一、前言
鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化不僅是現(xiàn)代化的標(biāo)志，而且是能獲得巨大經(jīng)濟(jì)效益和高回報(bào)的技術(shù)。據(jù)奧鋼聯(lián)統(tǒng)計(jì)，使用了該公司的自動(dòng)化系統(tǒng)后，已證實(shí)燒結(jié)可提高生產(chǎn)率5% ，高爐鐵水成本降低16%，轉(zhuǎn)爐溫度偏差減少約40％、碳偏差減少約45％、重吹率降低約60％、生產(chǎn)率提高約10% ，二次吹煉降低合金化成本 15％、縮短處理時(shí)間5% ，連鑄漏鋼減少80％、最終板材不合格率降低60％、熱裝率提高6％、耐酸鋼質(zhì)量檢驗(yàn)不合格率降低75%，熱軋加熱爐節(jié)能10％、軋出板帶寬度公差為±3mm、收得率提高0.75％、厚度公差降至標(biāo)準(zhǔn)值的1/4、板形波動(dòng)＜20μ、平直度偏差在30I單位以內(nèi)、卷取溫度偏差＜l6℃等等，自動(dòng)化投資約1-2年內(nèi)收回，因此，世界各國(guó)鋼鐵工業(yè)都大力采用自動(dòng)化技術(shù)。
解放前我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量很低。從1890年建設(shè)漢陽(yáng)鐵廠算起到1948年半個(gè)世紀(jì)，鋼總產(chǎn)量累計(jì)不到200萬(wàn)噸，年產(chǎn)量最多的1943年才92.3萬(wàn)噸，而且主要集中在日偽侵占的東北，自動(dòng)化作用與需求當(dāng)然不會(huì)太大。解放后特別是改革開(kāi)放后，鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展，1949年鋼產(chǎn)量占世界第26位，1957年達(dá)535萬(wàn)噸，排世界第8位，1996年達(dá)1億零1百萬(wàn)噸，上升到第1位，現(xiàn)在已超過(guò)2億6千萬(wàn)噸，生產(chǎn)這么多鋼鐵，如何節(jié)約原燃料和人力，提高產(chǎn)品質(zhì)量等，自動(dòng)化技術(shù)就顯得非常必要。
二、我國(guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與評(píng)價(jià)
我國(guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)際上是從解放后開(kāi)始。經(jīng)過(guò)60年的努力，我國(guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的水平已和西方發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用水平相差無(wú)幾，其表現(xiàn)為：①我國(guó)如寶鋼、鞍鋼、武鋼等大型鋼鐵公司等主要機(jī)組如高爐、轉(zhuǎn)爐、冷熱板帶軋機(jī)等大都和日本五大鋼鐵公司、德國(guó)蒂森鋼鐵公司以及英、法、美等相應(yīng)機(jī)組的自動(dòng)化水平基本無(wú)大差別，甚至地方大中型鋼鐵公司如濟(jì)鋼、邯鋼或者民營(yíng)的沙鋼等新建或改建的主要生產(chǎn)機(jī)組除管理自動(dòng)化外與國(guó)外也差別不大；都是多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，采用的裝備都是PLC、DCS、先進(jìn)的檢測(cè)儀表和電力電子裝備；②從統(tǒng)計(jì)數(shù)字來(lái)說(shuō)，據(jù)中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)近年來(lái)的調(diào)查，在基礎(chǔ)自動(dòng)化方面采用PLC、DCS或工業(yè)控制機(jī)進(jìn)行控制已較普及，按工序來(lái)分，采用這樣的計(jì)算機(jī)控制的采用率分別為高爐100%，轉(zhuǎn)爐95.43 %，電弧爐 95.9%，連鑄99.42%，軋鋼99.68%；過(guò)程自動(dòng)化方面（包括優(yōu)化與模型控制或操作指導(dǎo)），計(jì)算機(jī)配置率分別為高爐57%, 轉(zhuǎn)爐5639%，電弧爐58.56%，連鑄60.08%，軋鋼75.5%；管理自動(dòng)化方面，計(jì)算機(jī)配置率分別為高爐5.97%，轉(zhuǎn)爐23.03%, 電弧爐26.12%，連鑄20.64%，軋鋼41.68%；③從應(yīng)用高技術(shù)來(lái)說(shuō)，公認(rèn)的自動(dòng)化高技術(shù)——CIMS和機(jī)器人的應(yīng)用，我國(guó)鋼鐵廠如寶鋼、鞍鋼、武鋼等大型鋼鐵集團(tuán)公司等都設(shè)有或在建，而且大都以ERP為核心的系統(tǒng)，最新的三級(jí)CIMS系統(tǒng)中的MES系統(tǒng)也在主要機(jī)組中實(shí)現(xiàn)；寶鋼等大型鋼鐵集團(tuán)公司更設(shè)有電子商務(wù)系統(tǒng)，正向著與CIMS系統(tǒng)連接成為當(dāng)代世界上最先進(jìn)的 WIMS （網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)）方向前進(jìn)；機(jī)器人也有應(yīng)用，如原料的自動(dòng)取樣、轉(zhuǎn)爐副槍的自動(dòng)更換探頭裝置，雖然是屬于機(jī)械手和重演機(jī)器人性質(zhì)，但是西方在鋼鐵工業(yè)使用智能機(jī)器人也不多；此外，在鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化先進(jìn)性標(biāo)志上，如數(shù)學(xué)模型和先進(jìn)控制都有應(yīng)用，而且許多是世界先進(jìn)水平的技術(shù)，如高爐的多個(gè)數(shù)模和專家系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐的終點(diǎn)動(dòng)態(tài)控制數(shù)模、連鑄的質(zhì)量判斷優(yōu)化切割漏鋼預(yù)報(bào)等數(shù)模、冷熱板帶軋機(jī)的軋鋼設(shè)定和控制數(shù)模等；智能控制中的模糊控制、專家系統(tǒng)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和模式識(shí)別也有許多成功例子；在管理數(shù)學(xué)模型方面如編制計(jì)劃專家系統(tǒng)和物流控制模型也得到應(yīng)用；④先進(jìn)自動(dòng)化裝備如PLC、DCS、管理控制計(jì)算機(jī)以及現(xiàn)代檢測(cè)儀表（包括近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)總線及工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)）、先進(jìn)的電力傳動(dòng)及控制裝置（包括數(shù)字化控制及晶閘管、可關(guān)斷電力電子器件如GTO、GTR、IGBT等組成的各類交直流調(diào)速裝置）已和西方發(fā)達(dá)國(guó)家一樣用于鋼鐵工業(yè)中，甚至綜合了IGBT與GTO的優(yōu)點(diǎn)的新一代大功率電力電子器件IGCT組成的最新交流調(diào)速裝置也在寶鋼1880mm熱軋帶鋼廠中應(yīng)用；⑤在自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)、研究和教育方面，國(guó)內(nèi)設(shè)有專門的全國(guó)性鋼鐵設(shè)計(jì)院，均設(shè)有自動(dòng)化、電氣和計(jì)算機(jī)的科室或?qū)I(yè)，大中型鋼鐵企業(yè)亦有類似機(jī)構(gòu)，能進(jìn)行三電工程（電氣、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)，國(guó)外稱為 EIC，國(guó)內(nèi)由于其同屬電類，常稱為三電）的設(shè)計(jì)；亦設(shè)有專門的全國(guó)性冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院（包括國(guó)家自動(dòng)化工程試驗(yàn)室），大中型鋼鐵企業(yè)亦有類似機(jī)構(gòu)如寶鋼技術(shù)中心的自動(dòng)化研究所和寶信軟件公司，能進(jìn)行復(fù)雜的包括基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化的研究和設(shè)計(jì)，并提供整套硬件、軟件裝置和調(diào)試投產(chǎn)服務(wù)，也有專門的面向冶金的自動(dòng)化工程的安裝部門；此外，國(guó)內(nèi)設(shè)有專門面向冶金的自動(dòng)化技術(shù)的高等院校，如東北大學(xué)、北京科技大學(xué)等的信息工程學(xué)院，每年培養(yǎng)大量三電技術(shù)的本科、碩士博士畢業(yè)生。
但還應(yīng)清醒看到，我國(guó)鋼鐵工業(yè)白動(dòng)化和西方發(fā)達(dá)國(guó)家還有不少差距、問(wèn)題，需要有克服的對(duì)策。因?yàn)槲覈?guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化所用的關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)大都是引進(jìn)的，硬件如最基本的PLC、DCS和過(guò)程控制與管理計(jì)算機(jī)幾乎全部是引進(jìn)的，電氣傳動(dòng)的先進(jìn)調(diào)速裝置、電力電子器件除晶閘管外IGCT等都是引進(jìn)的，晶閘管調(diào)速裝置雖然是國(guó)產(chǎn)化，但其關(guān)鍵的電子調(diào)節(jié)器也是引進(jìn)的，而西方發(fā)達(dá)國(guó)家，如日、德、美、英、法、瑞典等主要自動(dòng)化硬件產(chǎn)品很少使用別國(guó)的。參觀國(guó)內(nèi)工廠有西門子、施耐德、ABB和日本各電氣公司產(chǎn)品展示的感覺(jué)。高技術(shù)的機(jī)組大多為引進(jìn)或者核心技術(shù)是引進(jìn)的，如高爐數(shù)學(xué)模型，過(guò)去是引進(jìn)日本的，現(xiàn)在則是從芬蘭或奧鋼聯(lián)引進(jìn)，而且引進(jìn)多套和重復(fù)引進(jìn)，其他許多數(shù)學(xué)模型也是引進(jìn)的。原冶金工業(yè)部副部長(zhǎng)兼寶鋼集團(tuán)公司董事長(zhǎng)和總經(jīng)理黎明同志曾指出：“中國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展道路是引進(jìn)、落后、再引進(jìn)，寶鋼花了300億還如此，因此必須要制作并執(zhí)行中長(zhǎng)遠(yuǎn)科技規(guī)劃”，我國(guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化事實(shí)上也是這樣。此外，國(guó)內(nèi)研制的自動(dòng)化系統(tǒng)和技術(shù)大都是消化吸收性質(zhì)，少數(shù)有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)學(xué)模型，創(chuàng)新也不多，至少?zèng)]有如日本川崎制鐵的高爐GO-STOP模型那樣的能銷售到德國(guó)、巴西、中國(guó)、芬蘭等各大鋼廠的搶手貨，高技術(shù)系統(tǒng)如質(zhì)量直接控制等也沒(méi)有，更沒(méi)有像日本NKK 公司的燒結(jié)無(wú)人化工廠、川崎制鐵的板帶熱連軋無(wú)人化工廠，因此必須找出差距，更有必要回顧發(fā)展歷史、找出原因和認(rèn)真解決。
三、我國(guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的歷史回顧
我國(guó)鋼鐵工業(yè)信息化及自動(dòng)化的進(jìn)展大致可以分為兩個(gè)階段，即自動(dòng)化起步和發(fā)展的第一階段，和以計(jì)算機(jī)和多學(xué)科高技術(shù)為核心現(xiàn)代自動(dòng)化的第二階段。每個(gè)階段又分為幾個(gè)不同時(shí)期。
3.1 我國(guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的第一階段
(l)三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期(1949-1952年)?？谷諔?zhàn)爭(zhēng)勝利后，我國(guó)鋼鐵主要產(chǎn)地鞍山(也是昔日世界第6大的鋼鐵廠)，由于戰(zhàn)爭(zhēng)破壞、戰(zhàn)后停工以及外國(guó)把較新的機(jī)組如3、5-9號(hào)高爐、二煉鋼，大型及無(wú)縫鋼管廠設(shè)備拆走，產(chǎn)鋼已微不足道。1949年全國(guó)粗鋼產(chǎn)量?jī)H15.8萬(wàn)噸，新中國(guó)成立后，大力恢復(fù)生產(chǎn)，到1952年粗鋼產(chǎn)量已超過(guò)歷史最高水平，達(dá)1349萬(wàn)噸，但自動(dòng)化還非常薄弱，如煉鐵、煉鋼、軋鋼僅有一些熱工管理如測(cè)量溫度、壓力、流量等儀表和德國(guó)生產(chǎn)的ASKANIA油壓調(diào)節(jié)器用以調(diào)節(jié)煤氣壓力等，在電氣傳動(dòng)方面，大都是人工遠(yuǎn)距離手動(dòng)控制。值得一提的是鞍鋼一初軋日偽時(shí)期從德國(guó)引進(jìn)的IGNER直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)非常獨(dú)特，初軋機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為16800馬力，使用機(jī)組供電，由5000kW交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩臺(tái)輸出串接的功率為7600kW的直流發(fā)電機(jī)和相應(yīng)的勵(lì)磁電機(jī)，并帶一個(gè)大飛輪，由于初軋平均功率小于5000kW，達(dá)到16800馬力峰值只是瞬時(shí)的，此時(shí)5000kW交流電動(dòng)機(jī)連同因略為速降使飛輪釋放的能量以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)7600kW的直流發(fā)電機(jī)給16800馬力電動(dòng)機(jī)供電，僅此而已。1952年底蘇聯(lián)援建的8號(hào)高爐系統(tǒng)開(kāi)工，可以說(shuō)是我國(guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的開(kāi)始。8號(hào)高爐設(shè)有全套自動(dòng)化監(jiān)控儀表，熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)爐燃燒、煤氣壓力自動(dòng)控制，熱風(fēng)爐自動(dòng)換爐，上料自動(dòng)化（和現(xiàn)在一樣，操作員設(shè)定上料圖表后，由稱量車稱放料，上料，爐頂裝料是全部自動(dòng)順序控制）；發(fā)電廠的鍋爐、透平機(jī)驅(qū)動(dòng)的高爐鼓風(fēng)也是自動(dòng)控制的，前者包括輸出蒸汽調(diào)節(jié)，鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)、燃燒控制等，后者包括可選的定風(fēng)壓或定風(fēng)量調(diào)節(jié)等；其燒結(jié)（監(jiān)控儀表、點(diǎn)火爐溫度、空燃比控制，臺(tái)車速度控制等）、煉焦（監(jiān)控儀表、加熱煤氣壓力控制，自動(dòng)換向等）也是裝備相應(yīng)的自動(dòng)化系統(tǒng)；所有自動(dòng)化儀表和調(diào)節(jié)器雖然還是模擬式，電氣控制是硬線邏輯系統(tǒng)，但也是當(dāng)時(shí)的世界水平。
(2)第一個(gè)五年計(jì)劃時(shí)期(1953-1957年)。國(guó)家提出“全國(guó)支援鞍鋼”等口號(hào)，鋼鐵工業(yè)得到大發(fā)展。首先是1953年鞍鋼三大工程七高爐系統(tǒng)、大型(重軌)軋鋼廠、無(wú)縫鋼管廠投產(chǎn)，接著是一煉鋼改造，二煉鋼，三煉焦，化工回收，5-6高爐、9高爐、3高爐系統(tǒng)(包括燒結(jié)、焦化、發(fā)電等等)，薄板等廠相繼投產(chǎn)，其后本溪、武鋼、包鋼等改建或新建鋼鐵基地也開(kāi)始建設(shè)，撫順?shù)搹S、北滿鋼廠等特殊鋼生產(chǎn)廠也在改造與投產(chǎn)。這些從蘇聯(lián)引進(jìn)的機(jī)組，其自動(dòng)化水平與當(dāng)時(shí)的國(guó)際先進(jìn)水平大致相同，如平爐(當(dāng)時(shí)世界主要靠平爐煉鋼)都裝備全套監(jiān)控儀表、火焰自動(dòng)換向、熱制度調(diào)節(jié)等、電弧爐均裝有爐頂裝料、電極升降控制等，加熱爐均熱爐均設(shè)有爐壓控制、溫度和燃燒控制等，均熱爐還設(shè)有爐蓋打開(kāi)自動(dòng)連鎖及控制等。與此同時(shí)，大批蘇聯(lián)專家來(lái)華指導(dǎo)設(shè)計(jì)、安裝和生產(chǎn)，鞍山鋼鐵公司成立專門的鋼鐵設(shè)計(jì)院(1955年易名冶金工業(yè)部黑色冶金設(shè)計(jì)院)，設(shè)計(jì)院除原有電力設(shè)計(jì)科外，1953年成立機(jī)器及自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)科，值得一提是自動(dòng)化設(shè)計(jì)蘇聯(lián)顧問(wèn)專家K.K.捷列森哥，的確具有國(guó)際主義精神，他熱情指導(dǎo)我國(guó)技術(shù)人員進(jìn)行自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)，無(wú)保留地及時(shí)提供有關(guān)設(shè)計(jì)資料、規(guī)程、規(guī)范、計(jì)算手冊(cè)和可參考的蘇聯(lián)最新投產(chǎn)類似工程的全部圖紙。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)還未生產(chǎn)新型自動(dòng)化儀表及裝備，捷列森哥專家認(rèn)為中國(guó)要發(fā)展自己的自動(dòng)化裝備工業(yè)，不應(yīng)都到蘇聯(lián)定貨，為此，他帶領(lǐng)我們跑遍上海各儀表廠，要求只能生產(chǎn)水銀溫度計(jì)的儀表廠生產(chǎn)各類溫度傳感器，只能生產(chǎn)水表或彈簧壓力表的儀表廠生產(chǎn)各類自動(dòng)化流量、壓力和液位測(cè)量?jī)x表，有些條件簡(jiǎn)陋的性質(zhì)靠近的廠生產(chǎn)各類電子記錄儀、PI調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機(jī)械等，要鞍鋼設(shè)備處在工程中多定一臺(tái)或從備份中提出一臺(tái)做為樣機(jī)，進(jìn)行測(cè)繪仿制，以專家建議方式提交國(guó)務(wù)院專家辦公室、上海市和鞍鋼領(lǐng)導(dǎo)（當(dāng)時(shí)規(guī)定蘇聯(lián)專家建議必須執(zhí)行），并親臨制造廠作技術(shù)指導(dǎo)，就這樣，約在1956年，我們不但能獨(dú)立設(shè)計(jì)自動(dòng)化工程，而且除個(gè)別從蘇聯(lián)進(jìn)口新的裝置作為樣機(jī)仿制外，全部自動(dòng)化裝置均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。
1955年蘇聯(lián)在馬格尼托哥爾斯克市召開(kāi)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化會(huì)議，會(huì)上發(fā)表了各工序新控制系統(tǒng)、檢測(cè)儀表及技術(shù)等，捷列森哥專家?guī)Щ卦S多研究、應(yīng)用的報(bào)告。并由于設(shè)計(jì)立足于可靠，不能作試驗(yàn)以免影響生產(chǎn)，這就需要有研究部門，不斷提供新的、成熟的技術(shù)，捷列森哥專家建議冶金工業(yè)部成立新的自動(dòng)化專業(yè)院所，并吸收蘇聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)不足之處，蘇聯(lián)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)和研究是分立的，由цпA（中央試驗(yàn)室）進(jìn)行研究及試制，цMп（儀表自動(dòng)化安裝設(shè)計(jì)院，后易名中央結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)局即以цпKь）進(jìn)行工程設(shè)計(jì)（焦化、采礦的自動(dòng)化工程則由相應(yīng)專業(yè)設(shè)計(jì)院的自動(dòng)化科設(shè)計(jì)），建議成立統(tǒng)一部門。為此，1956年冶金工業(yè)部成立包括研究、設(shè)計(jì)和試制部門的熱工控制研究設(shè)計(jì)院，并聘請(qǐng)цпA的專家B.H.普里克隆斯基來(lái)指導(dǎo)研究。這過(guò)程雖然暫短，但也作出一些成績(jī)，如鎢鉬熱電偶測(cè)量鋼水溫度、利用彎頭連續(xù)測(cè)量高爐各風(fēng)口風(fēng)量及其分配（國(guó)外是只用以測(cè)量水和液體流量，我國(guó)第一次用以測(cè)量高溫氣體流量，并導(dǎo)出其流量方程和試驗(yàn)得出其流量系數(shù)等，50年以后，我國(guó)唐山才系列生產(chǎn)測(cè)量水和氣體彎頭流量計(jì)）和燒結(jié)大口徑廢氣流量、電子秤、高爐熱風(fēng)爐燃燒調(diào)節(jié)新系統(tǒng)，偏心收縮蝶閥特性研究等，為設(shè)計(jì)部門提供新技術(shù)。與此同時(shí)，天津傳動(dòng)所、上海工業(yè)自動(dòng)化研究所、上海電器科學(xué)研究所也相繼成立，他們也進(jìn)行了很多鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的研究工作。從上世紀(jì)50年代開(kāi)始，東北工學(xué)院、北京鋼鐵學(xué)院、中南礦冶學(xué)院、清華、浙大、西安交大、哈工大等高校相繼開(kāi)設(shè)工業(yè)企業(yè)電氣化、儀表及自動(dòng)控制等系和專業(yè)，清華更請(qǐng)來(lái)蘇聯(lián)專家（齊斯卡可夫教授及崔可夫教授）開(kāi)設(shè)熱力過(guò)程自動(dòng)化及面向鋼鐵的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化課程，并接受各院所企業(yè)技術(shù)人員旁聽(tīng)，為鋼鐵工業(yè)輸送和培養(yǎng)大量人才。國(guó)家編制的科學(xué)發(fā)展規(guī)劃，其中3908項(xiàng)就是針對(duì)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化，詳細(xì)規(guī)定了煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼的自動(dòng)化項(xiàng)目、技術(shù)指標(biāo)和完成日期。此外，還由中國(guó)科學(xué)院會(huì)同高校、熱工控制研究設(shè)計(jì)院等人員專門對(duì)我國(guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)狀進(jìn)行考察。這些都大大促進(jìn)了鋼鐵自動(dòng)化的進(jìn)展。
(3)第二個(gè)五年計(jì)劃到七十年代初(1958-1973年)。上世紀(jì)50年代末期，我國(guó)在向蘇聯(lián)專家學(xué)習(xí)及從蘇聯(lián)引進(jìn)技術(shù)、仿制引進(jìn)設(shè)備和蘇聯(lián)156項(xiàng)工程完工生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)入了自行設(shè)計(jì)并用國(guó)產(chǎn)設(shè)備裝備新建或改建的鋼鐵企業(yè)的新階段，如鞍鋼l、2、3、4、9號(hào)高爐自動(dòng)化系統(tǒng)和太鋼1150mm初軋主輔傳動(dòng)系統(tǒng)及均熱爐自動(dòng)化系統(tǒng)等，其自動(dòng)化技術(shù)水平已接近當(dāng)時(shí)引進(jìn)機(jī)組的水平。但在1958年冶金部整頓組織機(jī)構(gòu)，宣布剛成立不久的熱工控制研究設(shè)計(jì)院下馬，設(shè)計(jì)部門分散到各鋼鐵設(shè)計(jì)院，研究試制部門合并到鋼鐵研究院變成一個(gè)研究室(12室)二級(jí)單位，這樣自動(dòng)化專業(yè)就很難大發(fā)展，雖然仍研制了一些新裝備及系統(tǒng)，如測(cè)量鋼水溫度的鎢錸熱電偶，以代替昂貴鉑銠絲，測(cè)量連鑄結(jié)晶器鋼水液位的同位素液位計(jì)及其控制系統(tǒng)、真空直流電弧爐電極升降控制系統(tǒng)、高爐爐況判斷智能系統(tǒng)、芝麻三極晶體管及以后的以芝麻三極晶體管為基礎(chǔ)的厚膜工業(yè)控制用的高抗干擾數(shù)字邏輯組件、太鋼六軋罩式退火爐群多點(diǎn)數(shù)字巡回檢測(cè)控制系統(tǒng)等。后來(lái)中蘇關(guān)系惡化，蘇聯(lián)撤回專家和撕毀合同斷絕援助。到60年代初，鋼鐵研究院轉(zhuǎn)向?yàn)檐姽し?wù)，一般鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化研究就停止多年。此時(shí)，鋼鐵自動(dòng)化設(shè)計(jì)主要是按舊系統(tǒng)設(shè)計(jì)，只是隨著國(guó)內(nèi)新的自動(dòng)化裝備生產(chǎn)而以新的儀表和裝備組成系統(tǒng)，如用單元組合儀表代替老式儀表等。60年代開(kāi)始西方進(jìn)一步發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)，特別是日本鋼鐵工業(yè)大擴(kuò)張，并以包括計(jì)算技術(shù)和自動(dòng)化應(yīng)用作為其鋼鐵工業(yè)大發(fā)展的四大法寶（新工藝和新設(shè)備、大型化、臨海鋼鐵廠、計(jì)算技術(shù)和自動(dòng)化應(yīng)用）之一，我國(guó)自動(dòng)化水平與世界水平差距增大，特別是文化大革命期間。但盡管如此，各院所、工廠還是斷斷續(xù)續(xù)地發(fā)展自動(dòng)化工作，如電力傳動(dòng)和控制方面，冶金部建筑研究院、天津傳動(dòng)所、西安整流器研究所等自60年代，從研制大功率硅二極管整流器開(kāi)始，開(kāi)發(fā)晶閘管直流調(diào)速，首先是大功率硅二極管整流器的應(yīng)用（如國(guó)產(chǎn)的825V、10000A硅整流器在鋁電解廠中應(yīng)用，取代50年代的水銀整流器），接著是功率較小的晶閘管勵(lì)磁（如鞍鋼一初軋2600kW主傳動(dòng)勵(lì)磁裝置），然后是大功率晶閘管供電（如上鋼五廠500mm軋機(jī)1300kW主傳動(dòng)供電裝置及70年代初投產(chǎn)的上鋼一廠2300mm中板軋機(jī)和1200mm五機(jī)架帶鋼熱連軋機(jī)，全軋線主輔傳動(dòng)全部用晶閘管直流電機(jī)調(diào)速，其最大容量為2600kW)；檢測(cè)儀表和自動(dòng)控制方面，70年代初，鞍山礦山設(shè)計(jì)院研制成功電子皮帶秤、自動(dòng)給料機(jī)和燒結(jié)自動(dòng)配料系統(tǒng)，并在鞍鋼、攀鋼和首鋼應(yīng)用，本鋼也開(kāi)發(fā)了用工業(yè)色譜儀分析高爐煤氣成分，武鋼和鞍鋼先后應(yīng)用極值控制系統(tǒng)控制高爐熱風(fēng)爐燃燒及拱頂溫度，梅山、攀鋼等也應(yīng)用高爐稱量料批重量和焦碳水分補(bǔ)正系統(tǒng)，天津傳動(dòng)所先后研制成功高爐磁性邏輯無(wú)觸點(diǎn)和半導(dǎo)體（先是鍺晶體管，以后是硅晶體管）程序控制上料裝料系統(tǒng)，并用于鞍鋼、攀鋼、武鋼和梅山等高爐中，1964年在首鋼30t轉(zhuǎn)爐使用測(cè)溫槍，并試驗(yàn)用快速微型熱電偶爐外定碳，漣鋼也研制成功晶閘管-電磁轉(zhuǎn)差離合器電弧爐電極升降控制系統(tǒng)代替從波蘭引進(jìn)的老舊功率放大機(jī)系統(tǒng)；在計(jì)算機(jī)控制方面也作了許多嘗試，首先國(guó)家組織首鋼、鋼鐵研究院、冶金建筑研究院、738廠等嘗試計(jì)算機(jī)應(yīng)用，采用晶體管元件制作了三臺(tái)K-154型計(jì)算機(jī)，計(jì)劃用于首鋼煉鐵、燒結(jié)和小型廠，但由于元件不可靠等很多問(wèn)題，無(wú)法用于工業(yè)控制，以失敗告終。直至1973年鞍鋼冷軋廠使用國(guó)產(chǎn)小型控制機(jī)，成功地對(duì)75座罩式退火爐進(jìn)行溫度控制，效果顯著。
上世紀(jì)60年代中至70年代初，設(shè)計(jì)院、工廠開(kāi)始謀求向西方引進(jìn)，如太鋼七軋成套設(shè)備從德國(guó)等多個(gè)國(guó)家引進(jìn)，其中如光亮退火爐等使用德國(guó)西門子的以磁元件為核心的Teleperm-S系列PID調(diào)節(jié)器和執(zhí)行裝置等自動(dòng)化裝備，包鋼五號(hào)球團(tuán)帶式焙燒機(jī)從日本成套引進(jìn)，其自動(dòng)化系統(tǒng)包括30多套以晶體管調(diào)節(jié)器為核心的儀表組成料位、溫度、流量、壓力、稱量等自動(dòng)控制系統(tǒng)，還設(shè)有多點(diǎn)數(shù)字巡回檢測(cè)裝置進(jìn)行工藝參數(shù)記錄、打印和報(bào)警，其電氣控制系統(tǒng)也使用交流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)差離合裝置或晶閘管直流電機(jī)調(diào)速裝置以及硬件邏輯順序控制設(shè)備；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也開(kāi)始引進(jìn)，如首鋼用以轉(zhuǎn)爐分析及終點(diǎn)控制的過(guò)程計(jì)算機(jī)和制氧廠的控制計(jì)算機(jī)，太鋼二煉鋼也從奧地利引進(jìn)成套氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，其自動(dòng)化系統(tǒng)除常規(guī)控制采用晶體管等控制儀表外還采用德國(guó)西門子的計(jì)算機(jī)進(jìn)行冶煉終點(diǎn)靜態(tài)控制。外國(guó)先進(jìn)技術(shù)和我國(guó)落后技術(shù)的差距，大大增加了我國(guó)的危機(jī)感，同時(shí)也促進(jìn)了鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化第二次引進(jìn)高潮。
3.2 我國(guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的第二階段
(1)1973至1987時(shí)期。國(guó)際上已進(jìn)入大規(guī)模全線自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)控制，這一新事物復(fù)雜而新穎，國(guó)內(nèi)不僅設(shè)計(jì)、甚至連應(yīng)用都成為大問(wèn)題。首先是面對(duì)70年代初從日、德、法引進(jìn)的武鋼一米七工程，它包括從加熱爐上料-粗軋-七機(jī)架連軋-卷區(qū)-運(yùn)輸鏈全線自動(dòng)化的兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制的帶鋼熱連軋廠、帶計(jì)算機(jī)控制五機(jī)架冷連軋機(jī)的冷軋廠、帶森吉爾軋機(jī)的硅鋼廠和帶計(jì)算機(jī)控制的板坯連鑄機(jī)，如何正常應(yīng)用與運(yùn)轉(zhuǎn)，為此冶金部再次成立自動(dòng)化研究所（主要由冶金建筑研究院安裝所、鋼鐵研究院12室、冶金儀表廠合并組成）, 并以冶金部研究所為骨干并從各方面調(diào)集技術(shù)人員組成部自動(dòng)化工作組，進(jìn)駐武鋼并會(huì)同武鋼和設(shè)計(jì)院，實(shí)行消化掌握計(jì)算機(jī)及自動(dòng)化系統(tǒng)、準(zhǔn)備投產(chǎn)。與此同時(shí)，為很好消化吸收和利用與開(kāi)發(fā)更多的自動(dòng)化技術(shù)，鞍鋼、武鋼、攀鋼、首鋼、馬鋼、重鋼等先后成立自動(dòng)化研究所，與高等學(xué)校、設(shè)計(jì)院、工廠共同構(gòu)成鋼鐵工業(yè)白動(dòng)化研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用體系，從而使鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)一步穩(wěn)步發(fā)展。
隨著我國(guó)對(duì)自動(dòng)化作用認(rèn)識(shí)的深化，黨的三中全會(huì)確定重點(diǎn)轉(zhuǎn)移、改革開(kāi)放等一系列政策，大大促進(jìn)了鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。此時(shí)，鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)展主要是要求高新建或改建廠礦采用成套或部分引進(jìn)方法，以及跟蹤國(guó)外自動(dòng)化進(jìn)展國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)。前者如80年代初在上海建設(shè)新的寶山鋼鐵廠，包括設(shè)計(jì)、主要設(shè)備供貨以及指導(dǎo)投產(chǎn)全面從日本引進(jìn)，一期工程包括原料場(chǎng)、燒結(jié)、高爐、煉鋼、焦化、初軋以及備用電廠，全部采用先進(jìn)的EIC一體化兩級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)，基礎(chǔ)自動(dòng)化中的儀側(cè)儀控系統(tǒng)中，除了使用常規(guī)模擬式儀表以外還開(kāi)始使用數(shù)字儀表（即后來(lái)的DCS)，如在高爐風(fēng)口檢漏、爐皮溫度等多點(diǎn)測(cè)量的部位使用了三套數(shù)字儀表以及初軋的均熱爐控制的TDCS2000型數(shù)字儀表，基礎(chǔ)自動(dòng)化中的電氣控制器系統(tǒng)則采用了可編程序控制器?；A(chǔ)自動(dòng)化遠(yuǎn)比過(guò)去系統(tǒng)復(fù)雜與完善，可控制更多的工藝參數(shù)，而稱為增強(qiáng)型基礎(chǔ)自動(dòng)化。原料場(chǎng)、燒結(jié)、高爐、轉(zhuǎn)爐、焦?fàn)t、初軋、φ140mm無(wú)縫鋼管、能源中心等主要機(jī)組均設(shè)有過(guò)程計(jì)算機(jī)，進(jìn)行收集數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)、記錄、過(guò)程管理、通信、設(shè)定控制、使用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化控制（如初軋的燒鋼預(yù)測(cè)、高爐熱風(fēng)爐燃燒流量?jī)?yōu)化設(shè)定模型）或操作指導(dǎo)（如高爐的爐熱模型），φ140mm無(wú)縫鋼管自動(dòng)化程度更高，設(shè)有CIMS系統(tǒng)六級(jí)劃分的五級(jí)，即檢視（驅(qū)動(dòng)級(jí)、設(shè)備控制級(jí)、過(guò)程控制級(jí)、生產(chǎn)控制級(jí)與無(wú)縫鋼管廠管理級(jí)的全線全廠自動(dòng)化系統(tǒng)。引進(jìn)的寶鋼及其自動(dòng)化系統(tǒng)達(dá)到當(dāng)代世界先進(jìn)水平。并長(zhǎng)期成為我國(guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的主要技術(shù)來(lái)源，冶金部還為此舉行由副部長(zhǎng)主持的各有關(guān)單位參加的消化會(huì)議，并指出國(guó)家花了許多錢引進(jìn)，要一家引進(jìn)萬(wàn)家受益。寶鋼的資料包括數(shù)學(xué)模型說(shuō)明書（含全部計(jì)算公式）、功能規(guī)格書甚至軟件程序清單等都比較完全，因而大大促進(jìn)了我國(guó)自動(dòng)化的發(fā)展。催生許多成果，如電力傳動(dòng)方面，晶閘管直流調(diào)速發(fā)展迅速，國(guó)產(chǎn)元件組成系統(tǒng)的可靠性已能滿足生產(chǎn)需要，形成了風(fēng)冷和水冷兩種結(jié)構(gòu)，可逆無(wú)環(huán)流切換時(shí)間已縮短3-6ms的先進(jìn)水平。在天津傳動(dòng)所、冶金部自動(dòng)化研究所等單位共同努力下鋼鐵工業(yè)晶閘管直流調(diào)速已可代替進(jìn)口，大功率系統(tǒng)也相繼解決。首先冶金部自動(dòng)化研究所在重慶西南鋁加工廠的冷軋機(jī)風(fēng)冷的晶閘管直流調(diào)速裝置，最大功率已達(dá)4200kw，其后該所雖幾經(jīng)周折，也成功地投產(chǎn)了單機(jī)容量達(dá)4600kw、操作條件最嚴(yán)酷頻繁可逆轉(zhuǎn)動(dòng)的長(zhǎng)城鋼廠825mm初軋機(jī)水冷式晶閘管直流調(diào)速裝置，該所還完成一系列晶閘管直流調(diào)速裝置包括工期要求極短（僅45天）的取代老舊水銀整流器的原東德引進(jìn)的湘鋼250線材軋機(jī)工程等。1979年攀鋼自動(dòng)化研究所等研制成功800kw 的動(dòng)態(tài)虛功補(bǔ)償裝置，采用晶閘管，響應(yīng)速度僅8-10ms，達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的指標(biāo)。在交流調(diào)速方面，除了主流的變頻調(diào)速外，比較成功的有70年代初的包頭設(shè)計(jì)院和冶金部自動(dòng)化研究所研制的差動(dòng)調(diào)速傳動(dòng)，并從1979-1984年先后在呼和浩特鋼鐵廠線材軋機(jī)、昆明金屬材料廠窄帶冷連軋機(jī)、首鋼紅冶鋼廠和哈爾濱軋鋼廠300小型連軋機(jī)上投產(chǎn)，冶金部自動(dòng)化研究所研制的湘鋼活套式拉絲機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)、線繞型電動(dòng)機(jī)交交變頻雙饋調(diào)速裝置也在生產(chǎn)中應(yīng)用；在檢測(cè)儀表方面，在長(zhǎng)沙礦山研究所、長(zhǎng)沙礦冶研究院、長(zhǎng)沙礦山設(shè)計(jì)院、馬鞍山礦山研究院、北京礦冶研究院、中南礦冶學(xué)院、冶金部自動(dòng)化研究所等共同努力下開(kāi)發(fā)了從采礦到軋鋼一系列特殊檢側(cè)和儀表，如采礦的炮孔測(cè)角測(cè)深儀、測(cè)震儀、多點(diǎn)邊坡位移記錄儀等20余種儀表，選礦的礦漿濃度儀、礦漿金屬成份儀、磨礦返砂量?jī)x、金屬探測(cè)器等，燒結(jié)的料槽料位儀、混合料透氣性及水份儀、各式皮帶秤、增厚儀等，煉鐵的吹氣式靜壓力側(cè)量?jī)x、砌體燒損儀、風(fēng)口檢漏雙管電磁流量計(jì)和卡門流量計(jì)、氯化鋰濕度計(jì)、風(fēng)口流量計(jì)等，煉鋼的消耗式熱電偶、定氧定硅探頭、副槍測(cè)溫定碳及其大顯示智能儀表等，連鑄的各式結(jié)晶器鋼水液位、結(jié)晶器冷卻水熱量和熱功率測(cè)量?jī)x、帶峰值鑄坯溫度單點(diǎn)多點(diǎn)測(cè)量?jī)x、鑄坯長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x、輥間距測(cè)量?jī)x、結(jié)晶器錐度測(cè)量?jī)x等，軋鋼的壓磁式（包括環(huán)型和實(shí)體的）應(yīng)變電阻式及拉桿式測(cè)壓儀、各種輥縫儀、測(cè)速儀、張力計(jì)、活套位置儀、X-射線測(cè)厚儀、光電測(cè)寬儀、激光測(cè)徑和測(cè)厚儀、光電紅外測(cè)溫儀、爐壁式殘氧分析儀等；在自動(dòng)控制方面也大有進(jìn)步，如采礦的遙控振動(dòng)出礦自動(dòng)控制系統(tǒng)等，選礦方面的給礦量控制、磨礦濃度控制、分級(jí)機(jī)溢流濃度控制、按音響控制磨礦機(jī)裝載量系統(tǒng)、藥劑添加控制等，煉鋼的以厚膜數(shù)字邏輯器件為基礎(chǔ)的太鋼轉(zhuǎn)爐氧槍副槍自動(dòng)控制系統(tǒng)、副槍測(cè)溫探頭及整套副槍測(cè)溫探頭更換的機(jī)械手等，軋鋼的由冶金部自動(dòng)化研究所和鋼鐵研究院以及太鋼共同協(xié)作研制的我國(guó)第一臺(tái)寬帶軋機(jī)全套液壓帶鋼厚度調(diào)節(jié)裝置、中板軋機(jī)液壓厚度調(diào)節(jié)裝置等。這個(gè)時(shí)期的技術(shù)特點(diǎn)主要是采用模擬技術(shù)經(jīng)數(shù)字控制過(guò)渡到計(jì)算機(jī)控制；在計(jì)算應(yīng)用方面，這時(shí)期獲得許多經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，經(jīng)過(guò)下列幾個(gè)階段：①自行制造工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行較大規(guī)模的控制，如1974年的上鋼一廠鋼板車間自動(dòng)化，其1200mm五機(jī)架熱連軋機(jī)自動(dòng)化如武鋼引進(jìn)的1700熱連軋機(jī)那樣采用計(jì)算機(jī)控制并從制造計(jì)算機(jī)開(kāi)始，冶金部自動(dòng)化研究所制造仿美國(guó)PDPll計(jì)算機(jī)，由于器件TTL等不過(guò)關(guān)而不可靠、無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間短、抗干擾能力差而無(wú)法用于工業(yè)控制，只有2300mm中板軋機(jī)基礎(chǔ)自動(dòng)化的自動(dòng)軋鋼（包括前后工作輥道、延伸輥道和推床的順序控制以及壓下自動(dòng)控制）由于采用成品的簡(jiǎn)易可編程控制器控制而獲得成功，其過(guò)程自動(dòng)化采用當(dāng)時(shí)國(guó)產(chǎn)的JS-10小型機(jī)，自行編制小操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件，由于該機(jī)規(guī)模小、較可靠且只作數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控以及較簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型作為操作指導(dǎo)，應(yīng)用軟件規(guī)模有限和實(shí)時(shí)性要求不高而獲得成功。與此同時(shí)，上海為轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制研制的計(jì)算機(jī)，包頭計(jì)算機(jī)廠為包鋼燒結(jié)廠研制的計(jì)算機(jī)也因可靠性不夠、無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間短、抗干擾能力差而無(wú)法用于工業(yè)控制，此外，還有當(dāng)時(shí)制造的計(jì)算機(jī)都是裸機(jī)，沒(méi)有操作系統(tǒng)，而編制操作系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜很難解決；②經(jīng)過(guò)上述失敗經(jīng)驗(yàn)，且投資限制外匯不易獲得，自動(dòng)化工作者轉(zhuǎn)而使用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)可購(gòu)得廉價(jià)的引進(jìn)單板機(jī)自配I/O回路進(jìn)行單項(xiàng)控制，如冶金部自動(dòng)化研究所研制的吉林鐵合金廠埋弧電爐電極自動(dòng)壓放和功率控制系統(tǒng)、太鋼七軋廠八輥可逆冷軋機(jī)張力自動(dòng)控制系統(tǒng)、衢化鋁電解節(jié)能自動(dòng)控制系統(tǒng)、首鋼自動(dòng)化研究所研制的300mm小型廠配尺剪切自動(dòng)控制系統(tǒng)、北京冶金設(shè)備自動(dòng)化研究所研制的北京第三軋鋼廠冷軋卷取機(jī)張力自動(dòng)控制系統(tǒng)等，由于引進(jìn)單板機(jī)無(wú)論元件和制造都比較可靠，自配接口比較簡(jiǎn)單，控制系統(tǒng)也規(guī)模很小，因而這些系統(tǒng)都獲得成功，使用效果顯著；③使用引進(jìn)微機(jī)用的各種模板組成系統(tǒng)進(jìn)行單項(xiàng)控制。由于單板機(jī)大都是學(xué)習(xí)機(jī)，并非作工業(yè)控制用的，而市場(chǎng)上又可購(gòu)得系列模板，因此考慮用它代替單板機(jī)，如冶金部自動(dòng)化研究所研制的太鋼七軋廠八輥可逆冷軋機(jī)準(zhǔn)確停車自動(dòng)控制系統(tǒng)、吉林鐵合金廠埋弧電爐上料自動(dòng)控制系統(tǒng)、重鋼五廠板坯加熱爐自動(dòng)控制系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)是由重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所采用美國(guó) Motorola公司生產(chǎn)的模板組成）等；④使用引進(jìn)微機(jī)系統(tǒng)、引進(jìn)或國(guó)內(nèi)組裝的PLC、DCS進(jìn)行更多功能控制，如鞍鋼的使用 584PLC的7＃高爐上料自動(dòng)化系統(tǒng)，首鋼的使用美國(guó)N-90型DCS的燒結(jié)自動(dòng)化系統(tǒng)，冶金部自動(dòng)化研究所研制的使用微機(jī)系統(tǒng)的廣西八一錳礦鐵合金埋弧電爐自動(dòng)控制系統(tǒng)、使用西門子S5-115UPLC的水鋼、攀鋼及其它多個(gè)廠的高爐上料自動(dòng)化系統(tǒng)等，由于有了可靠和高性能的硬件而為使用先進(jìn)控制創(chuàng)造條件。此時(shí)開(kāi)始采用現(xiàn)代控制論理論如狀態(tài)空間理論來(lái)進(jìn)行控制，如浙江大學(xué)與重鋼研制的重鋼五廠板坯加熱爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，模糊控制和專家系統(tǒng)也得到應(yīng)用；⑤開(kāi)始使用引進(jìn)或國(guó)內(nèi)組裝的 PLC、DCS、過(guò)程控制機(jī)、網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化的大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)，如冶金部自動(dòng)化研究院和鋼鐵研究院及太鋼合作的使用SOLAR小型機(jī)的太鋼七軋廠八輥可逆冷軋機(jī)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)、太鋼二煉鋼使用美國(guó)μVAX小型機(jī)及西屋公司W(wǎng)DPF的轉(zhuǎn)爐包括過(guò)程自動(dòng)化及基礎(chǔ)自動(dòng)化的兩級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)等。
自動(dòng)化已進(jìn)入大規(guī)模全線自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)控制，要建設(shè)這樣的系統(tǒng)首先遇到是設(shè)計(jì)問(wèn)題。但由于技術(shù)差距大，基本設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)包括功能規(guī)格書編寫、應(yīng)用軟件編制與調(diào)試不知如何進(jìn)行，調(diào)試試驗(yàn)室也不具備，因此只得通過(guò)下列步驟：①全套引進(jìn)并派人參加進(jìn)行設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)生產(chǎn)學(xué)習(xí)，如寶鋼一期工程等；②派人參加和在外商指導(dǎo)下進(jìn)行包括程序編制部分調(diào)試等工作，如七五建設(shè)的攀鋼、唐鋼、宣鋼等幾個(gè)中型高爐；③國(guó)內(nèi)派人參加并分包（外商付錢）或直接由外商雇用進(jìn)行軟件編程等工作，前者如寶鋼二高爐等，后者如寶鋼冷熱連軋，由西門子公司雇用冶金部自動(dòng)化研究院人員進(jìn)行軟件編程及以西門子專家名義參加調(diào)試；④自行作基本設(shè)計(jì)而詳細(xì)設(shè)計(jì)（施工圖除外）硬件軟件供貨與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與投產(chǎn)均由外商負(fù)責(zé)，如鞍鋼 1700mm半連軋改造等，以后冷熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及許多大型或新機(jī)組大致都是這一方法；⑤完全國(guó)內(nèi)負(fù)責(zé)包括基本設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)軟件編制非標(biāo)硬件設(shè)計(jì)調(diào)試與投產(chǎn)等僅從外商購(gòu)買國(guó)內(nèi)質(zhì)量不過(guò)關(guān)的硬件及個(gè)別技術(shù)，如包括系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、個(gè)別儀表和數(shù)學(xué)模型，如重鋼五號(hào)1200m3高爐自動(dòng)化工程等，以后大多數(shù)自動(dòng)化工程都是這一方法。
(2)1988年至現(xiàn)在。1989年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量6158.72萬(wàn)噸，排世界第三，1993年為8868萬(wàn)噸，排世界第二，1996為1億零1百萬(wàn)噸，上升到世界第1位。這段期間，主要是靠擴(kuò)建、挖潛和改造（包括1985年9月先后投產(chǎn)的寶鋼一期工程，其自動(dòng)化裝備只是70年代末水平，不少計(jì)算機(jī)還是使用磁心和磁鼓、使用機(jī)器語(yǔ)言編程，內(nèi)存容量不大，如設(shè)有復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的容量4063m31號(hào)高爐的過(guò)程計(jì)算機(jī)僅為80K) ，因此給鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)極大的發(fā)展。這段期間建設(shè)廠礦大都以當(dāng)代最新技術(shù)來(lái)裝備，特別是引進(jìn)機(jī)組。此時(shí)新建和改建機(jī)組水平不等，因資金限制，有只設(shè)基礎(chǔ)自動(dòng)化，有包括過(guò)程自動(dòng)化，其中寶鋼最為先進(jìn)，二期工程（1991年2月結(jié)束）包括二高爐、燒結(jié)、焦?fàn)t和板帶熱連軋機(jī)等，其中二高爐除使用最新計(jì)算機(jī)外，還引進(jìn)8個(gè)數(shù)學(xué)模型，西門子供貨的板帶熱連軋機(jī)更包括生產(chǎn)控制級(jí)和分廠管理級(jí)的五級(jí)系統(tǒng)，2030mm板帶冷連軋機(jī)也是類似系統(tǒng)。其三期工程，包括容量4350m33號(hào)高爐、燒結(jié)、焦?fàn)t、二煉鋼（250噸轉(zhuǎn)爐兩個(gè)，1450mm板坯連鑄兩臺(tái)）、三煉鋼（電爐兩個(gè)，圓方坯連鑄）、1580mm板帶熱連軋機(jī)、1550mm和1420mm板帶冷連軋、高速線材等，其自動(dòng)化系統(tǒng)分為兩個(gè)層次，第一層次為工廠或車間包括基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化，第二層次為為公司信息管理層，各工廠的多級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)全公司光纖主干網(wǎng)與公司管理計(jì)算機(jī)相連。其他廠礦的自動(dòng)化工程大都白行設(shè)計(jì)只引進(jìn)不過(guò)關(guān)裝備或先進(jìn)技術(shù)如太鋼新建的4063m3高爐及燒結(jié)，除計(jì)算機(jī)系統(tǒng)引進(jìn)外，還從奧鋼聯(lián)引進(jìn)高爐專家系統(tǒng)及燒結(jié)機(jī)速模型等。
在此期間，主要技術(shù)特點(diǎn)是以高新技術(shù)為核心，包括：多級(jí)管控一體化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用，管理自動(dòng)化發(fā)展迅速，過(guò)程優(yōu)化數(shù)學(xué)模型與先進(jìn)控制、智能控制也得到重視，除了引進(jìn)外，國(guó)內(nèi)也研制和推廣國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)，如電力傳動(dòng)方面，已進(jìn)入交流變頻調(diào)速時(shí)代，除了由于國(guó)內(nèi)不生產(chǎn)的新一代可關(guān)斷的IGBT、IGCT等器件的新型交流變頻調(diào)速裝置以外，以國(guó)產(chǎn)的晶閘管組成的交直流變流器基本全部可國(guó)內(nèi)供貨，而且以國(guó)產(chǎn)的晶閘管組成的交交變頻裝置容量對(duì)軋機(jī)已完全可滿足，而且技術(shù)上有突破。使用進(jìn)口電力電子器件組成新一代的交流變頻調(diào)速也已研制成功，如冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院在863項(xiàng)目支持下，研制成功7500KW的IGCT變流器，完成了3600KW同步電機(jī)的工業(yè)試驗(yàn)。并研發(fā)電子控制器。自動(dòng)控制方面，除了使用經(jīng)典控制理論組成系統(tǒng)外，模糊控制得到更多應(yīng)用，特別是熱工過(guò)程的機(jī)組如燒結(jié)、高爐、加熱爐等，專家系統(tǒng)如高爐除了從芬蘭和奧鋼聯(lián)引進(jìn)多套外，國(guó)內(nèi)也分別在首鋼、馬鋼、石鋼、濟(jì)鋼、邯鋼等研制成功高爐冶煉專家系統(tǒng)；在檢測(cè)儀表方面，已進(jìn)入使用新技術(shù)，如超聲波、激光、微波等，甚至使用人造衛(wèi)星技術(shù)（如寶鋼引進(jìn)的鐵水運(yùn)輸動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)車輛定位），同樣，除引進(jìn)外國(guó)內(nèi)也研制了多種特殊儀表，如高爐微波料面高度計(jì)、熱軋鋼帶板形儀等，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
四、對(duì)策與建議
綜上所述，我國(guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展最大差距是嚴(yán)重依賴從國(guó)外引進(jìn)，今后任務(wù)和對(duì)策是：加強(qiáng)消化吸收和跟蹤國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、自主開(kāi)發(fā)和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)和裝備、逐步減少對(duì)引進(jìn)技術(shù)的依賴，為此需要首先要解決認(rèn)識(shí)問(wèn)題，再則著重解決兩大問(wèn)題：
(l)要解決認(rèn)識(shí)問(wèn)題。首先是與我國(guó)作為大國(guó)和如此大的鋼鐵產(chǎn)量以及自動(dòng)化需求量嚴(yán)重不相稱，據(jù)調(diào)查，對(duì)國(guó)外技術(shù)依賴程度，日本只6.6%，美國(guó)僅為1.6%，韓國(guó)也不過(guò)22%，而我國(guó)則超過(guò)50%，雖然當(dāng)今全球化時(shí)代，不要保護(hù)主義，也需要從國(guó)外引進(jìn)，但不能依賴程度如此之大；其次，自動(dòng)化裝備更是重大商機(jī)，如一臺(tái)一般配置加熱爐僅PLC需30多萬(wàn)元人民幣、一臺(tái)中型高爐(1000m3)200多萬(wàn)元、一臺(tái)150噸爐200多萬(wàn)元、一條小型棒材生產(chǎn)線100多萬(wàn)元，從芬蘭引進(jìn)高爐專家系統(tǒng)一套，僅軟件就超過(guò)80萬(wàn)美元；對(duì)于大型軋鋼工程則更驚人，如攀鋼1450帶鋼熱連軋自動(dòng)化工程，從意大利全套引進(jìn)1500萬(wàn)美元（其中硬件包括儀表、PLC、網(wǎng)絡(luò)及過(guò)程計(jì)算機(jī)500萬(wàn)美元、軟件及數(shù)學(xué)模型800萬(wàn)美元、人員費(fèi)用200萬(wàn)美元），如果國(guó)內(nèi)供貨，則只需2000萬(wàn)人民幣（其中硬件包括儀表、PLC 、網(wǎng)絡(luò)及過(guò)程計(jì)算機(jī)從國(guó)外引進(jìn)只需1100萬(wàn)人民幣、軟件及數(shù)學(xué)模型 900萬(wàn)人民幣）。目前鋼鐵公司在資金允許時(shí)，特別是重大大型機(jī)組大都希望引進(jìn)，主要原因之一是引進(jìn)裝備可靠、事故少，此外，許多國(guó)產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量不過(guò)關(guān)，不僅性能有差距，可靠性差，而且價(jià)格也不便宜，索賠制度也不完善，影響生產(chǎn)或開(kāi)工日期，制造商、研究開(kāi)發(fā)部門也有苦衷，面對(duì)這多方面原因，需要國(guó)家出面才能解決，需要有鼓勵(lì)政策和實(shí)際措施。
(2)為了解決自動(dòng)化的基礎(chǔ)裝備，即包括PLC、DCS、網(wǎng)絡(luò)、過(guò)程計(jì)算機(jī)、大規(guī)模集成電路、電力電子器件等生產(chǎn)，要組織電氣集團(tuán)公司。生產(chǎn)高性能PLC國(guó)內(nèi)也曾試過(guò)多種方法，如在大連某制造廠引進(jìn)西門子S5-115型PLC技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，但西門子一方面把過(guò)時(shí)的S5-115型PLC技術(shù)出售，一方面又推出更新型的PLC，當(dāng)然，應(yīng)用企業(yè)就希望使用性能更佳的PLC，而使國(guó)產(chǎn)PLC在競(jìng)爭(zhēng)中失敗。國(guó)內(nèi)也曾嘗試自行開(kāi)發(fā)，如冶金部自動(dòng)化研究所曾力圖以自己力量開(kāi)發(fā)PLC，但遇到S5系列PLC中有一個(gè)1500門陣列的大規(guī)模集成電路在經(jīng)費(fèi)問(wèn)題無(wú)法自行解決而停止，國(guó)家也曾組織DCS和高速網(wǎng)絡(luò)的攻關(guān)，但各研究院所因當(dāng)時(shí)政策是鼓勵(lì)創(chuàng)收的壓力，經(jīng)費(fèi)不足，試制的DJK型DCS從性能、價(jià)格和性能／價(jià)格很難滿足鋼鐵工業(yè)要求。在電力傳動(dòng)方面，電力電子器件生產(chǎn)，其中晶閘管已能生產(chǎn)了φ100mm晶閘管，但要研制如IGBT、IGCT等電力電子器件，就需要更多投入，一般單位很難達(dá)到?？v觀國(guó)外大都是電氣集團(tuán)公司的組織形式，如德國(guó)西門子、法國(guó)阿爾斯通、瑞典ABB、美國(guó)GE、日本日立、日本三菱等公司，這些公司都是有產(chǎn)品制造、產(chǎn)品應(yīng)用工程和精干的研究部門，由前兩者創(chuàng)收，然后按利潤(rùn)提一定百分比作為研究部門的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，開(kāi)發(fā)更多新技術(shù)、新產(chǎn)品，使公司在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，由于這些公司規(guī)模大、利潤(rùn)多，因而研發(fā)經(jīng)費(fèi)，足以支持開(kāi)發(fā)更多的先進(jìn)產(chǎn)品，反觀國(guó)內(nèi)電氣自動(dòng)化公司越來(lái)越多，分出來(lái)也越來(lái)越多，原因是自動(dòng)化系統(tǒng)或電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)效益大，如一個(gè)機(jī)組的自動(dòng)化工程僅硬件、應(yīng)用軟件成套供貨及調(diào)試投產(chǎn)，往往需數(shù)百萬(wàn)元，一套傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)也百萬(wàn)至上千萬(wàn)，而自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)并非難事，設(shè)計(jì)方法、軟件編制、調(diào)試等已越來(lái)越多人掌握并非難事，電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)主回路，外購(gòu)電子控制器和電力電子器件，然后組裝、調(diào)試等，也已越來(lái)越多人掌握，辦個(gè)組裝車間也非難事。但這樣一來(lái)人力就分散，難以有高水平，基礎(chǔ)工作如PLC、數(shù)字傳動(dòng)用的電子控制器和電力電子器件卻很少人研發(fā)和生產(chǎn)?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，只能由國(guó)家大力組織象西門子等公司類似的大型的電氣集團(tuán)公司，才足以有此財(cái)力和人力解決上述為題。當(dāng)然除大型電氣集團(tuán)公司外不排除還有一些較小或?qū)I(yè)公司和獨(dú)立的研究院所，德國(guó)、日本等均如是。此外，參照國(guó)外和國(guó)內(nèi)情況，業(yè)務(wù)劃分、生產(chǎn)范圍也有多種選擇，德國(guó)西門子、瑞典ABB、美國(guó)GE、日本日立、日本三菱等公司生產(chǎn)幾乎全部的高低壓電氣裝備、PLC、DCS、過(guò)程計(jì)算機(jī)及儀器儀表，而美國(guó)GE等公司雖也曾生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)但很快就放棄了，原因是認(rèn)為無(wú)法超過(guò)DEC公司，在我國(guó)，已是世界知名的計(jì)算機(jī)公司了，聯(lián)想公司生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)應(yīng)是輕而易舉。
(3)沒(méi)有研究開(kāi)發(fā)便沒(méi)有新技術(shù)來(lái)源，只能依賴引進(jìn)，為此應(yīng)加強(qiáng)研發(fā)工作，并需要有適當(dāng)?shù)慕M織機(jī)構(gòu)、方式以及相應(yīng)的政策。美、日、德等發(fā)達(dá)國(guó)家新型自動(dòng)化和電力裝備的研發(fā)主要由電氣集團(tuán)公司內(nèi)部進(jìn)行（對(duì)于最新的、方向性的也和獨(dú)立的研究院所、高校合作，專業(yè)性強(qiáng)的也往往由工廠先研發(fā)后轉(zhuǎn)移，如日本測(cè)量高爐砌體燒損的TDR法及裝置先由住友金屬公司開(kāi)發(fā)使用再由橫河電機(jī)公司生產(chǎn)，測(cè)量高爐料面溫度裝置則由新日鐵公司與NEC公司合作開(kāi)發(fā)），而自動(dòng)控制系統(tǒng)也大致如是，而數(shù)學(xué)模型因太專業(yè)而復(fù)雜得多，如德國(guó)西門子公司自行開(kāi)發(fā)軋鋼數(shù)學(xué)模型，但冶煉方面的數(shù)學(xué)模型則是鋼鐵公司或?qū)I(yè)公司開(kāi)發(fā)的，美、日也如此，如寶鋼一期工程從日本引進(jìn)的焦?fàn)t的數(shù)學(xué)模型是由新日鐵公司提供、三期工程是由日本關(guān)西化學(xué)公司提供，酒鋼焦?fàn)t的加熱模型是從德國(guó)OTTO公司引進(jìn)的。在奧地利則奧鋼聯(lián)提供從燒結(jié)開(kāi)始包括煉鐵、煉鋼、軋鋼以至能源的自動(dòng)化系統(tǒng)、質(zhì)量系統(tǒng)、全廠管理系統(tǒng)以及數(shù)學(xué)模型等技術(shù)，但自動(dòng)化裝備硬件則是外購(gòu)而組成系統(tǒng)，法國(guó)還有鋼鐵研究院(IRSID )，比利時(shí)也有冶金研究院(CRM)也進(jìn)行數(shù)學(xué)模型研究，如高爐的爐熱模型就是IRSID發(fā)表的，以后日本等也基本參考其思路。參照國(guó)外和國(guó)內(nèi)情況，由于國(guó)內(nèi)最近在國(guó)資委下已組成鋼研集團(tuán)公司（包括鋼鐵研究總院和冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院、高校協(xié)作發(fā)展下去，工廠是一支主要力量，日本鋼鐵公司大都設(shè)技術(shù)中心，內(nèi)設(shè)鋼鐵、設(shè)備、自動(dòng)化研究所作為主力，我國(guó)寶鋼等鋼鐵公司也大致如是，大都以強(qiáng)大的鋼鐵生產(chǎn)及巨大的利潤(rùn)為后盾，撥有充足經(jīng)費(fèi)，研究所專心研究只考核研究成績(jī)，沒(méi)有上交利潤(rùn)任務(wù)，這是值得參考的。組織形式?jīng)Q定后，還需有一系列政策和要注意的問(wèn)題，為此建議： ①上級(jí)對(duì)所屬單位考核方法要改進(jìn)。它是足以影響其方向和發(fā)展的，對(duì)于冠以研究的單位，應(yīng)看研究成果，過(guò)去我國(guó)制定的科學(xué)14條雖然時(shí)代變化，但其“出成果、出人材是根本任務(wù)”，不僅過(guò)去起了很大作用，而且今天仍是核心，不過(guò)要補(bǔ)充，應(yīng)加上成果轉(zhuǎn)化率及效益；②國(guó)家要提高科研投入。其實(shí)國(guó)家投入不少，也有專家評(píng)審委員會(huì)，問(wèn)題是投入分散、目標(biāo)（包括形成生產(chǎn)力）與要求以及經(jīng)費(fèi)使用尚需改進(jìn)，最好采用招標(biāo)制度，看效果而不是僅看單位名氣；③高級(jí)技術(shù)職稱和稱號(hào)（包括兩院院士）應(yīng)主要授予從事該工作的人員，不要終身制，工作調(diào)動(dòng)到其他崗位（如升遷到管理部門等），應(yīng)只作為經(jīng)歷不再保留，由其他人重新補(bǔ)缺；④要提高技術(shù)人員待遇、地位和使用方式，要改變過(guò)分重視行政級(jí)別的情況。在國(guó)外教授地位和待遇高無(wú)后顧之憂，教課后就可一頭扎進(jìn)試驗(yàn)室進(jìn)行研究，因此國(guó)外甚至包括無(wú)論從大陸或香港到國(guó)外的中國(guó)人有獲得洛貝爾獎(jiǎng)的、菲德?tīng)柂?jiǎng)或其他最高技術(shù)榮譽(yù)或獎(jiǎng)的，而在國(guó)內(nèi)至今還沒(méi)有獲得洛貝爾獎(jiǎng)的；原因之一是我們活動(dòng)多，其他時(shí)間消耗多，人的精力有限，因此很難有驚人創(chuàng)造；⑤研究隊(duì)伍要穩(wěn)定，研究目標(biāo)要有穩(wěn)定性。以日本富士公司、日立公司對(duì)專家系統(tǒng)等人工智能開(kāi)發(fā)工具研究為例，其研究所有一個(gè)約十人研究組，研制出的專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，一代一代改進(jìn)，不斷推出新型號(hào)新產(chǎn)品，而國(guó)內(nèi)到現(xiàn)在還投有一個(gè)國(guó)產(chǎn)的類似高性能的商品化產(chǎn)品，而使很多部門不得不高價(jià)進(jìn)口（如某公司以 8萬(wàn)美元購(gòu)買專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具），而國(guó)內(nèi)或者僅由博士生或碩士生作為生產(chǎn)實(shí)踐或論文進(jìn)行，或者雖由科研人員進(jìn)行，但達(dá)到某一目標(biāo)又改作其他專題等等原因而難以獲得能與外國(guó)同類產(chǎn)品相比。此外，對(duì)于高水平的成果與產(chǎn)品還需加大力量。
