Zusammenfassung: Ein verteiltes Steuerungssystem (DCS) mit einem KI-gestützten intelligenten Regler ermöglicht die präzise Temperaturregelung und die Erfassung von Parametern wie Temperatur, Druck, Durchflussrate, Verdrängung und Gewichtsverlust in einem Elektroofen. Dieses System wird in einem metallurgischen Leistungsmess- und Steuerungssystem eingesetzt. Es zeichnet sich durch zuverlässigen Betrieb, hohe Störfestigkeit und hohe Regelgenauigkeit aus. Schlüsselwörter: KI-gestützter intelligenter Regler, verteilte Steuerung, Temperaturregelung. Einleitung: Das Hochofen-Schmelzsystem ist ein komplexes Steuerungssystem, dessen Analyse kostspielig ist. Dieses System simuliert den Hochofen-Schmelzprozess und erfasst die Änderungen verschiedener Parameter wie Temperatur, Druck, Durchflussrate, Verdrängung und Gewichtsverlust während des Schmelzens. Ein großtechnisches Labor zur metallurgischen Leistungsmessung und -steuerung wurde eingerichtet, das auf Basis experimenteller Ergebnisse die Optimierung des Hochofen-Schmelzprozesses ermöglicht. Das System verwendet eine verteilte Steuerungsstruktur. Die präzise Vor-Ort-Regelung von Parametern wie der Temperatur wird durch KI-gestützte intelligente Instrumente von Xiamen Yudian realisiert. Die Prozesssteuerung, einschließlich Prozessumschaltung, analoger Messgrößen und Zeit-/Zählfunktionen, wird mittels einer SPS realisiert. Die zentrale Verwaltung erfolgt über einen Industrie-PC. Das KI-gestützte intelligente Messgerät nutzt das fortschrittliche AIBUS+-Kommunikationsprotokoll und unterstützt die RS485-Schnittstelle. Zusammen mit dem Modul EM-485B bildet es das Computerkommunikationssystem des Gesamtsystems und ermöglicht die zentrale Überwachung von Temperatur, Durchfluss, Druck und Weg über 19 Kanäle via RS-485-Schnittstelle. 1. Hardware-Zusammensetzung des Steuerungssystems Die Hauptsteuerungsobjekte des Gesamtsystems sind elf große Elektroöfen mit ihren Hilfseinrichtungen sowie die Gasaufbereitungs- und -detektionsanlage. Neben der präzisen Temperaturerfassung und -regelung muss das System auch die Lastabtragung, das Materialgewicht, den Gasdurchfluss, den Gasdruck und die Tropfenanzahl während des Schmelzprozesses erfassen. Diese Parameter werden primär vom KI-gestützten Messgerät vor Ort erfasst und digital an den Bus übertragen. Die Systemstruktur ist in Abbildung 1 dargestellt: 1.1 Auswahl des Regelungsverfahrens Das System implementiert hauptsächlich eine präzise Temperaturregelung. Das KI-gestützte Instrument verfügt über verschiedene Einstellmethoden, darunter Ein-/Aus-Steuerung, Standard-PID-Regler und KI-gestützte intelligente Anpassung (APID oder MPT). Für die meisten Elektroöfen wird die Standard-PID-Regelung verwendet, die die Anforderungen der Prozessbedingungen erfüllt. Benutzer können die Parameter M5, P und t einstellen, um die entsprechenden Parameter anzupassen und so eine benutzerdefinierte Einstellung zu erreichen. Bei speziellen Temperaturregelungssystemen ist der CF-Parameter auf Selbstoptimierung eingestellt. Der fortschrittliche KI-gestützte Regelalgorithmus zeichnet sich durch Selbstoptimierungs- und Selbstlernfunktionen aus und bietet hervorragende Regeleigenschaften ohne Überschwingen oder Unterschwingen. Die Regelungsergebnisse nach der Selbstoptimierung erfüllen im Allgemeinen die Prozessanforderungen. 1.2 Segmentierte Leistungsbegrenzungsmethode: Die meisten Öfen im System sind Widerstandsöfen, während einige Hochtemperaturöfen Siliziummolybdänstäbe als Heizmaterial verwenden und daher Abwärtstransformatoren benötigen. Bei niedrigen Temperaturen arbeiten diese Öfen nahezu kurzgeschlossen, da ihr Widerstand deutlich geringer ist als bei hohen Temperaturen. Ohne Leistungsbegrenzung wäre der Strom bei niedrigen Temperaturen deutlich höher als der Nennstrom. Durch Einstellen des CF-Parameters wird die segmentierte Leistungsbegrenzung des Instruments aktiviert. In diesem Modus ist die untere Grenze des Instrumentenausgangs nicht begrenzt, während oPL als oberer Grenzwert dient, wenn die Temperatur unter dem unteren Alarmwert LoAL liegt. Sobald die Temperatur den unteren Alarmwert überschreitet, ist oPH der obere Grenzwert. Dies bietet eine zweistufige Leistungsbegrenzungsfunktion und verhindert effektiv die Gefahr von Überstrom während der anfänglichen Aufheizphase. 1.3 Fehlersuche im Steuerungssystem: Bei einigen Elektroöfen kann zusätzlich zur Regelung und Erfassung der Ofentemperatur die Überwachung der Ofenwandtemperatur zur Berechnung der Temperaturgradientenverteilung während des Aufheizvorgangs die reine Zeitverzögerung des Regelobjekts reduzieren und somit die Regelungsleistung verbessern. Inkonsistente Anzeigen der Anfangstemperaturbedingungen für denselben Elektroofen können mithilfe von Sc korrigiert werden. Bei der Fehlersuche wurde für Elektroöfen mit einsegmentigen Heizkurven zunächst die Selbstoptimierungsfunktion des KI-Instruments berücksichtigt. Die zu optimierenden Parameter waren M5, P, t usw. Die Eigenschaften der einzelnen Heizsegmente waren im Wesentlichen gleich. Nach der Selbstoptimierung wurden zufriedenstellende Regelungsergebnisse erzielt, mit einer Regelgenauigkeit von unter ±1 °C bei konstanter Temperatur und einem maximalen Überschwingen von unter 2 °C. 2. Struktur und Funktionen der Regelungssystemsoftware Das System ist zweischichtig aufgebaut. Der übergeordnete Rechner ist eine industrielle Steuereinheit, die die zentrale Steuerung sowie die Datenerfassung und -verarbeitung realisiert. Der untergeordnete Rechner nutzt eine SPS und KI-gestützte Feldinstrumente zur digitalen und analogen Steuerung. Das System verfügt über manuelle und automatische Steuerungsmodi, die ein schnelles und nahtloses Umschalten ermöglichen. Die Steuerungsschnittstelle des Host-Rechners ist in Abbildung 2 dargestellt. Sie implementiert im Wesentlichen folgende Funktionen: 2.1 Mensch-Maschine-Interaktion Die Hauptüberwachungsschnittstelle des Systems zeigt die aktuelle Konfiguration und den Online-Status jedes virtuellen Geräts an. Echtzeitdaten werden dynamisch aktualisiert und in verschiedenen Formaten, wie z. B. detaillierte Daten und Extremwerte, angezeigt. Echtzeitkurven für verschiedene Parameter (Temperatur, Durchflussrate usw.) werden dargestellt. Die Steuerung verschiedener Schalter vor Ort ist über die Schnittstelle möglich. Historische Daten können abgefragt, Excel-Berichte generiert und Systemalarmstatus sowie Parametereinstellungen für KI-gestützte Instrumente abgerufen werden. 2.2 Datenbankverwaltung: Verwaltung verschiedener Echtzeit- und historischer Daten, Datenspeicherung und Import in Excel werden durchgeführt. 2.3 Benutzer- und Systemverwaltung: Das System umfasst Systemadministratoren, Bediener und Sicherheitsbeauftragte mit jeweils unterschiedlichen Zugriffsrechten. Abtastfrequenz, Echtzeit-Aktualisierungsintervall und Alarmmethoden werden entsprechend den Systemanforderungen verwaltet. 3. Fazit: Dieses System wurde erfolgreich im Stahlwerk Shaoguan in der Provinz Guangdong implementiert. Es arbeitet sicher und zuverlässig. Das verteilte Steuerungssystem, bestehend aus KI-gestützter Steuerung, SPS und Industrie-PC, zeichnet sich durch hohe Störfestigkeit und Regelgenauigkeit aus und erfüllt die vielfältigen Anforderungen an die Regelungsleistung unter den Prozessbedingungen.