吕慧超
（山信软件股份有限公司莱芜自动化分公司，山东 济南 271104）
现阶段，轧钢行业正处于绿色低碳转型的关键时期，为了有效降低轧钢生产中的能耗和污染，必须加强对各种先进工艺技术的创新应用。同时，由于现阶段受钢铁行业供给侧改革及“双碳”政策的影响，为轧钢行业创造了良好的发展环境，在此背景下，轧钢企业更需要通过技术创新来降低生产成本，提高生产效率和效益。此外，轧钢具有生产工序多、车间设备复杂数量多、劳动强度大、生产环境恶劣、危险程度高等特点，为了满足安全生产的要求，在现阶段也必须积极展开技术创新，通过技术创新改进来实现对设备设施以及整个生产工艺流程的精确控制和监测，及时识别和排查轧钢生产中存在的问题和隐患，提升轧钢生产过程的稳定性和安全性，保证生产效率和产品质量。要想实现上述目标，自动化控制技术发挥了极其重要的作用，作为轧钢企业需要结合具体生产过程合理进行自动化控制技术的应用和改造，进一步加快轧钢生产过程的智能化自动化进程，在提高企业综合竞争力的同时实现绿色低碳转型的目标。
2.1 人工神经网络
人工神经网络作为当下智能化自动化控制技术中最为常用的一种，其主要是模拟人的神经网络，实现对相关信息的提取识别和分析，进而实现对工艺生产过程的自动化控制。将人工神经网络用于轧钢自动化控制过程中能够更好地实现对相关信息参数的处理存储和记忆，及时调整整个轧钢生产过程，保证生产过程的稳定性。其具体应用体现在下述4 点：一是模型建立与优化。通过人工神经网络能够构建基于轧钢生产的模型，并通过自学习分析轧钢生产中的各种经验数据，不断对模型进行优化，从而提升轧钢生产工艺的合理性和科学性[1]。二是过程辨识。人工神经网络还可以用于识别轧钢生产过程中的关键因素，以及这些因素之间的相互关系，以此为基础，进一步优化生产过程。三是过程控制和自适应调整。人工神经网络由于具有自学习的功能，在轧钢生产过程中，结合所采集到的信息和经验自动调整生产工艺和参数，减少各种人为因素的影响，提高生产效率。四是在线监测和预测。借助传感器等设备，人工神经网络可以更好地实现对各生产环节以及设备设施运行情况的掌握，并识别判断轧钢产品质量，预测轧钢生产过程中相关参数的变化，进而采取有针对性的调整控制措施，确保生产质量和生产效率的提高。
2.2 PLC 技术
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）作为当下工业生产中最常用的自动化控制技术，具有非常高的性价比，能够完成对各种编程元件的融合，即使对于各种复杂控制过程也具备良好的控制效果。PLC 技术在轧钢生产自动化控制中的应用主要体现在以下3 点：一是生产线的自动化控制。通过PLC 控制系统能够实现对生产线的主操作室、主电气室操作站、在线操作和监控功能等的自动化控制，构建在线设备操作监控体系。例如，对轧制工艺参数输入和更改、设备故障报警和存储、提示和打印、工艺参数预设和更改等。二是设备的传动控制。在轧钢生产中会应用到大量传动设备，比如西门子6RA70 直流调速器、6SE70 变频调速器等，以PLC 技术为基础，能够更好地完成对闸机整理速度等参数的实时精准控制，保障生产质量[2]。三是轧钢生产过程的动态监测和诊断。利用PLC 能够实现对轧钢生产中设备状态、工艺参数、材料性质等各方面信息数据的采集分析和处理，对设备故障、工艺问题、产品质量等进行动态掌控，及时找出生产过程中存在的故障和工艺问题，为生产控制调整和工艺改进提供参考依据。同时，PLC还能够记录设备的维护历史，提供设备管理报告，提高轧钢生产线的维护管理水平。
3.1 自动化控制技术在轧钢设备监控中的应用
轧钢设备自动化控制系统是轧钢生产的重要组成部分。通过自动化控制技术，可以实现轧钢设备的自动化运行和故障诊断，提高设备的可靠性和稳定性。自动化控制技术在轧钢设备监控中的应用主要包括以下4 个方面：一是通过使用各种传感器和检测装置，对轧钢设备的各项参数进行实时监测和反馈控制，如温度、压力、速度、振动等。二是通过使用人工智能、自动化控制等技术能够对轧钢设备的故障进行诊断和预测，及时发现和解决设备故障，延长设备使用寿命。三是通过使用PLC、分散控制系统（Distributed Control System，DCS）等，对轧钢设备的运行进行自动化控制，实现设备的自动化运行和故障自诊断。四是通过使用数据分析技术，对轧钢设备的运行数据进行处理和分析，提取有用信息，为设备维护和优化提供参考。
3.2 自动化控制技术在轧钢生产参数控制中的应用
自动化控制技术在轧钢生产中可以控制多种参数，如温度、压力、速度等。通过自动化控制技术，可以实时监测和调节这些参数，以确保轧钢生产的稳定和高效（见图1）。
图1 轧钢生产中参数自动化控制的示意图
具体来说，自动化控制技术在轧钢生产参数控制中的应用包括以下4 个方面：一是温度控制。温度作为轧钢生产中最为重要的控制参数，如果温度控制存在问题，会严重影响钢材的性能和质量。通过自动化控制技术，可以实时监测和控制加热炉、轧钢机等设备的温度，使钢材的温度控制在规定范围内。二是压力控制。轧钢在成型过程中有着严格的压力控制要求，只有将压力控制在既定范围内，才能够确保钢材被轧制成相应的形状和尺寸。在自动化控制技术的帮助下，就可以对轧钢机的压力进行精准控制，提高轧制的精度和效率[3]。三是速度控制。整个轧钢生产过程各工序环节间连接极其紧密，只有确保各设备设施都按照既定的运行速度进行生产，才能够保证生产安全和轧制质量。通过传感器技术、自动化控制技术就可以对各工艺环节及设备的电动机调频器等进行有效管控，使速度控制在规定范围内。四是钢板、棒材的长度控制。每批不同的轧钢产品都有着相应的长度和尺寸要求，借助自动化控制技术，既能够精准控制轧机的操作，又能够实时检测轧制钢板、棒材等的长度，当产品长度不符合质量要求时，迅速做出调整并反馈给操控人员，保证产品质量。
3.3 自动化控制技术在轧钢生产质量监测中的应用
轧钢生产质量控制是保证产品质量的重要环节。自动化控制技术在轧钢生产质量控制中的应用主要体现在下述4 点：一是生产参数的实时监测。通过使用各种传感器和检测装置，对轧钢生产过程中的温度、压力、速度、振动等参数进行实时监测和反馈控制，及时发现和解决生产中的质量问题。二是质量数据的分析处理。通过使用大数据分析技术，对轧钢生产过程中的质量数据进行处理和分析，提取有用信息，为质量评估和改进提供参考。三是产品质量评估。借助提前构建的质量评估模型，自动化控制系统能够结合自身所采集到的信息数据自动评估产品质量，包括产品的厚度、宽度、长度、直线度等，确保产品符合标准要求[4]。四是工艺优化控制。以人工神经网络等技术所形成的优化控制模型，能够通过自我学习来进一步优化控制轧钢生产中的各项质量指标，更加精准地控制温度压力等相关参数，不断提高产品质量。
3.4 自动化控制技术在轧钢生产安全管理中的应用
轧钢生产是一个高风险的生产过程，涉及高温、高压、高速等多个危险因素，因此安全生产一直是轧钢生产的重要问题。在以往多通过人工来监控轧钢生产过程，经常会出现人为事物所造成的安全事故。而通过自动化控制技术就可以有效降低人为因素，提高安全管理的时效性、全面性和有效性。首先，可以通过使用各种传感器和检测装置，对轧钢生产过程中的温度、压力、速度、振动等参数进行实时监测和反馈控制，防止异常情况下的超温、超压、超速等危险情况的发生，从而实现对整个生产过程的全过程安全监控。其次，安全预警。借助安全预警系统能够提前分析识别轧钢生产中的各类隐患风险，并及时给出相应的建议，提升风险的事前排查识别能力。再次，事故的高效应急处理。在轧钢生产过程发生事故或者异常时，能够快速针对异常和事故做出响应，尽可能降低事故影响[5]。最后，生产工艺过程的安全评估。通过大数据分析技术，能够更加全面准确地对整个轧钢生产过程中的隐患风险展开评估分析，识别潜在的缺陷和不足，并提出相应的改进措施，这样就可以进一步降低轧钢生产中的风险发生率，确保安全生产。
随着市场变化以及技术的不断发展，轧钢企业还需要不断地创新和优化自动化控制技术，以此来满足不断变化的需求和要求。具体可以围绕以下4 点：一是优化系统架构。针对当前自动化系统的架构进行优化，简化系统结构，提高系统稳定性。同时结合实际生产情况，合理设计自动化控制算法和参数，提高系统响应速度和精度。二是加快轧钢生产的数字化智能化进程，重视对5G 技术、无线传感技术、物联网技术等的应用，构建智能化的轧钢生产监控系统，进一步完善和优化实时监测和故障预警功能。三是加强设备集成与联动，实现设备之间的协同作业。例如，可以采用先进的过程控制系统和模型预测控制算法，提高设备的协同效率和稳定性。四是加强人才培养和团队建设。工作团队和专业人才是支撑轧钢自动化发展的关键所在，在现阶段轧钢企业需要结合自身现状，建立相对应的团队合作机制，并加强对工作人员的培养，以此来提高轧钢企业的自动化技术应用和创新能力。
自动化控制技术的合理应用，能够全方位促进轧钢生产效率和生产质量的提升，提高轧钢企业经济效益，并且还有助于降低生产过程中的能耗污染，加快轧钢企业的绿色低碳转型。因此，作为轧钢企业需要充分认识到自动化控制技术的重要性，积极进行技术创新和改造，不断提高轧钢生产过程的自动化和智能化程度。
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