冶金工業包括眾多的工藝過程，主要有磨礦、焦化、燒結、高爐、轉爐、電爐、精煉、連鑄、模鑄、熱軋、冷軋、鍛壓等。國內有實力進行產業化的專用控制系統幾乎覆蓋了冶金工業的所有工藝過程。傳統的專用控制系統大多采用DCS和PLC，對整個生產線進行控制，在硬件和軟件上很難分割。新一代的冶金工業專用控制系統是基于PC和網絡化的，整個系統在硬件和軟件上都是開放的，所以一條生產線的功能可以劃分為幾個相對獨立的部分，用完全獨立的控制系統來實現，再通過計算機網絡連接起來共同完成對整條生產線的控制。下面所列的專用控制系統，都是基于這種開放的硬件和軟件平臺的。

一、球磨機智能解耦控制系統

球磨機智能解耦控制系統解決了球磨機長期不能實現自動控制的難題，該系統分為三層，上層的管理級針對系統的運行工況進行實時辨識和控制策略切換，通過中層的協調級修改下層控制器的設定值，協調三個被控量之間的互相矛盾的關系，下層的基礎控制級采用了參數自整定、模糊和神經網絡解耦等一系列的先進控制技術，三層分工合作，使該系統具有很強的自適應能力，在煤質和設備特性發生很大變化時，仍能保證系統安全可靠地工作。系統設計了比較完善的異常工況處理功能，實現了斷煤、堵磨、超溫等故障的自動處理，并且通過基于專家經驗的運行支援系統，給出了必要的提示和在線操作指導，消除了操作人員的失誤，保證了運行安全，避免了設備損壞和環境污染。該系統的投入，降低了制粉電耗，具有顯著的經濟效益和社會效益。

全國有500多套鋼球磨中儲式制粉系統，基本上都處于手動運行狀態，另外，球磨機還廣泛地應用于礦山和水泥等行業，球磨機智能解耦控制系統的市場前景非常廣闊。

二、高爐多媒體計算機集散監控系統

高爐是冶金工業的重要裝備，對其控制系統進行產業化有重大意義。高爐多媒體計算機集散監控系統，實現了高爐稱量裝入和實績收集，高爐本體和熱風爐數據處理，出鐵渣作業管理和數據處理，高爐爐況分析，設備狀態分析等多種功能，并采用了報警分類、大屏顯示、語音廣播等形式。該系統無論從投產后運行的順利程度還是從生產狀態的穩定性來看，都達到了國際先進水平，產業化和推廣應用的前景廣闊。

三、轉爐煉鋼終點動態控制系統

轉爐終點動態控制系統以鋼水終點碳溫為主要控制目標，根據前幾爐的數據對模型進行訓練，在吹煉前根據鋼種、初始條件及吹煉終點目標值，計算鐵水、廢鋼、造渣劑和冷卻劑的加入量以及供氧量，在吹煉中利用廢氣分析及聲納化渣技術對冶煉狀態不斷給出預測，特別是給出何時用副槍檢測的建議，根據副槍檢測結果推算出達到終點所需補吹的氧量和外加的冷卻劑量，命中率達到89%以上，極具推廣價值。

四、電爐煉鋼智能控制系統

該系統采用典型的兩級計算機控制系統結構，基礎自動化級完成電極、上料、除塵等回路控制任務，上位機完成過程監控與優化控制。該針對因煉鋼過程存在高溫、強腐蝕使鋼水溫度和成分不能連結檢測的特點，建立了煉鋼過程溫度和成分預報模型，通過專家系統優化設定供電曲線、各種配料填加量和合金料補加量，從而顯著地縮短冶煉時間、提高鋼水終點溫度和成份的命中率。通過硬件選配和軟件可組態，該系統適用于各種功率的交流和直流電弧爐。

五、LF/VD型鋼包精煉爐先進控制系統

鋼包精煉可以顯著提高合金收得率和鋼水成份控制精度，方便地進行溫度調節，以作為煉鋼和連鑄中間和一個緩沖環節，在現代鋼鐵企業中應用很廣。LF/VD型鋼包精煉爐控制系統是一種集決策、管理、優化和控制于一體的兩級計算機控制系統，基礎自動化級采用現場總線技術和基于PC的可編程控制器，完成電極位置、上料稱量、氬氣流量等控制；過程計算機完成生產監控、能量需求計算、合料添加量計算、鋼水成份和溫度估計、供電曲線優化等功能。隨著我國連鑄比的不斷提高，采用爐外精煉的企業越來越多，所以鋼包精爐先進控制系統的應用前景很廣。

六、連鑄機結晶器液面高精度控制器

結晶器液面是影響鑄坯質量的一個重要指標，在高速連鑄中，減小結晶器液面液面波動是一個難題，從而嚴重制約著連鑄機產量的提高。結晶器液面高精度控制器采用和魯棒控制技術，可以在高速連鑄中保持很高的液面控制精度。該控制器有兩種形式，一是有獨立的硬件和軟件，二是編譯成C代碼，嵌入到現有的控制系統中。

七、連鑄坯質量監控專家系統

該專家系統具有鑄坯溫度場計算模型、晶粒生長模型、應力模型等，能夠對鑄坯的表面和內部缺陷進行預報，提醒操作人盡早采取措拖。該專家系統還能記錄與質量相關的過程數據，結合實際的質檢報告，對預測模型進行修正，不斷提高預測精度，并采用人機交互的方式，協助技術人員對鑄坯出現的質量問題進行分析，以便查清原因，盡快消除。該專家系統目前只有軸承鋼大方坯知識庫，但知識庫是可組態的，經過進一步開發可適用于其它鋼種和規格的連鑄坯。

八、冶金工業爐智能燃燒控制系統

隨著世界范圍內經濟競爭越演越烈，鋼鐵成本的降低已經與鋼鐵企業的生存休戚相關。在冶金行業中，能源消耗的一大用戶是加熱爐，據有關文獻介紹，在軋鋼加工費用中能源消耗占65%~ 70%，在整個軋鋼工序能耗中，加熱爐燃耗占60%~ 70%。冶金行業中的加熱爐，大多數設備陳舊，能耗過大，環境污染嚴重，急待改造。這種改造不僅可以通過節能產生巨大的經濟效益，而且推動我國冶金行業的自動化控制水平的提高。

冶金工業爐智能燃燒控制系統，包括可以組態的十分豐富的軟件模塊，適用于步進梁式加熱爐、步進底式加熱爐、推鋼式加熱爐以及連續退火爐，主要功能有：

(1)具有驅動燃油、燃氣各種燒嘴的程序，即可以進行連續燃燒控制，也可以用脈沖燃燒的方式進行控制，適合不同爐溫的高精度控制要求。

(2)采用雙交叉限幅等策略，對爐溫進行分段控制。

(3)鋼坯溫度預報。用數學模型預報鋼坯的溫度場，使之跟蹤理想的加熱曲線。

(4)鋼坯跟蹤。動態給出爐內鋼坯的分布圖，對每根鋼坯的坯號、鋼號、溫度場進行全過程跟蹤。

(5)爐溫優化設定。考慮計劃和非計劃待軋、多鋼種小批量混合加熱和不同的熱送溫度，在保證鋼坯加熱質量的前提下，對各段爐溫進行優化設定，以達到節能降耗的目的。

(6)自學習功能。系統可以方便地進行自動和手動控制切換，系統能夠學習比較好的手動控制過程，不斷完善優化設定策略。

(7)友好的圖形界面。對爐溫、坯溫、閥開度、空燃流量等參數給出直觀的圖形顯示，并顯示控制量和反饋量的趨勢曲線。與加熱質量有關的數據還可以通過計算機網絡傳到服務器保存，以便于管理層加強質量控制。

　

冶金工業爐在鋼鐵廠普遍存在，部分仍停留在手工操作或回路儀表操作階段，有待進行控制系統改造；部分大中型企業的爐窯系統面臨更新換代；各企業內部緊抓節能增效也為冶金工業爐先進控制系統的推廣提供了良好的機遇。僅就加熱爐說，全國就有700多座，而實現計算機控制的不足30%，即使在我國十大鋼鐵企業中也仍有人工操作的加熱爐存在，另外絕大多數限于常規控制系統，可見冶金工業爐先進控制系統的市場前景是十分誘人的。

九、冷軋薄帶智能控制系統

世界上美、俄、日、法、德、英等主要產鋼國家，冷軋板卷占軋材總產量的比例大都在30%以上，而我國冷軋板卷占軋材總量比例僅為4%，每年都需要大量進口冷軋板卷，自給率僅達40%左右。目前國內所需要的高精度帶材主要依賴進口的局面與軋制控制技術落后有關。我國已有的冷軋裝備及控制手段，大多為50~70年代水平，必須增置先進的檢測和控制手段，才能確保生產出高質量的產品；國外先進的控制技術不僅昂貴，而且優化管理級極少能正常工作（基礎自動化級絕無問題），這是由于我國特定的環境、市場、人員以及組織等與國外不同所造成的；另外，軋材質量的高低也直接影響企業的經濟效益，厚度為0.4毫米，偏差為±10微米的帶材每噸約4000元，而厚度為0.1毫米，偏差為±5微米的薄帶每噸約6000元，緊俏時每噸達8000元。所以，由我國科研人員自主開發的高精度薄帶控制系統，不僅能減少我國冶金工業對國外的依賴性，節約大量外匯，同時還可以為企業創造巨大的經濟效益，將在我國具有廣闊的推廣應用前景。

擬產業化的冷軋帶鋼智能控制系統通過兩級計算機實現了對板厚和板形兩個指標的高精度控制，上位機完成過程監控和優化，給出下級控制器的設定值，實現各控制回路間的解耦。下級可分為三個相對獨立的控制器——高精度厚度控制器、板形控制專家系統和高精度張力控制器，現分別加以介紹。

　

1、高精度板厚控制器

對板厚控制系統的研究理論上已比較成熟，且國外應用也很成功，但國內的應用水平較低，冷連軋厚度精度在±30~40微米，遠遠不能滿足現代工業發展的高精度要求。以前常用的厚度控制策略有前饋式AGC、反饋式AGC、張力式AGC和壓力式AGC等。前饋AGC主要用來消除來料厚度波動；對反饋式AGC來說，由于測厚儀不能離軋輥太近，因此只能用來消除全局性誤差，而不能消除局部誤差；至于張力AGC只能用來微調；而壓力AGC雖說能較為及時進行厚度調節，但畢竟不是直接根據厚度反饋進行控制，為了提高控制精度，還要采取多種補償措施。擬產業化的高精度板厚控制器是基于國際上最先進的秒流量控制策略，采用專利產品——虛擬測厚儀，克服了反饋式AGC的滯后和壓力式AGC的測不準，從而使帶鋼厚度的控制精度得到了極大提高。所用的虛擬測厚儀能及時提供剛離開軋輥的帶鋼厚度，不僅克服了測厚儀不能離軋機太近的缺點，而且在測量精度上完全滿足軋制高精度帶鋼的要求，在可靠性上更遠遠超過了常規測厚儀。

　

2、板形控制專家系統

由于板形控制需要考慮的因素太多，迄今為止，還無法定量地表示板形與其它執行機構的控制量間的關系，所以用常規的控制器不能得到滿意的控制效果。但是在軋鋼企業的操作現場，由于熟練工人積累了豐富的經驗，憑借他們迅速而準確的調節，在某種程度上仍能維持良好的板形。板板形控制專家系統正是總結了現場操作工人多年的控制板形經驗，通過對激光板形儀的測量結果進行處理，在直觀顯示出當前的板形的同時，給出操作指導。該系統采用人機交互方式，兼有培訓和操作指導雙重作用，能夠使新手較快地成為板形控制專家，對提高板形控制質量，效果明顯。

　

3、高精度張力控制器

帶鋼質量的優劣主要由板厚和板形來衡量，而板形和板厚在很大程度上取決于張力控制，因此適當的帶鋼張力是保證軋制過程正常進行的條件和提高軋制產品質量的關鍵。現有的張力控制方案可歸納為兩種類型，即直接控制和間接控制，間接控制是根據張力設值計算軋機和卷取機所需的電流，這種方法簡單、可靠，目前大多數軋機都采用間接張力控制，但這種方法需要進行動態和靜態補償，并且控制精度較差；直接控制是利用張力計構成張力閉環，這種方法不必考慮各種補償，可以消除穩態誤差，但閉環控制系統不易穩定。擬產業化的高精度張力控制器，采用復合張力控制方案，即先根據間力控制算法確定所需的電流，同時考慮各種補償使間接控制盡可能準確，然后利用直接張力控制進行微調。對于卷取張力，還采用了前饋控制、增益調度自適應等一系列先進控制技術，實現了冷連軋過程中所有張力的高精度控制，為取得良好的板形和板厚控制效果提供了有力保障。

十、棒線材熱連軋機先進控制系統

該系統包括傳動、過程控制和過程監控三級，采用世界上最先進的的交流傳動技術，不僅在軋機調節性能上優于直流調速，而且大大降低了電動機的維護費用。控制系統基于PC，采用開放式的網絡連接，在采用多變量解耦技術控制活套和微張力方面處于國際先進地位。該系統不僅占領了國內市場，而且能夠走出國門，參與國際競爭。

十一、棒線材連軋生產線高精度交流飛剪控制系統

該系統以大功率交流異步電動機為執行機構，采用最先進的直接轉矩控制型變頻調速器進行拖動，利用變頻器內的高速單板機，完成定尺剪切（加速、剪切、制動、定位）和切頭、切尾、點動等各種功能。系統中采用了轉矩預設定、提前時間自調整和參數自整定等先進技術，整個系統穩定可靠，響應速度快，剪切精度高，可與國產的飛剪機械設備相配套，徹底解決飛剪整個系統國產化的難題。

十二、中厚板板層流智能控制系統

板層流（即水幕）冷卻系統位于中厚板終軋機出口之后，通過水幕的開關數量和水幕的流量來實現對鋼板冷卻速率和終冷溫度的控制，使鋼板在冷卻過程中的相變符合工藝要求，提高鋼板強度、韌性和加工性能。該系統分為兩級，上位機作為專家系統，完成模型參數優化及控制決策，下位機完成基礎自動化的單回路調節及開關量控制。該系統基于智能控制技術，根據鋼板厚度和熱物理參數、鋼板的運動速度和初始溫度，動態調整水幕的開關數量和各水幕的流量，并能根據終冷溫度的實測值對控制策略進行修正，從而不斷改善控制效果，提高產品質量。該系統成功地解決了國內板層冷卻系統長期不能投入自動控制的難題，具有很大的推廣應用價值。

十三、帶鋼管層流模型約束先進控制系統

管層流冷卻系統位于終軋機下游，用于薄板和帶鋼的軋后加速冷卻。由于帶鋼卷曲有一定的溫度要求，特別是帶鋼在穿過管層流冷卻水過程中，速度要發生大幅度的升降變化，客觀上要求管層流的數量要隨之進行快速的變化，這大大增加了控制難度。該系統采用基于模型約束的先進控制技術，能夠隨著工況的變化，適當地增減管層流的數量，在很快的生產節奏中保證卷曲溫度的高精度控制，從而顯著地提高帶鋼的產量和質量，為企業贏得巨大的經濟效益。在高質量熱軋板卷緊俏的今天，該系統的市場前景更是看好。