宝钢炼钢、连铸自动化技术研发的回顾与展望

——从控制模型到管理优化模型

  

摘 要  本文较为详细地介绍了宝钢近年来在炼钢、连铸控制技术的研发和应用情况。主要
涉及宝钢研究院自动化所等单位在复杂控制策略(模型)方面的工作，覆盖了多级计算机
控制系统的各层面，如基础自动控制、过程控制和生产计划等。
关键词  炼钢一连铸、模型、自动控制、优化
1  概述
1．1 技术概述
    人们常把材料、工艺、装备和自动化看作现代冶金工业的支柱。现代钢铁工业已形成了
多级的计算机控制与管理系统，通常把这个庞大、复杂的计算机系统分为 L1(基础自动化)、
L2(过程控制计算机)、L3(区域管理机)和 L4(全厂管理计算机)。从控制角度看，所有的计算
机系统都有两大功能：应用业务或信息处理和复杂控制策略两部分。本文主要介绍宝钢研
究院自动化所数年来在炼钢、连铸计算机系统各层面的复杂控制策略的研发和应用情况。

“

行业内往往习惯把这些复杂控制策略称之为 模型"，本文的模型就是指复杂的控制和管
理策略。当然，所有的工作都是系统性和以在线应用为目的的。
    现代冶金工业全线都处在 L2 过程计算机的控制下工作，L2 过程机主要控制单一工位
装备的生产操作，如转炉、连铸机、加热炉、轧机等。从控制的角度看，L2 计算机控制系统

“

”

的核心技术就是所谓的 模型 。它是集工艺材料、控制、数学、软件等学科于一体的技术，
因此从这个意义上说，模型就是含有复杂数理关系的软件。按照这个定义，L1 的计算机
系统中也有不少模型，如轧机的板形控制、AGC 厚度控制等。近年随着计算机软硬件、通
讯等技术的迅猛发展，在冶金工业的一些工艺段上，L1 与 L2 的功能有互相融合的趋势。

目前，L3 与 L4 也有集成在一个大型计算机系统中的趋势。L3 常常用于解决整个大工

艺段的生产组织管理，如炼钢厂(包括炼钢、精炼、连铸工序和生产设备)、热轧厂、冷轧厂
等。而 L4 则通常指全厂的管理计算机，它除了一般的财务人事等功能外，还有质量设计、
合同处理、生产设计等覆盖全厂生产的重要功能。从应用和模型的角度来分，他们和 L2 计
算机类似，都含有应用和模型两部分。但 L3 以上计算机处理了大量的管理功能，在二者
的比重和变化的程度上有一定区别。如 L1 的模型只和某特定机电设备有关，可能投产后
就基本不变。L2 模型因为和工艺相关就有调整的要求。L3 以上模型的调整则会更频繁些。
因此，L3 以上模型的研发需要适应这种要求，确保模型和应用系统的有效连接以及在一
定程度上满足管理的变化。
1．2  

    

宝钢研发概况

    宝钢从 80 年代到 90 年代初期完成了一个完整的现代钢铁联合体的建造，与此同时建
立了一个完整的多级计算机控制系统。在建造时期内，国际上已基本完成了冶金过程控制
(L2 级)基于模型的控制。因此，宝钢全线引进了先进的 L2 过程控制模型。从 90 年代中期
开始，以二期和三期工程为目标，宝钢开始了比较系统的 L2 模型自主研发，并于 1998
年前后首先在炼钢过程控制模型取得突破，逐步形成了非常强的研发和工程应用能力。该
技术能力的形成，促进了宝钢全线 L2 模型的自主开发，并先后在连铸、冷轧、热轧形成了
自主的成套控制模型技术。目前，宝钢已基本不引进熟悉工艺的 L2 模型。有关 L1～L2 的
详细研发情
况及其相关技术可参考

［1～6］

。

    图 1 表示的是宝钢研究院自动化所经过近十年形成的 L1～L4 模型技术成果和能力。其
中纵坐标表示控制系统的层级，横坐标表示工艺段(见图中部的工艺名称)，如转炉等。由
图可知，宝钢研究院自动化所在炼钢、连铸、热轧和冷轧的 L2 模型方面有较多的成果和技