍵設備和技術(shù)大都是引進(jìn)的，硬件如最基本的PLC、DCS和過(guò)程控制與管理計算機幾乎全部是引進(jìn)的，電氣傳動(dòng)的先進(jìn)調速裝置、電力電子器件除晶閘管外IGCT等都是引進(jìn)的，晶閘管調速裝置雖然是國產(chǎn)化，但其關(guān)鍵的電子調節器也是引進(jìn)的，而西方發(fā)達國家，如日、德、美、英、法、瑞典等主要自動(dòng)化硬件產(chǎn)品很少使用別國的。參觀(guān)國內工廠(chǎng)有西門(mén)子、施耐德、ABB和日本各電氣公司產(chǎn)品展示的感覺(jué)。高技術(shù)的機組大多為引進(jìn)或者核心技術(shù)是引進(jìn)的，如高爐數學(xué)模型，過(guò)去是引進(jìn)日本的，現在則是從芬蘭或奧鋼聯(lián)引進(jìn)，而且引進(jìn)多套和重復引進(jìn)，其他許多數學(xué)模型也是引進(jìn)的。原冶金工業(yè)部副部長(cháng)兼寶鋼集團公司董事長(cháng)和總經(jīng)理黎明同志曾指出：“中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展道路是引進(jìn)、落后、再引進(jìn)，寶鋼花了300億還如此，因此必須要制作并執行中長(cháng)遠科技規劃”，我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化事實(shí)上也是這樣。此外，國內研制的自動(dòng)化系統和技術(shù)大都是消化吸收性質(zhì)，少數有自己知識產(chǎn)權的數學(xué)模型，創(chuàng )新也不多，至少沒(méi)有如日本川崎制鐵的高爐GO-STOP模型那樣的能銷(xiāo)售到德國、巴西、中國、芬蘭等各大鋼廠(chǎng)的搶手貨，高技術(shù)系統如質(zhì)量直接控制等也沒(méi)有，更沒(méi)有像日本NKK公司的燒結無(wú)人化工廠(chǎng)、川崎制鐵的板帶熱連軋無(wú)人化工廠(chǎng)，因此必須找出差距，更有必要回顧發(fā)展歷史、找出原因和認真解決。

3 我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的歷史回顧

    我國鋼鐵工業(yè)信息化及自動(dòng)化的進(jìn)展大致可以分為兩個(gè)階段，即自動(dòng)化起步和發(fā)展的第一階段，和以計算機和多學(xué)科高技術(shù)為核心現代自動(dòng)化的第二階段。每個(gè)階段又分為幾個(gè)不同時(shí)期。

3.1 我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的第一階段

    （1）三年經(jīng)濟恢復時(shí)期（1949~1952年）?？谷諔馉巹倮?，我國鋼鐵主要產(chǎn)地鞍山（也是昔日世界第6大的鋼鐵廠(chǎng)），由于戰爭破壞、戰后停工以及外國把較新的機組如3、5~9號高爐、二煉鋼，大型及無(wú)縫鋼管廠(chǎng)設備拆走，產(chǎn)鋼已微不足道。1949年全國粗鋼產(chǎn)量?jì)H15.8萬(wàn)噸，新中國成立后，大力恢復生產(chǎn)，到1952年粗鋼產(chǎn)量已超過(guò)歷史最高水平，達134.9萬(wàn)噸，但自動(dòng)化還非常薄弱，如煉鐵、煉鋼、軋鋼僅有一些熱工管理如測量溫度、壓力、流量等儀表和德國生產(chǎn)的ASKANIA油壓調節器用以調節煤氣壓力等，在電氣傳動(dòng)方面，大都是人工遠距離手動(dòng)控制。值得一提的是鞍鋼一初軋日偽時(shí)期從德國引進(jìn)的IGNER直流電機調速控制系統，設計非常獨特，初軋機驅動(dòng)電動(dòng)機功率為16800馬力，使用機組供電，由5000kW交流電動(dòng)機帶動(dòng)兩臺輸出串接的功率為7600kW的直流發(fā)電機和相應的勵磁電機，并帶一個(gè)大飛輪，由于初軋平均功率小于5000kW，達到16800馬力峰值只是瞬時(shí)的，此時(shí)5000kW交流電動(dòng)機連同因略為速降使飛輪釋放的能量以驅動(dòng)兩臺7600kW的直流發(fā)電機給16800馬力電動(dòng)機供電，僅此而已。1952年底蘇聯(lián)援建的8號高爐系統開(kāi)工，可以說(shuō)是我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的開(kāi)始。8號高爐設有全套自動(dòng)化監控儀表，熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)爐燃燒、煤氣壓力自動(dòng)控制，熱風(fēng)爐自動(dòng)換爐，上料自動(dòng)化（和現在一樣，操作員設定上料圖表后，由稱(chēng)量車(chē)稱(chēng)放料，上料，爐頂裝料是全部自動(dòng)順序控制）；發(fā)電廠(chǎng)的鍋爐、透平機驅動(dòng)的高爐鼓風(fēng)也是自動(dòng)控制的，前者包括輸出蒸汽調節，鍋爐汽包水位調節、燃燒控制等，后者包括可選的定風(fēng)壓或定風(fēng)量調節等；其燒結（監控儀表、點(diǎn)火爐溫度、空燃比控制，臺車(chē)速度控制等）、煉焦（監控儀表、加熱煤氣壓力控制，自動(dòng)換向等）也是裝備相應的自動(dòng)化系統；所有自動(dòng)化儀表和調節器雖然還是模擬式，電氣控制是硬線(xiàn)邏輯系統，但也是當時(shí)的世界水平。

    （2）第一個(gè)五年計劃時(shí)期（1953~1957年）。國家提出“全國支援鞍鋼”等口號，鋼鐵工業(yè)得到大發(fā)展。首先是1953年鞍鋼三大工程七高爐系統、大型（重軌）軋鋼廠(chǎng)、無(wú)縫鋼管廠(chǎng)投產(chǎn)，接著(zhù)是一煉鋼改造，二煉鋼，三煉焦，化工回收，5~6高爐、9高爐、3高爐系統（包括燒結、焦化、發(fā)電等等），薄板等廠(chǎng)相繼投產(chǎn)，其后本溪、武鋼、包鋼等改建或新建鋼鐵基地也開(kāi)始建設，撫順?shù)搹S(chǎng)、北滿(mǎn)鋼廠(chǎng)等特殊鋼生產(chǎn)廠(chǎng)也在改造與投產(chǎn)。這些從蘇聯(lián)引進(jìn)的機組，其自動(dòng)化水平與當時(shí)的國際先進(jìn)水平大致相同，如平爐（當時(shí)世界主要靠平爐煉鋼）都裝備全套監控儀表、火焰自動(dòng)換向、熱制度調節等、電弧爐均裝有爐頂裝料、電極升降控制等，加熱爐均熱爐均設有爐壓控制、溫度和燃燒控制等，均熱爐還設有爐蓋打開(kāi)自動(dòng)連鎖及控制等。與此同時(shí)，大批蘇聯(lián)專(zhuān)家來(lái)華指導設計、安裝和生產(chǎn)，鞍山鋼鐵公司成立專(zhuān)門(mén)的鋼鐵設計院（1955年易名冶金工業(yè)部黑色冶金設計院），設計院除原有電力設計科外，1953年成立機器及自動(dòng)裝置設計科，值得一提是自動(dòng)化設計蘇聯(lián)顧問(wèn)專(zhuān)家K.K.捷列森哥，的確具有國際主義精神，他熱情指導我國技術(shù)人員進(jìn)行自動(dòng)化工程設計，無(wú)保留地及時(shí)提供有關(guān)設計資料、規程、規范、計算手冊和可參考的蘇聯(lián)最新投產(chǎn)類(lèi)似工程的全部圖紙。當時(shí)國內還未生產(chǎn)新型自動(dòng)化儀表及裝備，捷列森哥專(zhuān)家認為中國要發(fā)展自己的自動(dòng)化裝備工業(yè)，不應都到蘇聯(lián)定貨，為此，他帶領(lǐng)我們跑遍上海各儀表廠(chǎng)，要求只能生產(chǎn)水銀溫度計的儀表廠(chǎng)生產(chǎn)各類(lèi)溫度傳感器，只能生產(chǎn)水表或彈簧壓力表的儀表廠(chǎng)生產(chǎn)各類(lèi)自動(dòng)化流量、壓力和液位測量?jì)x表，有些條件簡(jiǎn)陋的性質(zhì)靠近的廠(chǎng)生產(chǎn)各類(lèi)電子記錄儀、PI調節器和執行機械等，要鞍鋼設備處在工程中多定一臺或從備份中提出一臺做為樣機，進(jìn)行測繪仿制，以專(zhuān)家建議方式提交國務(wù)院專(zhuān)家辦公室、上海市和鞍鋼領(lǐng)導（當時(shí)規定蘇聯(lián)專(zhuān)家建議必須執行），并親臨制造廠(chǎng)作技術(shù)指導，就這樣，約在1956年，我們不但能獨立設計自動(dòng)化工程，而且除個(gè)別從蘇聯(lián)進(jìn)口新的裝置作為樣機仿制外，全部自動(dòng)化裝置均國內生產(chǎn)。

    1955年蘇聯(lián)在馬格尼托哥爾斯克市召開(kāi)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化會(huì )議，會(huì )上發(fā)表了各工序新控制系統、檢測儀表及技術(shù)等，捷列森哥專(zhuān)家帶回許多研究、應用的報告。并由于設計立足于可靠，不能作試驗以免影響生產(chǎn)，這就需要有研究部門(mén)，不斷提供新的、成熟的技術(shù)，捷列森哥專(zhuān)家建議冶金工業(yè)部成立新的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)院所，并吸收蘇聯(lián)的經(jīng)驗和改進(jìn)不足之處，蘇聯(lián)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的設計和研究是分立的，由ЦЛ?。ㄖ醒朐囼炇遥┻M(jìn)行研究及試制，ПМП（儀表自動(dòng)化安裝設計院，后易名中央結構設計局即ЦПКБ）進(jìn)行工程設計（焦化、采礦的自動(dòng)化工程則由相應專(zhuān)業(yè)設計院的自動(dòng)化科設計），建議成立統一部門(mén)。為此，1956年冶金工業(yè)部成立包括研究、設計和試制部門(mén)的熱工控制研究設計院，并聘請ЦЛА的專(zhuān)家B.H.普里克隆斯基來(lái)指導研究。這過(guò)程雖然暫短，但也作出一些成績(jì)，如鎢鉬熱電偶測量鋼水溫度、利用彎頭連續測量高爐各風(fēng)口風(fēng)量及其分配（國外是只用以測量水和液體流量，我國第一次用以測量高溫氣體流量，并導出其流量方程和試驗得出其流量系數等，50年以后，我國唐山才系列生產(chǎn)測量水和氣體彎頭流量計）和燒結大口徑廢氣流量、電子秤、高爐熱風(fēng)爐燃燒調節新系統，偏心收縮蝶閥特性研究等，為設計部門(mén)提供新技術(shù)。與此同時(shí)，天津傳動(dòng)所、上海工業(yè)自動(dòng)化研究所、上海電器科學(xué)研究所也相繼成立，他們也進(jìn)行了很多鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的研究工作。從上世紀50年代開(kāi)始，東北工學(xué)院、北京鋼鐵學(xué)院、中南礦冶學(xué)院、清華、浙大、西安交大、哈工大等高校相繼開(kāi)設工業(yè)企業(yè)電氣化、儀表及自動(dòng)控制等系和專(zhuān)業(yè)，清華更請來(lái)蘇聯(lián)專(zhuān)家（齊斯卡可夫教授及崔可夫教授）開(kāi)設熱力過(guò)程自動(dòng)化及面向鋼鐵的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化課程，并接受各院所企業(yè)技術(shù)人員旁聽(tīng)，為鋼鐵工業(yè)輸送和培養大量人才。

    國家編制的科學(xué)發(fā)展規劃，其中3908項就是針對鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化，詳細規定了煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼的自動(dòng)化項目、技術(shù)指標和完成日期。此外，還由中國科學(xué)院會(huì )同高校、熱工控制研究設計院等人員專(zhuān)門(mén)對我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化現狀進(jìn)行考察。這些都大大促進(jìn)了鋼鐵自動(dòng)化的進(jìn)展。

    （3）第二個(gè)五年計劃到七十年代初（1958~1973年）。上世紀50年代末期，我國在向蘇聯(lián)專(zhuān)家學(xué)習及從蘇聯(lián)引進(jìn)技術(shù)、仿制引進(jìn)設備和蘇聯(lián)156項工程完工生產(chǎn)的基礎上，進(jìn)入了自行設計并用國產(chǎn)設備裝備新建或改建的鋼鐵企業(yè)的新階段，如鞍鋼1、2、3、4、9號高爐自動(dòng)化系統和太鋼1150mm初軋主輔傳動(dòng)系統及均熱爐自動(dòng)化系統等，其自動(dòng)化技術(shù)水平已接近當時(shí)引進(jìn)機組的水平。但在1958年冶金部整頓組織機構，宣布剛成立不久的熱工控制研究設計院下馬，設計部門(mén)分散到各鋼鐵設計院，研究試制部門(mén)合并到鋼鐵研究院變成一個(gè)研究室（12室）二級單位，這樣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)就很難大發(fā)展，雖然仍研制了一些新裝備及系統，如測量鋼水溫度的鎢錸熱電偶，以代替昂貴鉑銠絲，測量連鑄結晶器鋼水液位的同位素液位計及其控制系統、真空直流電弧爐電極升降控制系統、高爐爐況判斷智能系統、芝麻三極晶體管及以后的以芝麻三極晶體管為基礎的厚膜工業(yè)控制用的高抗干擾數字邏輯組件、太鋼六軋罩式退火爐群多點(diǎn)數字巡回檢測控制系統等。后來(lái)中蘇關(guān)系惡化，蘇聯(lián)撤回專(zhuān)家和撕毀合同斷絕援助。到60年代初，鋼鐵研究院轉向為軍工服務(wù)，一般鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化研究就停止多年。此時(shí)，鋼鐵自動(dòng)化設計主要是按舊系統設計，只是隨著(zhù)國內新的自動(dòng)化裝備生產(chǎn)而以新的儀表和裝備組成系統，如用單元組合儀表代替老式儀表等。60年代開(kāi)始西方進(jìn)一步發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)，特別是日本鋼鐵工業(yè)大擴張，并以包括計算技術(shù)和自動(dòng)化應用作為其鋼鐵工業(yè)大發(fā)展的四大法寶（新工藝和新設備、大型化、臨海鋼鐵廠(chǎng)、計算技術(shù)和自動(dòng)化應用）之一，我國自動(dòng)化水平與世界水平差距增大，特別是文化大革命期間。但盡管如此，各院所、工廠(chǎng)還是斷斷續續地發(fā)展自動(dòng)化工作，如電力傳動(dòng)和控制方面，冶金部建筑研究院、天津傳動(dòng)所、西安整流器研究所等自60年代，從研制大功率硅二極管整流器開(kāi)始，開(kāi)發(fā)晶閘管直流調速，首先是大功率硅二極管整流器的應用（如國產(chǎn)的825V、10000A硅整流器在鋁電解廠(chǎng)中應用，取代50年代的水銀整流器），接著(zhù)是功率較小的晶閘管勵磁（如鞍鋼一初軋2600kW主傳動(dòng)勵磁裝置），然后是大功率晶閘管供電（如上鋼五廠(chǎng)500mm軋機1300 kW主傳動(dòng)供電裝置及70年代初投產(chǎn)的上鋼一廠(chǎng)2300mm中板軋機和1200mm五機架帶鋼熱連軋機，全軋線(xiàn)主輔傳動(dòng)全部用晶閘管直流電機調速，其最大容量為2600 kW）；檢測儀表和自動(dòng)控制方面，70年代初，鞍山礦山設計院研制成功電子皮帶秤、自動(dòng)給料機和燒結自動(dòng)配料系統，并在鞍鋼、攀鋼和首鋼應用，本鋼也開(kāi)發(fā)了用工業(yè)色譜儀分析高爐煤氣成分，武鋼和鞍鋼先后應用極值控制系統控制高爐熱風(fēng)爐燃燒及拱頂溫度，梅山、攀鋼等也應用高爐稱(chēng)量料批重量和焦碳水分補正系統，天津傳動(dòng)所先后研制成功高爐磁性邏輯無(wú)觸點(diǎn)和半導體（先是鍺晶體管，以后是硅晶體管）程序控制上料裝料系統，并用于鞍鋼、攀鋼、武鋼和梅山等高爐中，1964年在首鋼30t轉爐使用測溫槍?zhuān)⒃囼炗每焖傥⑿蜔犭娕紶t外定碳，漣鋼也研制成功晶閘管-電磁轉差離合器電弧爐電極升降控制系統代替從波蘭引進(jìn)的老舊功率放大機系統；在計算機控制方面也作了許多嘗試，首先國家組織首鋼、鋼鐵研究院、冶金建筑研究院、738廠(chǎng)等嘗試計算機應用，采用晶體管元件制作了三臺K-154型計算機，計劃用于首鋼煉鐵、燒結和小型廠(chǎng)，但由于元件不可靠等很多問(wèn)題，無(wú)法用于工業(yè)控制，以失敗告終。直至1973年鞍鋼冷軋廠(chǎng)使用國產(chǎn)小型控制機，成功地對75座罩式退火爐進(jìn)行溫度控制，效果顯著(zhù)。

    上世紀60年代中至70年代初，設計院、工廠(chǎng)開(kāi)始謀求向西方引進(jìn)，如太鋼七軋成套設備從德國等多個(gè)國家引進(jìn)，其中如光亮退火爐等使用德國西門(mén)子的以磁元件為核心的Teleperm-S系列PID調節器和執行裝置等自動(dòng)化裝備，包鋼五號球團帶式焙燒機從日本成套引進(jìn)，其自動(dòng)化系統包括30多套以晶體管調節器為核心的儀表組成料位、溫度、流量、壓力、稱(chēng)量等自動(dòng)控制系統，還設有多點(diǎn)數字巡回檢測裝置進(jìn)行工藝參數記錄、打印和報警，其電氣控制系統也使用交流電機電磁轉差離合裝置或晶閘管直流電機調速裝置以及硬件邏輯順序控制設備；計算機系統也開(kāi)始引進(jìn)，如首鋼用以轉爐分析及終點(diǎn)控制的過(guò)程計算機和制氧廠(chǎng)的控制計算機，太鋼二煉鋼也從奧地利引進(jìn)成套氧氣頂吹轉爐，其自動(dòng)化系統除常規控制采用晶體管等控制儀表外還采用德國西門(mén)子的計算機進(jìn)行冶煉終點(diǎn)靜態(tài)控制。外國先進(jìn)技術(shù)和我國落后技術(shù)的差距，大大增加了我國的危機感，同時(shí)也促進(jìn)了鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化第二次引進(jìn)高潮。

3.2 我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的第二階段

    （1）1973至1987時(shí)期。國際上已進(jìn)入大規模全線(xiàn)自動(dòng)化的計算機控制，這一新事物復雜而新穎，國內不僅設計、甚至連應用都成為大問(wèn)題。首先是面對70年代初從日、德、法引進(jìn)的武鋼一米七工程，它包括從加熱爐上料-粗軋-七機架連軋-卷區-運輸鏈全線(xiàn)自動(dòng)化的兩級計算機控制的帶鋼熱連軋廠(chǎng)、帶計算機控制五機架冷連軋機的冷軋廠(chǎng)、帶森吉爾軋機的硅鋼廠(chǎng)和帶計算機控制的板坯連鑄機，如何正常應用與運轉，為此冶金部再次成立自動(dòng)化研究所（主要由冶金建筑研究院安裝所、鋼鐵研究院12室、冶金儀表廠(chǎng)合并組成），并以冶金部研究所為骨干并從各方面調集技術(shù)人員組成部自動(dòng)化工作組，進(jìn)駐武鋼并會(huì )同武鋼和設計院，實(shí)行消化掌握計算機及自動(dòng)化系統、準備投產(chǎn)。與此同時(shí)，為很好消化吸收和利用與開(kāi)發(fā)更多的自動(dòng)化技術(shù)，鞍鋼、武鋼、攀鋼、首鋼、馬鋼、重鋼等先后成立自動(dòng)化研究所，與高等學(xué)校、設計院、工廠(chǎng)共同構成鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化研究、設計和應用體系，從而使鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)一步穩步發(fā)展。

    隨著(zhù)我國對自動(dòng)化作用認識的深化，黨的三中全會(huì )確定重點(diǎn)轉移、改革開(kāi)放等一系列政策，大大促進(jìn)了鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。此時(shí)，鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)展主要是要求高新建或改建廠(chǎng)礦采用成套或部分引進(jìn)方法，以及跟蹤國外自動(dòng)化進(jìn)展國內自行開(kāi)發(fā)。前者如80年代初在上海建設新的寶山鋼鐵廠(chǎng)，包括設計、主要設備供貨以及指導投產(chǎn)全面從日本引進(jìn)，一期工程包括原料場(chǎng)、燒結、高爐、煉鋼、焦化、初軋以及備用電廠(chǎng)，全部采用先進(jìn)的EIC一體化兩級自動(dòng)化系統，基礎自動(dòng)化中的儀測儀控系統中，除了使用常規模擬式儀表以外還開(kāi)始使用數字儀表（即后來(lái)的DCS），如在高爐風(fēng)口檢漏、爐皮溫度等多點(diǎn)測量的部位使用了三套數字儀表以及初軋的均熱爐控制的TDCS2000型數字儀表，基礎自動(dòng)化中的電氣控制器系統則采用了可編程序控制器?；A自動(dòng)化遠比過(guò)去系統復雜與完善，可控制更多的工藝參數，而稱(chēng)為增強型基礎自動(dòng)化。原料場(chǎng)、燒結、高爐、轉爐、焦爐、初軋、Ф140mm無(wú)縫鋼管、能源中心等主要機組均設有過(guò)程計算機，進(jìn)行收集數據、監測、記錄、過(guò)程管理、通信、設定控制、使用數學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化控制（如初軋的燒鋼預測、高爐熱風(fēng)爐燃燒流量?jì)?yōu)化設定模型）或操作指導（如高爐的爐熱模型），Ф140mm無(wú)縫鋼管自動(dòng)化程度更高，設有CIMS系統六級劃分的五級，即檢測驅動(dòng)級、設備控制級、過(guò)程控制級、生產(chǎn)控制級與無(wú)縫鋼管廠(chǎng)管理級的全線(xiàn)全廠(chǎng)自動(dòng)化系統。引進(jìn)的寶鋼及其自動(dòng)化系統達到當代世界先進(jìn)水平。并長(cháng)期成為我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的主要技術(shù)來(lái)源，冶金部還為此舉行由副部長(cháng)主持的各有關(guān)單位參加的消化會(huì )議，并指出國家花了許多錢(qián)引進(jìn)，要一家引進(jìn)萬(wàn)家受益。寶鋼的資料包括數學(xué)模型說(shuō)明書(shū)（含全部計算公式）、功能規格書(shū)甚至軟件程序清單等都比較完全，因而大大促進(jìn)了我國自動(dòng)化的發(fā)展。催生許多成果，如電力傳動(dòng)方面，晶閘管直流調速發(fā)展迅速，國產(chǎn)元件組成系統的可靠性已能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，形成了風(fēng)冷和水冷兩種結構，可逆無(wú)環(huán)流切換時(shí)間已縮短3~6ms的先進(jìn)水平。在天津傳動(dòng)所、冶金部自動(dòng)化研究所等單位共同努力下，鋼鐵工業(yè)晶閘管直流調速已可代替進(jìn)口，大功率系統也相繼解決。首先冶金部自動(dòng)化研究所在重慶西南鋁加工廠(chǎng)的冷軋機風(fēng)冷的晶閘管直流調速裝置，最大功率已達4200 kW，其后該所雖幾經(jīng)周折，也成功地投產(chǎn)了單機容量達4600 kW、操作條件最嚴酷頻繁可逆轉動(dòng)的長(cháng)城鋼廠(chǎng)825mm初軋機水冷式晶閘管直流調速裝置，該所還完成一系列晶閘管直流調速裝置包括工期要求極短（僅45天）的取代老舊水銀整流器的原東德引進(jìn)的湘鋼250線(xiàn)材軋機工程等。1979年攀鋼自動(dòng)化研究所等研制成功800kW的動(dòng)態(tài)虛功補償裝置，采用晶閘管，響應速度僅8~10ms，達到國外同類(lèi)產(chǎn)品的指標。在交流調速方面，除了主流的變頻調速外，比較成功的有70年代初的包頭設計院和冶金部自動(dòng)化研究所研制的差動(dòng)調速傳動(dòng)，并從1979~1984年先后在呼和浩特鋼鐵廠(chǎng)線(xiàn)材軋機、昆明金屬材料廠(chǎng)窄帶冷連軋機、首鋼紅冶鋼廠(chǎng)和哈爾濱軋鋼廠(chǎng)300小型連軋機上投產(chǎn)，冶金部自動(dòng)化研究所研制的湘鋼活套式拉絲機變頻調速系統、線(xiàn)繞型電動(dòng)機交交變頻雙饋調速裝置也在生產(chǎn)中應用；在檢測儀表方面，在長(cháng)沙礦山研究所、長(cháng)沙礦冶研究院、長(cháng)沙礦山設計院、馬鞍山礦山研究院、北京礦冶研究院、中南礦冶學(xué)院、冶金部自動(dòng)化研究所等共同努力下開(kāi)發(fā)了從采礦到軋鋼一系列特殊檢測和儀表，如采礦的炮孔測角測深儀、測震儀、多點(diǎn)邊坡位移記錄儀等20余種儀表，選礦的礦漿濃度儀、礦漿金屬成份儀、磨礦返砂量?jì)x、金屬探測器等，燒結的料槽料位儀、混合料透氣性及水份儀、各式皮帶秤、層厚儀等，煉鐵的吹氣式靜壓力測量?jì)x、砌體燒損儀、風(fēng)口檢漏雙管電磁流量計和卡門(mén)流量計、氯化鋰濕度計、風(fēng)口流量計等，煉鋼的消耗式熱電偶、定氧定硅探頭、副槍測溫定碳及其大顯示智能儀表等，連鑄的各式結晶器鋼水液位、結晶器冷卻水熱量和熱功率測量?jì)x、帶峰值鑄坯溫度單點(diǎn)多點(diǎn)測量?jì)x、鑄坯長(cháng)度測量?jì)x、輥間距測量?jì)x、結晶器錐度測量?jì)x等，軋鋼的壓磁式（包括環(huán)型和實(shí)體的）應變電阻式及拉桿式測壓儀、各種輥縫儀、測速儀、張力計、活套位置儀、X-射線(xiàn)測厚儀、光電測寬儀、激光測徑和測厚儀、光電紅外測溫儀、爐壁式殘氧分析儀等；在自動(dòng)控制方面也大有進(jìn)步，如采礦的遙控振動(dòng)出礦自動(dòng)控制系統等，選礦方面的給礦量控制、磨礦濃度控制、分級機溢流濃度控制、按音響控制磨礦機裝載量系統、藥劑添加控制等，煉鋼的以厚膜數字邏輯器件為基礎的太鋼轉爐氧槍副槍自動(dòng)控制系統、副槍測溫探頭及整套副槍測溫探頭更換的機械手等，軋鋼的由冶金部自動(dòng)化研究所和鋼鐵研究院以及太鋼共同協(xié)作研制的我國第一臺寬帶軋機全套液壓帶鋼厚度調節裝置、中板軋機液壓厚度調節裝置等。這個(gè)時(shí)期的技術(shù)特點(diǎn)主要是采用模擬技術(shù)經(jīng)數字控制過(guò)渡到計算機控制；在計算應用方面，這時(shí)期獲得許多經(jīng)驗和教訓，經(jīng)過(guò)下列幾個(gè)階段：① 自行制造工業(yè)控制計算機進(jìn)行較大規模的控制，如1974年的上鋼一廠(chǎng)鋼板車(chē)間自動(dòng)化，其1200mm五機架熱連軋機自動(dòng)化如武鋼引進(jìn)的1700熱連軋機那樣采用計算機控制并從制造計算機開(kāi)始，冶金部自動(dòng)化研究所制造仿美國PDP11計算機，由于器件TTL等不過(guò)關(guān)而不可靠、無(wú)故障運行時(shí)間短、抗干擾能力差而無(wú)法用于工業(yè)控制，只有2300mm中板軋機基礎自動(dòng)化的自動(dòng)軋鋼（包括前后工作輥道、延伸輥道和推床的順序控制以及壓下自動(dòng)控制）由于采用成品的簡(jiǎn)易可編程控制器控制而獲得成功，其過(guò)程自動(dòng)化采用當時(shí)國產(chǎn)的JS-10小型機，自行編制小操作系統及應用軟件，由于該機規模小、較可靠且只作數據采集、監控以及較簡(jiǎn)單的數學(xué)模型作為操作指導，應用軟件規模有限和實(shí)時(shí)性要求不高而獲得成功。與此同時(shí)，上海為轉爐煉鋼終點(diǎn)控制研制的計算機，包頭計算機廠(chǎng)為包鋼燒結廠(chǎng)研制的計算機也因可靠性不夠、無(wú)故障運行時(shí)間短、抗干擾能力差而無(wú)法用于工業(yè)控制，此外，還有當時(shí)制造的計算機都是裸機，沒(méi)有操作系統，而編制操作系統技術(shù)復雜很難解決；② 經(jīng)過(guò)上述失敗經(jīng)驗，且投資限制外匯不易獲得，自動(dòng)化工作者轉而使用國內市場(chǎng)可購得廉價(jià)的引進(jìn)單板機自配I/O回路進(jìn)行單項控制，如冶金部自動(dòng)化研究所研制的吉林鐵合金廠(chǎng)埋弧電爐電極自動(dòng)壓放和功率控制系統、太鋼七軋廠(chǎng)八輥可逆冷軋機張力自動(dòng)控制系統、忂化鋁電解節能自動(dòng)控制系統、首鋼自動(dòng)化研究所研制的300mm小型廠(chǎng)配尺剪切自動(dòng)控制系統、北京冶金設備自動(dòng)化研究所研制的北京第三軋鋼廠(chǎng)冷軋卷取機張力自動(dòng)控制系統等，由于引進(jìn)單板機無(wú)論元件和制造都比較可靠，自配接口比較簡(jiǎn)單，控制系統也規模很小，因而這些系統都獲得成功，使用效果顯著(zhù)；③ 使用引進(jìn)微機用的各種模板組成系統進(jìn)行單項控制。由于單板機大都是學(xué)習機，并非作工業(yè)控制用的，而市場(chǎng)上又可購得系列模板，因此考慮用它代替單板機，如冶金部自動(dòng)化研究所研制的太鋼七軋廠(chǎng)八輥可逆冷軋機準確停車(chē)自動(dòng)控制系統、吉林鐵合金廠(chǎng)埋弧電爐上料自動(dòng)控制系統、重鋼五廠(chǎng)板坯加熱爐自動(dòng)控制系統（計算機是由重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所采用美國Motorola公司生產(chǎn)的模板組成）等；④ 使用引進(jìn)微機系統、引進(jìn)或國內組裝的PLC、DCS進(jìn)行更多功能控制，如鞍鋼的使用584PLC 的7#高爐上料自動(dòng)化系統，首鋼的使用美國N-90型DCS的燒結自動(dòng)化系統，冶金部自動(dòng)化研究所研制的使用微機系統的廣西八一錳礦鐵合金埋弧電爐自動(dòng)控制系統、使用西門(mén)子S5-115UPLC的水鋼、攀鋼及其它多個(gè)廠(chǎng)的高爐上料自動(dòng)化系統等，由于有了可靠和高性能的硬件而為使用先進(jìn)控制創(chuàng )造條件。此時(shí)開(kāi)始采用現代控制論理論如狀態(tài)空間理論來(lái)進(jìn)行控制，如浙江大學(xué)與重鋼研制的重鋼五廠(chǎng)板坯加熱爐自動(dòng)控制系統，模糊控制和專(zhuān)家系統也得到應用；⑤ 開(kāi)始使用引進(jìn)或國內組裝的PLC、DCS、過(guò)程控制機、網(wǎng)絡(luò )作為基礎自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化的大規?？刂葡到y，如冶金部自動(dòng)化研究院和鋼鐵研究院及太鋼合作的使用SOLAR小型機的太鋼七軋廠(chǎng)八輥可逆冷軋機過(guò)程自動(dòng)化系統、太鋼二煉鋼使用美國μVAX小型機及西屋公司W(wǎng)DPF的轉爐包括過(guò)程自動(dòng)化及基礎自動(dòng)化的兩級自動(dòng)化系統等。

    自動(dòng)化已進(jìn)入大規模全線(xiàn)自動(dòng)化的計算機控制，要建設這樣的系統首先遇到是設計問(wèn)題。但由于技術(shù)差距大，基本設計、詳細設計包括功能規格書(shū)編寫(xiě)、應用軟件編制與調試不知如何進(jìn)行，調試試驗室也不具備，因此只得通過(guò)下列步驟：① 全套引進(jìn)并派人參加進(jìn)行設計聯(lián)絡(luò )生產(chǎn)學(xué)習，如寶鋼一期工程等；② 派人參加和在外商指導下進(jìn)行包括程序編制部分調試等工作，如七五建設的攀鋼、唐鋼、宣鋼等幾個(gè)中型高爐；③ 國內派人參加并分包（外商付錢(qián)）或直接由外商雇用進(jìn)行軟件編程等工作，前者如寶鋼二高爐等，后者如寶鋼冷熱連軋，由西門(mén)子公司雇用冶金部自動(dòng)化研究院人員進(jìn)行軟件編程及以西門(mén)子專(zhuān)家名義參加調試；④ 自行作基本設計而詳細設計（施工圖除外）硬件軟件供貨與現場(chǎng)調試與投產(chǎn)均由外商負責，如鞍鋼1700mm半連軋改造等，以后冷熱連軋計算機控制系統以及許多大型或新機組大致都是這一方法；⑤ 完全國內負責包括基本設計、詳細設計軟件編制非標硬件設計調試與投產(chǎn)等僅從外商購買(mǎi)國內質(zhì)量不過(guò)關(guān)的硬件及個(gè)別技術(shù)，如包括系統軟件的計算機硬件系統、個(gè)別儀表和數學(xué)模型，如重鋼五號1200m3高爐自動(dòng)化工程等，以后大多數自動(dòng)化工程都是這一方法。

    （2）1988年至現在。1989年我國粗鋼產(chǎn)量6158.72萬(wàn)噸，排世界第三，1993年為8868萬(wàn)噸，排世界第二，1996為1億零1百萬(wàn)噸，上升到世界第1位。這段期間，主要是靠擴建、挖潛和改造（包括1985年9月先后投產(chǎn)的寶鋼一期工程，其自動(dòng)化裝備只是70年代末水平，不少計算機還是使用磁心和磁鼓、使用機器語(yǔ)言編程，內存容量不大，如設有復雜數學(xué)模型的容量4063m31號高爐的過(guò)程計算機僅為80K），因此給鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)極大的發(fā)展。這段期間建設廠(chǎng)礦大都以當代最新技術(shù)來(lái)裝備，特別是引進(jìn)機組。此時(shí)新建和改建機組水平不等，因資金限制，有只設基礎自動(dòng)化，有包括過(guò)程自動(dòng)化，其中寶鋼最為先進(jìn)，二期工程（1991年2月結束）包括二高爐、燒結、焦爐和板帶熱連軋機等，其中二高爐除使用最新計算機外，還引進(jìn)8個(gè)數學(xué)模型，西門(mén)子供貨的板帶熱連軋機更包括生產(chǎn)控制級和分廠(chǎng)管理級的五級系統，2030mm板帶冷連軋機也是類(lèi)似系統。其三期工程，包括容量4350m33號高爐、燒結、焦爐、二煉鋼（250噸轉爐兩個(gè)，1450mm板坯連鑄兩臺）、三煉鋼（電爐兩個(gè)，圓方坯連鑄）、1580mm板帶熱連軋機、1550mm和1420mm板帶冷連軋、高速線(xiàn)材等，其自動(dòng)化系統分為兩個(gè)層次，第一層次為工廠(chǎng)或車(chē)間包括基礎自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化，第二層次為為公司信息管理層，各工廠(chǎng)的多級自動(dòng)化系統通過(guò)全公司光纖主干網(wǎng)與公司管理計算機相連。其他廠(chǎng)礦的自動(dòng)化工程大都自行設計只引進(jìn)不過(guò)關(guān)裝備或先進(jìn)技術(shù)如太鋼新建的4063m3高爐及燒結，除計算機系統引進(jìn)外，還從奧鋼聯(lián)引進(jìn)高爐專(zhuān)家系統及燒結機速模型等。

    在此期間，主要技術(shù)特點(diǎn)是以高新技術(shù)為核心，包括：多級管控一體化計算機系統開(kāi)始大規模應用，管理自動(dòng)化發(fā)展迅速，過(guò)程優(yōu)化數學(xué)模型與先進(jìn)控制、智能控制也得到重視，除了引進(jìn)外，國內也研制和推廣國產(chǎn)系統，如電力傳動(dòng)方面，已進(jìn)入交流變頻調速時(shí)代，除了由于國內不生產(chǎn)的新一代可關(guān)斷的IGBT、IGCT等器件的新型交流變頻調速裝置以外，以國產(chǎn)的晶閘管組成的交直流變流器基本全部可國內供貨，而且以國產(chǎn)的晶閘管組成的交交變頻裝置容量對軋機已完全可滿(mǎn)足，而且技術(shù)上有突破。使用進(jìn)口電力電子器件組成新一代的交流變頻調速也已研制成功，如冶金自動(dòng)化研究設計院在863項目支持下，研制成功7500KW的IGCT變流器，完成了3600KW同步電機的工業(yè)試驗。并研發(fā)電子控制器。自動(dòng)控制方面，除了使用經(jīng)典控制理論組成系統外，模糊控制得到更多應用，特別是熱工過(guò)程的機組如燒結、高爐、加熱爐等，專(zhuān)家系統如高爐除了從芬蘭和奧鋼聯(lián)引進(jìn)多套外，國內也分別在首鋼、馬鋼、石鋼、濟鋼、邯鋼等研制成功高爐冶煉專(zhuān)家系統；在檢測儀表方面，已進(jìn)入使用新技術(shù)，如超聲波、激光、微波等，甚至使用人造衛星技術(shù)（如寶鋼引進(jìn)的鐵水運輸動(dòng)態(tài)監測車(chē)輛定位），同樣，除引進(jìn)外國內也研制了多種特殊儀表，如高爐微波料面高度計、熱軋鋼帶板形儀等，填補了國內空白。

4 對策與建議

    綜上所述，我國鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展最大差距是嚴重依賴(lài)從國外引進(jìn)，今后任務(wù)和對策是：加強消化吸收和跟蹤國外先進(jìn)技術(shù)、自主開(kāi)發(fā)和國內生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)和裝備、逐步減少對引進(jìn)技術(shù)的依賴(lài)，為此需要首先要解決認識問(wèn)題，再則著(zhù)重解決兩大問(wèn)題：

    （1）要解決認識問(wèn)題。首先是與我國作為大國和如此大的鋼鐵產(chǎn)量以及自動(dòng)化需求量嚴重不相稱(chēng)，據調查，對國外技術(shù)依賴(lài)程度，日本只6.6%，美國僅為1.6%，韓國也不過(guò)22%，而我國則超過(guò)50%，雖然當今全球化時(shí)代，不要保護主義，也需要從國外引進(jìn)，但不能依賴(lài)程度如此之大；其次，自動(dòng)化裝備更是重大商機，如一臺一般配置加熱爐僅PLC需30多萬(wàn)元人民幣、一臺中型高爐（1000m3）200多萬(wàn)元、一臺150噸爐200多萬(wàn)元、一條小型棒材生產(chǎn)線(xiàn)100多萬(wàn)元，從芬蘭引進(jìn)高爐專(zhuān)家系統一套，僅軟件就超過(guò)80萬(wàn)美元；對于大型軋鋼工程則更驚人，如攀鋼1450帶鋼熱連軋自動(dòng)化工程，從意大利全套引進(jìn)1500萬(wàn)美元（其中硬件包括儀表、PLC、網(wǎng)絡(luò )及過(guò)程計算機500萬(wàn)美元、軟件及數學(xué)模型800萬(wàn)美元、人員費用200萬(wàn)美元），如果國內供貨，則只需2000萬(wàn)人民幣（其中硬件包括儀表、PLC、網(wǎng)絡(luò )及過(guò)程計算機從國外引進(jìn)只需1100萬(wàn)人民幣、軟件及數學(xué)模型900萬(wàn)人民幣）。目前鋼鐵公司在資金允許時(shí)，特別是重大大型機組大都希望引進(jìn)，主要原因之一是引進(jìn)裝備可靠、事故少，此外，許多國產(chǎn)設備質(zhì)量不過(guò)關(guān)，不僅性能有差距，可靠性差，而且價(jià)格也不便宜，索賠制度也不完善，影響生產(chǎn)或開(kāi)工日期，制造商、研究開(kāi)發(fā)部門(mén)也有苦衷，面對這多方面原因，需要國家出面才能解決，需要有鼓勵政策和實(shí)際措施。

    （2）為了解決自動(dòng)化的基礎裝備，即包括PLC、DCS、網(wǎng)絡(luò )、過(guò)程計算機、大規模集成電路、電力電子器件等生產(chǎn)，要組織電氣集團公司。生產(chǎn)高性能PLC國內也曾試過(guò)多種方法，如在大連某制造廠(chǎng)引進(jìn)西門(mén)子S5-115型PLC技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，但西門(mén)子一方面把過(guò)時(shí)的S5-115型PLC技術(shù)出售，一方面又推出更新型的PLC，當然，應用企業(yè)就希望使用性能更佳的PLC，而使國產(chǎn)PLC在競爭中失敗。國內也曾嘗試自行開(kāi)發(fā)，如冶金部自動(dòng)化研究所曾力圖以自己力量開(kāi)發(fā)PLC，但遇到S5系列PLC中有一個(gè)1500門(mén)陣列的大規模集成電路在經(jīng)費問(wèn)題無(wú)法自行解決而停止，國家也曾組織DCS和高速網(wǎng)絡(luò )的攻關(guān)，但各研究院所因當時(shí)政策是鼓勵創(chuàng )收的壓力，經(jīng)費不足，試制的DJK型DCS從性能、價(jià)格和性能/價(jià)格很難滿(mǎn)足鋼鐵工業(yè)要求。在電力傳動(dòng)方面，電力電子器件生產(chǎn)，其中晶閘管已能生產(chǎn)了φ100mm晶閘管，但要研制如IGBT、IGCT等電力電子器件，就需要更多投入，一般單位很難達到?？v觀(guān)國外大都是電氣集團公司的組織形式，如德國西門(mén)子、法國阿爾斯通、瑞典ABB、美國GE、日本日立、日本三菱等公司，這些公司都是有產(chǎn)品制造、產(chǎn)品應用工程和精干的研究部門(mén)，由前兩者創(chuàng )收，然后按利潤提一定百分比作為研究部門(mén)的研發(fā)經(jīng)費，開(kāi)發(fā)更多新技術(shù)、新產(chǎn)品，使公司在激烈市場(chǎng)競爭中立于不敗之地，由于這些公司規模大、利潤多，因而研發(fā)經(jīng)費，足以支持開(kāi)發(fā)更多的先進(jìn)產(chǎn)品，反觀(guān)國內電氣自動(dòng)化公司越來(lái)越多，分出來(lái)也越來(lái)越多，原因是自動(dòng)化系統或電力傳動(dòng)調速系統，經(jīng)濟效益大，如一個(gè)機組的自動(dòng)化工程僅硬件、應用軟件成套供貨及調試投產(chǎn)，往往需數百萬(wàn)元，一套傳動(dòng)調速系統也百萬(wàn)至上千萬(wàn)，而自動(dòng)化工程設計并非難事，設計方法、軟件編制、調試等已越來(lái)越多人掌握并非難事，電力傳動(dòng)調速系統設計主回路，外購電子控制器和電力電子器件，然后組裝、調試等，也已越來(lái)越多人掌握，辦個(gè)組裝車(chē)間也非難事。但這樣一來(lái)人力就分散，難以有高水平，基礎工作如PLC、數字傳動(dòng)用的電子控制器和電力電子器件卻很少人研發(fā)和生產(chǎn)?？偨Y國內外經(jīng)驗，只能由國家大力組織象西門(mén)子等公司類(lèi)似的大型的電氣集團公司，才足以有此財力和人力解決上述為題。當然除大型電氣集團公司外不排除還有一些較小或專(zhuān)業(yè)公司和獨立的研究院所，德國、日本等均如是。此外，參照國外和國內情況，業(yè)務(wù)劃分、生產(chǎn)范圍也有多種選擇，德國西門(mén)子、瑞典ABB、美國GE、日本日立、日本三菱等公司生產(chǎn)幾乎全部的高低壓電氣裝備、PLC、DCS、過(guò)程計算機及儀器儀表，而美國GE等公司雖也曾生產(chǎn)過(guò)程計算機但很快就放棄了，原因是認為無(wú)法超過(guò)DEC公司，在我國，已是世界知名的計算機公司了，聯(lián)想公司生產(chǎn)過(guò)程計算機應是輕而易舉。

    （3）沒(méi)有研究開(kāi)發(fā)便沒(méi)有新技術(shù)來(lái)源，只能依賴(lài)引進(jìn)，為此應加強研發(fā)工作，并需要有適當的組織機構、方式以及相應的政策。美、日、德等發(fā)達國家新型自動(dòng)化和電力裝備的研發(fā)主要由電氣集團公司內部進(jìn)行（對于最新的、方向性的也和獨立的研究院所、高校合作，專(zhuān)業(yè)性強的也往往由工廠(chǎng)先研發(fā)后轉移，如日本測量高爐砌體燒損的TDR法及裝置先由住友金屬公司開(kāi)發(fā)使用再由橫河電機公司生產(chǎn)，測量高爐料面溫度裝置則由新日鐵公司與NEC公司合作開(kāi)發(fā)），而自動(dòng)控制系統也大致如是，而數學(xué)模型因太專(zhuān)業(yè)而復雜得多，如德國西門(mén)子公司自行開(kāi)發(fā)軋鋼數學(xué)模型，但冶煉方面的數學(xué)模型則是鋼鐵公司或專(zhuān)業(yè)公司開(kāi)發(fā)的，美、日也如此，如寶鋼一期工程從日本引進(jìn)的焦爐的數學(xué)模型是由新日鐵公司提供、三期工程是由日本關(guān)西化學(xué)公司提供，酒鋼焦爐的加熱模型是從德國OTTO公司引進(jìn)的。在奧地利則奧鋼聯(lián)提供從燒結開(kāi)始包括煉鐵、煉鋼、軋鋼以至能源的自動(dòng)化系統、質(zhì)量系統、全廠(chǎng)管理系統以及數學(xué)模型等技術(shù)，但自動(dòng)化裝備硬件則是外購而組成系統，法國還有鋼鐵研究院（IRSID），比利時(shí)也有冶金研究院（CRM）也進(jìn)行數學(xué)模型研究，如高爐的爐熱模型就是IRSID發(fā)表的，以后日本等也基本參考其思路。

    參照國外和國內情況，由于國內最近在國資委下已組成鋼研集團公司（包括鋼鐵研究總院和冶金自動(dòng)化研究設計院），似乎可以以此為基礎遵照奧鋼聯(lián)形式并和各鋼鐵設計院、高校協(xié)作發(fā)展下去，工廠(chǎng)是一支主要力量，日本鋼鐵公司大都設技術(shù)中心，內設鋼鐵、設備、自動(dòng)化研究所作為主力，我國寶鋼等鋼鐵公司也大致如是，大都以強大的鋼鐵生產(chǎn)及巨大的利潤為后盾，撥有充足經(jīng)費，研究所專(zhuān)心研究只考核研究成績(jì)，沒(méi)有上交利潤任務(wù)，這是值得參考的。

    組織形式?jīng)Q定后，還需有一系列政策和要注意的問(wèn)題，為此建議：① 上級對所屬單位考核方法要改進(jìn)。它是足以影響其方向和發(fā)展的，對于冠以研究的單位，應看研究成果，過(guò)去我國制定的科學(xué)14條雖然時(shí)代變化，但其“出成果、出人材是根本任務(wù)”，不僅過(guò)去起了很大作用，而且今天仍是核心，不過(guò)要補充，應加上成果轉化率及效益；② 國家要提高科研投入。其實(shí)國家投入不少，也有專(zhuān)家評審委員會(huì )，問(wèn)題是投入分散、目標（包括形成生產(chǎn)力）與要求以及經(jīng)費使用尚需改進(jìn)，最好采用招標制度，看效果而不是僅看單位名氣；③ 高級技術(shù)職稱(chēng)和稱(chēng)號（包括兩院院士）應主要授予從事該工作的人員，不要終身制，工作調動(dòng)到其他崗位（如升遷到管理部門(mén)等），應只作為經(jīng)歷不再保留，由其他人重新補缺；④ 要提高技術(shù)人員待遇、地位和使用方式，要改變過(guò)分重視行政級別的情況。在國外教授地位和待遇高無(wú)后顧之憂(yōu)，教課后就可一頭扎進(jìn)試驗室進(jìn)行研究，因此國外甚至包括無(wú)論從大陸或香港到國外的中國人有獲得洛貝爾獎的、菲德?tīng)柂劵蚱渌罡呒夹g(shù)榮譽(yù)或獎的，而在國內至今還沒(méi)有獲得洛貝爾獎的；原因之一是我們活動(dòng)多，其他時(shí)間消耗多，人的精力有限，因此很難有驚人創(chuàng )造；⑤ 研究隊伍要穩定，研究目標要有穩定性。以日本富士公司、日立公司對專(zhuān)家系統等人工智能開(kāi)發(fā)工具研究為例，其研究所有一個(gè)約十人研究組，研制出的專(zhuān)家系統開(kāi)發(fā)工具，一代一代改進(jìn)，不斷推出新型號新產(chǎn)品，而國內到現在還沒(méi)有一個(gè)國產(chǎn)的類(lèi)似高性能的商品化產(chǎn)品，而使很多部門(mén)不得不高價(jià)進(jìn)口（如某公司以8萬(wàn)美元購買(mǎi)專(zhuān)家系統開(kāi)發(fā)工具），而國內或者僅由博士生或碩士生作為生產(chǎn)實(shí)踐或論文進(jìn)行，或者雖由科研人員進(jìn)行，但達到某一目標又改作其他專(zhuān)題等等原因而難以獲得能與外國同類(lèi)產(chǎn)品相比。此外，對于高水平的成果與產(chǎn)品還需加大力量。

    參考文獻：

    [1] 李崇堅. 大功率電力電子技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應用[J]. 變頻器世界，2007（1）: 4~5.

    [2] 孫彥廣. 冶金自動(dòng)化技術(shù)現狀和發(fā)展趨勢[J]. 冶金自動(dòng)化，2004，28(1) : 1~5.

    [3] 馬竹梧. 信息化、自動(dòng)化的進(jìn)展與鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化[J]. 冶金自動(dòng)化，2003，27(增刊) : 5~16.



                                                         源自：《自動(dòng)化博覽》