摘要：随着我国经济的不断发展，社会生产对于钢铁材料的需求也在逐年不断增加。钢铁行业作为我国的重工业，在钢铁行业的发展过程中，传统的炼铁高炉控制系统已经不能满足实际的工作需求，为有效推动我国钢铁企业产能和产品质量的提高，为钢铁行业的发展能跟上时代的步伐，本文将主要对高炉工艺及炼铁高炉的自动控制系统概述，来进一步分析炼铁高炉的自动控制系统的应用要点和组成。

　　关键词：炼铁；高炉；自动控制系统

　　众所周知，炼铁是钢铁材料生产过程中的核心部分，而随着我国科学技术的不断发展，人们对钢铁企业的产品质量和生产能力也提出了更高的要求，传统的生产模式已然不能符合时代的发展需求，炼铁作为钢铁企业生产过程中不可忽视的重要环节，在钢铁企业的炼铁生产过程中只有保障高炉的高效运行和不停滞状态外，相关的工作人员还需注意高炉生产过程中的高温和工艺的复杂性，为提高运行的效率和保障生产的安全，钢铁企业应当重视对炼铁高炉自动控制系统的应用。

　　1高炉工艺及炼铁高炉的自动控制系统概述

　　1.1高炉工艺概述

　　高炉运行时通过将焦炭和铁矿石球团混合在一起，并通过氧化还原反映生成生铁和其他的物质，其具体的操作是从装料开始，将炉料从炉顶装入高炉内，然后将热风炉加热到1000℃以上，让热风通过鼓风机形式送入高炉,再经过燃烧的焦炭形成高温的还原气体后将加热缓慢下降的炉料，还原铁矿球团后成铁。另炉内得铁矿石到达一定的温度时,还会熔化成铁水滴落，这时铁矿石中的其他物质转化为铁渣，形成铁渣分离的状态。

　　1.2炼铁高炉的自动控制系统概述

　　自动控制系统是指其运行主要通过PLC控制系统、监控仪表、远程控制系统、电气系统等对企业的生产进行自动化控制的过程。在钢铁企业的发展过程中，当前所有大型现代化炼铁高炉都是通过应用仪表检测控制系统、电气自动控制系统和计算机监控管理系统来实现高炉的自动控制炼铁生产，其中仪表检测控制系统和电气自动控制系统是由PLC或DCS系统完成，在其安装费用不会超过规定的预算范围的基础上，以满足提高高炉炼铁效率和保障生产安全的特定的要求。另外，炼铁高炉的自动控制系统由于在对控制设备、电气系统设备、检测监控设备等进行连接时，只有通过合理使用电缆才能将各组成部分进行有效整合。一般而言，根据相关的应用要求，应当适当减少电缆的投入使用，以达到提高资源利用率和降低辅助设备维修成本和减少维修工作人员的工作难度的目的。此外，在对炼铁高炉进行制动控制系统的设置时应当注意与网络分支系统和主站、分站进行结构的有效整合，以建立一个高效的项目控制模块，但在模块的建立过程中，还应当注意控制系统各组成部分的独立性，在保障优化效率的前提下，将PLC作为一个标准化的核心控制基站，并注重冗余的配置，以可编程序控制器作为基本控制设备，建立一个完整的运行数据分析和冗余判断过程，以达到提高高炉生产效率的目的。高炉上料的第一步是返矿准备，返矿能为高炉提供必要的铁元素，接着将铁矿进行破碎和筛分，满足高炉对原料粒度要求。球团要加入到高炉中进行预热，接着进行高温燃烧和固结，提高铁矿石的还原度和强度。添加焦炭，提高生铁质量和产量。利用称量斗将焦炭、块矿以及球团等进行计量和储存，保障高炉的稳定运行。最后将高炉内的废弃物进行反复利用。

　　2炼铁高炉自动控制系统的应用要点

　　钢铁企业在针对高炉自动控制系统运行的基础上，还应当注重高炉生产过程中的有效管理，并通过借助自动控制系统中仪表盘显示的相关数据对高炉炉料的反应进行实时监控，以保障设备运行过程中的可靠性、安全性、科学性和稳定性运行，以达到炼铁高炉生产流程能实现可视性、标准性、高效性，因为钢铁企业的高炉往往是连续不断的运行，为了保障炉料的透气性和溶化性，往往需要采用高温，故此其安全性也成为了生产过程中不可忽视的重要环节，而高炉自动控制系统中的监控系统，不仅能让操作人员对炉内运行的情况进行实时的掌握，而且对可能出现的安全问题也能做到即时的调整和处理。另相关工作人员还需通过对高炉当前的生产参数进行集中分析，有序采集相应的内容，从建立良好的信息处理流程出发，因为实时信息采集模块、信号解码、信号处理和监控仪表处理等功能还需要结合计算机硬件设备和配套的计算机监控软件来完成，在炼铁高炉自动控制系统中，为达到从根本上提高了炼铁高炉自动控制系统的运行效率和控制水平外，钢铁企业的相关工作人员还应当通过借助控制终端设备显示屏上显示出炉内温度参数、压力参数和鼓风量，并随时提取设备运行的历史数据进行比较分析，来确定生产控制流程趋势图，以实现高炉图像的模拟操作。

　　3炼铁高炉的自动控制系统组成分析

　　3.1自动控制系统中的自动热风炉系统

　　在钢铁企业高炉炼铁的自动控制系统操作过程中，自动热风炉系统也是一个非常关键且十分重要的部分，它不仅保证了燃烧过程、换炉过程以及送风过程能够得到合理的控制外，还有效提高了应用操作的稳定性。从自动热风炉系统的特性分析，为了提高炼铁高炉自动控制系统的综合质量，保证热风能够不断地输送到炉体，在符合热风炉系统自身的运行周期规律的前提下，相关工作人员还能够通过检测自动控制仪表来对冷风进行预热处理，预热处理的手段可通过采用全自动、半自动或手动操作模式来发挥，以提高自动炼铁高炉的操作质量和运行质量。另还，通过设置和处理单炉来有效保证炉顶温度、废气温度和煤气温度的融合水平，在一定程度上保持了运行维护的综合水的同时，提高自动优化控制的实际效果；其次，相关工作人员还应当将系统查询模块，应用于实时信息查询和数据查询及管理过程中，因为炉顶温度、排烟温度以及空气流量是高炉生产过程中非常重要的参数，只有充分利用和分析比对历史数据，并对当前的生产状态进行实时的监测和判断，才能尽可能地在提高热风温度的基础上减少工艺能耗对生产的不利影响。

　　3.2高炉的自动监控系统

　　对炼铁高炉自动控制系统的操作过程除了基础设置外，自动控制系统还应满足自动化监控系统的需求，在集中管理操作过程应当有效确保自动化监控系统稳定性和时效性，并在一定程度上创建合理的操作、维护管理模块，以保证控制过程的合理性。另在自动化监控系统运行过程中，相关工作人员还应针对现场作业数据进行收集和分析，以实现数据与信息的综合集成，再根据具体问题实施相应的处理机制，从根本上提高监控系统的工作效率和改进生产管理的综合水平。同时，各设备的监控系统之间存在一定的联系，可有效地进行信息的传输和共享，提高系统管理效果的同时，也可以减少、降低故障率，为后续可能出现的故障调查提供良好的保护，以实现建立良好的运行维护监督体系和降低后续维护成本的目的。

　　3.3高炉的本体控制系统

　　钢铁生产企业的炼铁高炉主体控制系统主要由基本控制站和操作站组成。系统的基本组成部分，控制站由仪表检测组件通过控制设备对整个高炉炉体进行数据检测和过程控制。高炉炉体的数据检测和过程控制主要包括高炉操作、炉体运行监测及人员保护等，而高炉控制系统则由检测仪表、信号处理、基本控制模板（PLC）和上位机（软硬件）组成，工作人员可通过上位机显示的有关高炉炉体的压力、流量、液位、温度等物理量所反映出的数据，进行工艺操作流程和工艺控制的PID参数设置，以达到控制混合风阀装置和在上位机屏幕上设定实际数据和阀门开度的实施控制。高炉控制系统主要由检测仪表、信号处理、基本控制模板以及上位机组成。

　　3.4高炉设备炉顶供料系统

　　在钢铁企业的炼铁高炉自动控制系统的运行和应用过程中，相关的工作人员只有保证自动控制系统运行的稳定性和时效性，才能有效的提高整个高炉生产的控制效果。以1080m3高炉为例，上料系统采用双料车上料、双排矿槽，并安装有料面成像仪，且在炉前设有20个风口和两个铁口、液压开口机、液压矮炮、水冲渣系统，能达到整体应用的良好效果。另值得一提的是为了优化整个炼铁高炉自动控制系统，在对炉顶进料系统进行实际运行时，相关工作人员可通过采用交—直—交变频调速控制，保证线路的平稳切换的同时，还可适当增加混频器或开关柜的容量，其操作时间控制在15s以内，以确保相应线路切换的完整性，从而优化设备投入在线状态的合理水平。此外，在高炉炉顶进料系统的自动控制过程中，相关工作人员应针对不同设备进行合理的联锁处理，以确保操作画面得到有效控制，另外，借助CRT的手动操作，独立完成分析和应用处理，以实践提高操作过程的可靠性和安全性，为后续的养护和生产效率的提升打下夯实的基础。

　　3.5高炉的传动控制系统

　　现代化的钢铁企业在对炼铁高炉的自动控制系统进行传动控制系统设置时可采用交、直流调速，实现机组设备的运行，因为高炉传动控制系统包括低压输送和高压输送设备。其中低压输送设备包括进料分配器倾斜电动机、提升电动机和直尺电动机、分配器旋转电动机等，而高压输电设备包括主引风电机、离心式鼓风电机、清环给水泵电机、除尘电机等。当前我国的炼铁高炉传动系统普遍通过采用交流调速系统进行控制，其特点是结构简单，维护费用低，但是因此也存在一定的问题，虽然交流调速技术正在逐步完善与发展，但为了保证高炉传动控制的安全性和可靠性，尽量减少故障对生产及工作人员的影响，相关工作人员可通过将调速装置设置为PLC系统，增加与传动控制相同类型和功率的混频器，设置为主/备用模式，一旦出现主混频器失灵，备用装置也可实现迅速自动接通，取代主装置，以此最大程度的提高了传动系统的稳定性和可靠性。高压输电设备主要由清环给水泵机、主引风机、离心式鼓风电机以及除尘机组成。

　　4炼铁高炉的自动控制系统的常见问题及优化措施

　　炼铁高炉自动控制系统在实际运行过程中存在一些常见问题，包括温度控制不准确、相应速度慢等，这些问题的出现会降低炼铁高炉的运行效率和质量，也会对炼铁高炉的设备产生损坏，因此，必须要针对炼铁高炉自动控制运行的常见问题进行分析，并制定科学有效的优化措施，提高炼铁高炉自动控制系统及设备的运行性能。

　　第一，炼铁高炉在实际运行过程中需要精准控制温度，充分保障炼铁高炉的运行效率和安全，也保障生产产品的质量。自动控制系统在运行过程中存在温度控制不合理的问题，既会增加炼铁高炉运行能耗，也会造成产品不达标等问题。针对炼铁高炉自动控制系统温度控制不合理的问题，技术人员可应用温度检测技术，并对温度传感器进行校准，确保炼铁高炉温度的准确性。同时，要优化自动控制系统的温度控制算法，对实时数据进行采集和分析，为优化自动化控制系统的温度控制算法提供可靠依据。

　　第二，炼铁高炉自动控制系统存在自动调节波动大的问题，会造成整个生产过程不稳定的问题，也会增加能源消耗，造成生产设备故障等问题。为解决自动调节波动大这一问题，需要技术人员对自动调节算法进行优化，并根据炼铁高炉的实际运行数据定制自动调节算法，避免出现生产过程中自动调节波动较大的问题。同时，技术人员还要及时对执行设备进行升级，提高自动化控制设备的响应速度，保障炼铁高炉运行的稳定性。

　　第三，炼铁高炉自动控制系统存在响应速度慢的问题，主要原因包括自动化生产设备老化或者故障、通信技术落后等。因此，技术人员要及时更新各项设备，并升级自动化控制系统，进而提高炼铁高炉自动化控制系统的整体响应速度。同时，要将先进的通信技术应用到自动控制系统中，避免因通信故障引起的响应速度慢的问题。

　　第四，炼铁高炉自动控制系统维持稳定性和可靠性，需要加强日常检修，并进行预防性维护工作，根据炼铁计划对自动控制系统进行计划性的清理及保养，保障自动控制系统和设备的稳定运行。同时，要加强对生产人员的技术培训，并建立预警机制，及时发现炼铁高炉及其他设备存在的故障问题。另外，要做好自动控制系统的安全防护工作，提高自动控制系统的抗干扰能力。

　　5炼铁高炉的自动控制系统的升级方向

　　科技发展水平不断提升，炼铁高炉自动控制系统会不断升级，满足更大规模的生产需求。新时代背景下，钢铁行业要满足环保及安全的生产要求，并顺应时代发展需求，将智能化技术应用到炼铁高炉自动控制系统中，不断提升生产效率和质量。

　　炼铁高炉自动控制系统中会应用安全防护装置，设置安全传感器等，还会强化故障诊断能力，快速定位系统或者设备中的故障位置，维持稳定的生产效率和质量。炼铁高炉自动控制系统会引入只能智能技术，包括人工智能、智能机器人等，既提高生产决策的合理性，也优化生产资源的分配。炼铁高炉自动控制系统的环保性能会得到改善，既降低能源消耗，也会应用循环利用技术，进一步提高资源的利用率。

　　炼铁高炉自动控制系统会增加远程监测和控制能力，技术人员能够进行远程故障检测和处理，人工智能技术还能够有效提高预测设备故障的效率和质量，延长生产设备的使用寿命。同时，炼铁高炉自动控制系统还会将计算机软件技术及大数据技术融合，进一步提高生产决策的智能化和科学性。

　　6结语

　　综上所述，随着我国科技的发展和社会的不断进步，钢铁行业作为我国基础行业不可或缺的重要组成部分，对我国的国民经济的发展起着重要作用。钢铁企业随着社会的需求不断发展的同时，传统的生产模式已不能满足时代的发展需求，现代化的智能生产已然成为了钢铁企业在激励竞争的环境下不得不面对的问题，钢铁企业只有重视自动控制对于企业发展的重要性作用，才能从根源上保障生产的效率，才能实现企业的可持续性发展。炼铁作为钢铁企业发展的重要生产环节，在实际的应用过程中，相关工作人员只有不断对自动控制设备进行实时观测，并根据超级计算机强有力的分析功能分析高炉工艺参数，才能最终达到实现对炼铁高炉风温、风压等物理量的PID自动控制和调节，才能有效的推进运行的效率。