摘要：随着现代工业技术的快速发展，电气自动化技术在冶金电气工程中的应用越发深入。电气工程及其自动化综合了电力电子技术、计算机技术以及网络通信技术等多项技术，具有较强的综合性。在冶金电气工程中应用自动化技术，可对电气设备进行有效的控制和管理，不但能够降低企业生产成本，还能实现对整个工艺流程的科学化管控，进而提高产品的质量。文章首先分析了冶金电气自动控制技术特点，然后对PLC技术、先进控制算法、传感器技术、网络通信技术等多项关键技术进行了分析，最后对电气自动化技术在冶金电气工程中的具体应用进行讨论，以供参考借鉴。
关键词：电气自动化技术,冶金,电气工程,PLC,智能传感器
冶金工业作为国民经济的重要支柱产业，在推动社会经济发展中起着关键性作用。在冶金生产过程中，涉及诸多复杂的电气设备，因此需要高效、安全且精准的控制系统对这些设备加以控制和监测，确保设备的稳定运行。随着计算机技术、网络通信技术等新一代技术的蓬勃发展，电气自动化技术已成为冶金工程领域不可或缺的技术。该技术在冶金行业中的应用，不仅简化了操作流程，还借助自动控制与数据反馈，优化了设备的运行状态。因此，研究电气自动化技术在冶金电气工程中的应用具有重要的现实意义。
1电气自动化技术概述
电气自动化技术是指通过应用信息技术、传感器技术以及计算机系统等，对电气设备实现自动化操作和管理的一项综合性技术。在电气自动化系统中，控制器、传感器和执行器是关键组件。传感器用于采集设备运行状态的实时数据，如温度、压力、湿度等，将这些数据转换为电信号后传输至控制器；控制器通常为可编程逻辑控制器（PLC）或分布式控制系统（DCS），负责根据预定程序或反馈信号进行决策，同时控制器还能与上位机或人机界面连接，便于操作人员实时监控系统运行情况，进行参数调整或在必要时发出警报，以确保系统的安全稳定运行；执行器则根据控制指令执行相应的操作，例如，驱动电机或控制阀门，确保设备自动调整以完成操作任务。电气自动化技术应用于冶金行业，不仅简化了复杂的操作流程，还通过智能化调节和监控系统，大幅提高了生产的精度，为冶金行业的智能制造和数字化转型奠定了坚实基础［1-2］。
2冶金电气自动控制技术特点分析
2.1适应性
冶金行业工艺过程复杂，生产环境恶劣，具有高温、高压、粉尘多、湿度大等特点，因此，冶金电气自动化控制技术需要具备较强的适应性，以应对多变的生产环境和复杂的工艺要求。该技术采用了先进的传感器和执行器，可实时监控生产环境中的关键参数，如温度、压力、流量等，并将采集到的数据传输至控制系统，利用控制算法做出最优的设备启停、运行速度和生产模式等决策，从而优化生产过程。同时，冶金生产工艺的多样性和变化性，要求控制系统需要具备具有较强的扩展性，能够根据具体的工艺需求进行参数调整。例如，在高炉炼铁过程中，铁水温度、炉内压力、煤气成分等参数的变化需要实时监控和调节，这就要求控制系统具有高度的动态适应能力，满足多样化和复杂化的生产需求。
2.2低故障率
在冶金生产中，电气设备的可靠性是影响生产过程连续性和稳定性的关键要素。在冶金生产中应用电气自动化控制技术，能够使各个生产工序的操作过程更加精细化、标准化、规范化，以确保冶金生产过程的顺利进行。冶金电气自动化控制系统能够对冶金生产中的各个环节进行精确的监控和控制，并基于这些数据进行快速、精准的计算和决策，自动调节设备的运行状态，如调节炉温、控制冷却水量、调整轧钢速度等。该系统还能够对生产过程中的数据进行实时采集和分析，通过深入分析数据，系统能够识别生产中的规律与趋势，以提高生产效率。此外，自动控制系统通过智能化监控设备的运行状态，能够实现故障的早期预警和诊断，系统可在设备出现异常之前发现潜在问题，立即采取措施进行维护和修复，从而避免重大故障的发生［3］。
3电气自动控制技术的应用分析
3.1关键技术
3.1.1 PLC技术
PLC技术是利用可编程的存储器，在设备内部事先编制好一个程序，然后对设备进行运行、启停等操作，实现对电力设备的自动化，从而从整体上提高冶金电气工程的智能化、自动化水平。PLC的基本组成包括：CPU、存储器、输入模块、输出模块、电源模块等组成。PLC的控制方式有顺序控制、逻辑控制、计数控制等。在冶金行业中，生产环节涉及加料、除尘、吹氧等多个过程，采用先进的PLC控制系统可以对这些环节进行有效监控，并分析各项参数的变化，提前进行预处理，确保操作过程的安全性和可靠性。
3.1.2先进控制算法
在冶金电气工程中，先进控制算法是电气自动控制技术的核心，目前，应用较多的控制算法有模糊控制、神经网络控制和自适应控制等。这些算法通过对冶金电气设备进行精准管理，能够根据实时运行状态和环境变化自动调整控制参数，确保设备在最优状态下运行。先进控制算法还具有实时数据分析的功能，能够预测潜在的故障或异常，提高系统的预测能力和可靠性，该项技术的应用不仅减少了设备故障率，还保障了冶金生产的安全性。
3.1.3网络通信技术
现代冶金生产线涉及大量的设备和传感器，这些设备需要通过现代网络通信技术进行数据交换和协调操作，例如，通过以太网、无线通信等网络技术，实现电气设备之间的信息共享和远程控制。此外，网络通信技术还允许远程监控和控制，工作人员能够在任何地方对设备进行监控和管理，提高了生产管理的便捷性和灵活性。
3.1.4集成化技术
集成化技术通过将多个控制系统、监测设备和数据处理单元集成到一个统一的平台上，实现了系统的高度协调和优化管理。这种技术将电气系统的各个组成部分紧密整合，形成一个统一的系统，不仅提升了系统的运行效率，还降低了维护成本和管理难度。此外，集成化技术还允许实时数据共享和分析，这有助于迅速识别生产过程中的异常状况，并进行及时调整，进而增强生产过程的可靠性［4］。
3.2具体应用
3.2.1继电保护
继电保护是在冶金生产时，当电力系统某一部分发生故障时，自动化控制装置能够将故障部分迅速分隔，保证其余部分的电力供应正常，缩小事故影响的范围，保障生产的连续性和安全性。继电保护主要划分为三大类：①单侧电源网络相间短路的保护：当某条输电线路发生故障时，会导致电流、电压发生波动，可通过电流和电压的变化来对故障发生点进行判断，当电压值、电流值高于或远低于标准值，则自动断开，及时排除故障；②电网接地保护：对于冶金行业而言，一旦发生漏电，会产生极大的安全隐患，因此，必须限制使用中设备的泄漏电流，当电流超过危险值，则自动断开；③输电线路纵向连锁保护：当线路出现故障时，通过比较线路两端的监测数据来定位故障点。系统会迅速触发故障两侧的断路器，切断故障线路，以防止故障进一步扩展。
近几年，随着通信技术、微电子技术的快速发展，一些新型继电保护装置在冶金行业得到了广泛应用，但由于构造复杂，给冶金企业继电保护装置的自动测试技术带来极大挑战，为此，开发冶金企业继电保护装置自动测试系统是目前研究的重点。例如，某冶金企业建立的继电保护装置自动测试系统框架设计，如图1所示。该系统主要由测试用例数据库模块、主机模块和从机模块三部分组成：①测试用例数据库模块：该模块用于数据化存储测试方案，提供了相关的测试实例和数据，支持继电保护装置的自动测试，它的主要功能是将测试方案的内容和测试数据系统化，为测试过程提供必要的支持；②主机模块：负责系统控制功能的实现，包括生成测试报告、执行测试过程及建立测试环境。主机模块能够根据系统的测试要求选择全部或部分测试用例，并在测试过程中实时输出测试信息，确保测试的透明性和有效性；③从机模块：主要用于与被测保护装置进行交互，通过模拟测试环境实现特定的测试任务，并收集被测装置的动作信息，然后将这些信息转发给主机模块。同时，从机模块还能够通过相关接口生成API函数库，以供执行测试脚本时调用［5］。
3.2.2故障预警和诊断
在冶金电气工程中，故障预警和诊断是确保设备可靠运行的关键。将人工智能技术、大数据分析技术等与冶金自动化控制系统相结合，能够显著提升冶金行业的生产效率。电气自动控制系统通过传感器和测量仪器实时收集设备运行中的各种数据，如温度、压力、电流、电压等，这些数据通过网络或通信系统传输到中央控制系统或监控平台，根据设备的正常运行范围，设定各项参数的阈值。如果实时数据超出设定范围，系统会触发预警，系统可以分析数据的变化趋势，例如，温度升高的速度、电流波动等，预判潜在故障，当检测到异常情况或参数超出预设阈值时，系统会自动发出警报，在监控界面上实时显示异常信息和故障位置，帮助操作人员迅速做出反应。使用故障诊断模型和算法，进行故障分类和识别，通过分析故障数据和系统日志，确定故障的根本原因，集成了人工智能和机器学习技术的智能诊断系统可以通过大数据分析提高故障诊断的准确性。通过应用电气自动控制技术进行故障预警和诊断，冶金电气工程能够显著提高设备的可靠性和生产效率，减少故障停机时间，并降低维护成本。
针对冶金企业中频炉冶金冷却水系统的监测问题，以往只是采用简单的现场人工监测方式，甚至大部分小企业还存在没有监测手段的情况。鉴于中频炉冷却水系统在生产中的重要性，针对目前中频炉冶金冷却水系统的监测方式存在功能单一，容易出现监管漏洞，不利于集中监管等问题，采用BP神经网络算法对冷却水温度进行预测从而实现系统预警，并建立了模糊诊断模型实现异常数据的故障诊断，解决了冷却水传统监测方式的诸多弊端和不足。此外，系统通过加入自适应调整测试，使得故障诊断准确率都有相应的提高，提高了诊断模型的自适应性。诊断结果，如表1所示。
3.2.3智能监测
智能监控技术是基于计算机的综合控制系统，对数据信息进行收集、处理和分析，进而实现对生产过程的有效控制和管理。在冶金电气自动化领域，技术人员可以运用先进的电子信息技术来优化控制系统。一方面，冶金电气工程的运行需要进行实时检测和监控，以确保系统的正常运行，并及时发现和解决潜在问题，进而提升系统的安全性和可靠性。另一方面，在实际应用过程中，可根据不同的环境条件采取适当措施，保障系统的安全稳定运行。此外，为了有效预防故障的发生，必须加强设备的维护和保养，并做好相关记录。
例如，在冶金企业的冶金连铸工艺中，某企业采用了一种先进的电气控制系统来提升生产效率、保证产品质量并降低生产成本。该系统主要基于PLC技术，涵盖了对大包回转台、设备冷却水系统和滑动水口的自动化控制。①大包回转台控制：大包回转台负责将液态金属浇铸至结晶器中，传统的人工操作存在效率低、易受人为因素影响等，从而影响生产线的稳定性。通过应用该系统，实现了对大包回转台的实时监测和控制，系统利用传感器检测液态金属的流动状态，自动调整回转台的角度和速度，以确保金属均匀地流入结晶器，这种精准控制显著提高了铸坯的成型质量，减少了浇注不均的问题。②设备冷却水控制：系统通过设定温度控制参数和反馈机制，实时监控设备的工作温度，并进行适当的调整。PLC程序能够根据生产需求自动调整冷却水的温度，从而保持液态金属在适宜的温度下进行冷却。智能化管理提高了冷却水温度的稳定性，确保设备在长时间运行中免受温度波动的影响。③滑动水口控制：传统的手动操作常常受到人为因素的干扰，导致铸造流程的不稳定。该系统通过实时监测并自动控制滑动水口的开闭状态，收集和分析实时数据，及时调整滑动水口的开度，实现对铸造工艺的精确调控。根据产品规格和生产计划，PLC程序可灵活调整，以适应不同的铸造要求，从而提高铸坯的成型质量，降低不合格品率。
4结论
电气自动化技术在冶金电气工程中的应用显著提升了生产效率和设备管理水平。通过引入先进的控制算法、PLC技术、网络通信技术以及集成化技术，冶金企业能够实现生产过程的精确控制和实时监测。这些技术的融合不仅优化了生产流程，减少了人为因素的影响，还提高了系统的稳定性和安全性。智能诊断技术和自动化保护系统进一步提升了设备故障的预测和预防能力，有效降低了非计划停机的风险。总而言之，电气自动化技术在冶金电气工程中的应用，推动了生产过程的自动化、标准化和规范化，提升企业生产经济性，有助于推动冶金行业的健康可持续发展。
参考文献
［1］徐智睿.电气自动化技术在电气工程中的应用与创新策略［J］.光源与照明，2020（11）：50-52.
［2］陈世彦.基于冶金电气自动化控制技术特点与运用分析［J］.冶金与材料，2023，43（9）：129-131.
［3］宋玉龙.冶金企业电气自动化仪表与自动化控制分析［J］.中国金属通报，2020（7）：61-62.
［4］陈健.冶金电气自动化控制技术的应用［J］.山西冶金，2022，45（8）：152-154.
［5］刘肖肖.基于冶金电气自动化控制技术特点与运用研究［J］.冶金管理，2021（1）：50-51.
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