机械自动化技术在冶金工程中的应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 161 机械自动化技术在冶金工程中的应用 李圣斌 闫树峰 张少宇 闫树峰 山东鑫泰新材料科技有限公司，山东 滨州 256500 摘要：摘要：在现代科学技术飞速发展的趋势下，以机械自动化技术为核心的设备，成为拉动现代工业转型发展的重要力量。在我国经济建设和发展中，冶金工程占据着重要地位，如何发挥机械自动化技术的优势，提高冶金自动化生产水平，推动冶金工程行业向自动化、一体化方向发展，成为冶金行业和单位需要重点关注的问题。本文结合冶金工程与生产特点，阐述机械自动化技术在冶金工程中的应用优势，分析冶金机械自动化发展现状，围绕现场总线技术、PLC 技术、自动化监测技术、虚拟化管理技术、集成化技术五个方面，探讨机械自动化技术在冶金工程中的具体应用，并展望冶金工程机械自动化的发展趋势。关键词：关键词：机械自动化技术；冶金工程；应用 中图分类号：中图分类号：X505 0 引言 机械自动化技术是先进计算机应用技术与传统机械制造技术的产物，是一种支持大规模生产的现代化生产技术，企业可引入特定装置或机器，通过输入指令或设定程序的方式，控制设备按照规定程序运作，进而实现机械自动化控制。冶金工程主要任务是提炼矿物质中的金属物质，工程人员需借助特定方法和加工设备，提炼并烧制特定金属材料。冶金工程领域拥有复杂生产设备，作业环境差，作业类型多，各环节的人员面临较重的劳动负担。在冶金工程中，通过引入机械自动化技术，企业能够既能建立统一的控制系统，有序地管控各项加工操作设备，又能发挥机械自动化技术的优势，快速传递远程操作指令，以自动化机械设备取代大量岗位作业人员，减轻冶金作业人员的工作压力，提高冶金工程生产的运行水平。由此，加强机械自动化技术在冶金工程领域的研究与推广，势在必行。1 机械自动化技术在冶金工程中的应用优势 在科学技术迅猛发展的时代，冶金工程设备走向现代化，冶金工艺技术日渐成熟，机械自动化技术在冶金工程生产中发挥着越来越重要的作用。目前，我国大力推进工业自动化、智能化生产，倡导企业通过引入先进技术，走好转型发展道路。在冶金工程中，通过应用机械自动化技术，企业能够综合利用控制器、传感器和各种软硬件设备，处理危险性高、劳动强度大的生产工作，取代大量劳动力。在冶金生产过程中，专业人员只需预设设备运行程序和指令，就能使冶金机械设备进入自动化运行状态，一方面能使机械自动化设备完成一系列危险性操作，让生产人员远离高风险工作环境，避免其因工作强度和环境，产生安全事故，提高冶金工程作业的安全性，另一方面，能使机械设备按照指定熔点和温度，完成冶金过程，降低人工操作带来的熔点误差，提高烧结的精准性，提升金属冶金的纯净度。伴随机械自动化技术发展与机械设备系统更新，企业可通过引入和推广机械自动化技术，节约人工成本开支，降低冶金生产成本。机械自动化技术需借助系统性的嵌入式解决方案和多个功能模块实现。冶金工程不仅拥有复杂的加工流程，当前市场需求对冶金产品质量、类型要求不断提高，产品需求正朝着微型化方向发展，要求冶金企业制造准确性和精密度更高的产品。在冶金工程中，通过应用机械自动化技术，企业能够结合冶金工程加工步骤与工艺，引进微机电系统，利用系统功能提高冶金生产自动化水平，提升冶金工程生产效率，满足高重复性生产岗位的需求，降低不合格产品的出现概率。同时，在机械自动化技术的支持下，冶金工程机器可保持持续运行状态，企业可借此保证同批次产品生产精度和质量，迅速完成生产任务，在限定时间内交货，提高企业综合竞争力。2 冶金机械自动化发展现状（1）技术进步 自 20 世纪 70 年代以来，我国冶金工业与国际先中国科技期刊数据库 工业 A 162 进技术接轨，经过长期发展，逐步构建起独立自主的冶金工业体系，产出了诸多先进冶金机械和设备，冶金机械自动化水平不断提升，朝着大型化、综合化和集成化方向发展。当前，PLC 是冶金工程的主要控制系统，生成了多种轧钢自动化模型，如卷取温度控制模型、自动燃烧控制模型、轧制节奏控制模型、精轧出口温度控制模型等。再加上计算机应用技术的更新，我国开始推出新一代的机械自动化控制系统，将伺服控制、动态管理、自适应控制、网络技术等技术相结合，构建严密的闭环控制体系，为冶金机械自动化发展提供了条件。（2）发展弊端 在冶金工程中，要大范围应用机械自动化技术，企业需要耗费大量人力、财力和物力，消耗巨额的生产成本，能源消耗问题严重。同时，在国际领域上，我国冶金机械自动化水平不高，这就需要相关研究人员大力研究机械自动化技术，提高冶金自动化运行效率和水平。3 机械自动化技术在冶金工程中的具体应用（1）应用现场总线技术 在冶金工程中，企业可引入现场总线技术，将冶金机械系统联系起来，随时收集系统运行信息数据，并借助信息技术，将数据传递到控制中心。基于数据模型，控制中心可深度分析数据，自动下达指令，使总线另一端冶金设备按照指令操作，提高整个系统运行实时性。同时，技术人员可利用现场总线技术，建立系统分级控制体系，根据不同冶金技术分配层级关系，自动向机械设备终端分配任务，实现自动化控制和操作。人员也可运用总线，建立应急反应系统，结合系统获取的状态信息，设置应急指令，随时调整冶金设备运行状态，保证冶金机械自动化系统运行安全性与稳定性。（2）应用 PLC 技术 在 PLC 技术支持下，技术人员可提高控制器、继电器、计算机系统的协同性，提高冶金机械自动化系统的适应性，保证系统运行的稳定性，更好地控制能源损耗。在现实应用过程中，人员应充分考虑冶金工程步骤的复杂性，针对性各个生产步骤对系统程序的要求，灵活运用 PLC 技术，提高机械自动化系统控制水平，高效地梳理数据。同时，冶金工程生产环境恶劣，相较于传统继电器，PLC 技术具备更强的适应能力，能够在复杂冶金生产环境中保持稳定运行状态，再加上操作简单的特点，技术人员可迅速、全面地了解系统关联设备的运行情况，便于随时优化工作方案。图 1 应急响应模块结构（3）应用自动化监测技术 冶金工程生产规模大，机械设备难免出现问题，人工排查方式耗时耗力，而技术人员可通过运用机械自动化技术，控制和监测冶金机械运行状态。自动化系统往往采用并行接口，技术人员可随时获取数据，一旦发现问题，就可接收来自 IPM 逆转器的信号，初步了解冶金生产设备出现的问题，并及时采用应对保护方案。在自动化监测技术下，技术人员可通过检测机械设备电路位置，精准定位冶金设备故障位置。与传统电机保护装置不同，当前保护装置加载有位置传感器，此装置传输信息的稳定性强，精准度高，且不易受外界环境因素影响。所以，在应用机械自动化技术时，技术人员要结合实际情况，安装位置保护器，保证冶金工程自动化生产质量。图 2 自动化监控系统（4）应用虚拟化管理技术 虚拟化理论被广发应用在资源管理层面，在冶金工程领域，工作人员可通过运用虚拟化管理技术，提中国科技期刊数据库 工业 A 163 前预测生产中出现的问题，制定问题解决预案。在具体应用过程中，人员可翻译虚拟化技术的优势，模拟冶金生产的整个流程，结合实验结果，假设和预测生产过程中出现的问题，提前制定一套问题解决方案，既能够为冶金设备自动化运行打下基础，又能提升后续问题响应和处理速度，保障冶金设备生产的安全性。在当前发展中，冶金行业面临激烈的市场竞争，诸多企业从重塑企业形象与提高产品质量入手，通过引进先进生产技术，完善冶金生产和工艺技术体系，提高产品生产质量。借助虚拟化技术，企业可不断提高机械自动化技术应用水平，合理优化产业结构，走上可持续发展道路。（5）应用集成化技术 当前，冶金工程与机械自动化技术呈现融合发展趋势，再加上现代通讯技术与物联网技术给冶金生产领域带来的机遇，诸多技术人员认识到研发新技术的紧迫性。在应用机械自动化技术过程中，人员需要分析计算机设计、测试、加工、制造等环节，建立对应的功能模块，并将这些功能集成化，构建一个集成化自动生产模式。通过集成和融合各种先进技术，人员能够提高冶金生产自动运行水平，优化冶金机械设备运行系统，降低冶金加工对人员的依赖程度。在具体应用环节，要达到高度集成化的目标，人员应结合实际工作情况，针对性地更新技术和升级设备，及时优化冶金工程问题解决方案，更好地提升产品质量。4 冶金工程机械自动化发展趋势 在数字化、物联网与人工智能技术飞速发展的时代，冶金工程机械自动化迎来了新的发展机遇。基于多种综合技术与可编程控制系统，冶金工程设备的功能拓展性日益增强，自动化运行水平也不断提高，呈现出以下发展趋势（1）国际化发展 在冶金工程机械自动化领域，国际上出现大量先进技术和经验，为提高我国冶金机械自动化水平，企业应积极加强国际合作，通过了解和学习发达国家的先进技术，借鉴其发展经验，跟上国际化发展趋势，加快国内冶金机械自动化发展步伐。（2）低碳化发展 在国家实施双碳战略的背景下，企业应树立绿色低碳发展理念，从战略角度入手，协调环境、能源与经济三者之间的关系，不应一味追求经济效益，大肆消耗不可再生能源，破坏自然环境。由于冶金行业属性，冶金工程与生产需要大量能源支持，一定程度带来了环境和能源问题。所以，在推动冶金工程机械自动化发展进程中，技术人员应围绕低碳环保与可持续发展理论，大力开发环保节能技术，提高机械自动化设备的资源利用率，降低冶金机械对生态环境的发展，踏上低碳化发展道路。（3）智能化发展 在现代工业转型发展的时代，社会对冶金机械自动化水平要求不断提高。为解决冶金机械自动化运行中的一系列问题，技术人员应深入研究人工智能技术，将人工智能技术与冶金机械自动化技术相结合，促进冶金机械系统向智能化方向发展，提高冶金自动生产与智能生产水平。（4）自动化管理 在冶金工程中，管理水平与冶金机械自动化效益密切相关。为进一步提高冶金设备的生产效能，相关人员应从整体角度入手，通过运用先进技术，提高冶金机械自动化管理水平，提高冶金机械设备运行的有序性与协同性，更好地创造经济效益。（5）机电一体化 机电一体化是机械自动化的外延。与机械自动化相比，机电一体化设备安全性、高效性与准确性更强，技术人员应立足冶金工程环境，引入可靠的光机电一体化技术、软测量技术、电子数控技术、新型传感器技术等，将冶金设备系统与各个装置互联起来，设计智能化的总控系统、运行系统和装置，提高生产一体化与智能化水平。（6）信息化管理 伴随冶金行业发展，诸多企业引进大量的冶金机械，这就需要更完善的冶金工程管理模式。在冶金工业生产中，相关人员可综合运用网络技术、多媒体、计算机力学、仿真技术，控制整个工业生产流程，模拟各个生产环节，提高信息化与数字化管理水平。5 结束语 综上所述，加大机械自动化技术在冶金工程中的应用力度，关系到钢铁与冶金工业的长远发展、冶金工程生产风险、冶金产品生产精度。为更好地满足钢铁工业对数量和质量的双重需求，冶金企业应积极借中国科技期刊数据库 工业 A 164 鉴机械自动化技术在其他行业重点的应用经验，结合现实工程技术要求，引入先进软硬件产品、先进技术和自动化系统，通过运用现场总线技术、PLC 技术、自动化监测、虚拟化管理与集成化技术，持续提高冶金机械自动化水平，降低劳动力投入成本，提升冶金生产效率和质量。在未来，相关人员应将冶金自动化发展与高新科技结合起来，围绕工装设备、冶金自动化、绿色环保技术等方面，展开科研技术攻关，促进冶金机械自动化技术广泛应用和跳跃发展。参考文献 1李靖康.机械自动化技术在冶金中的应用J.冶金与材料,2022,42(06):86-88.2刘德财.机械自动化在冶金行业中的运用概述J.大众标准化,2021(14):166-168.3郭强.机械自动化技术在冶金生产中的应用J.冶金管理,2021(11):42-43.4高超.冶金机械自动化技术研究J.中国金属通报,2021(02):84-85.5吴程.冶金机械自动化设备的现状及发展趋势J.南方农机,2020,51(10):155,208.