引  言
        在現(xiàn)代大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，分析檢測系統(tǒng)已成為生產(chǎn)過程質(zhì)量控制與管理，企業(yè)經(jīng)營銷售活動(dòng)不可缺少的重要組成部分。從進(jìn)廠原料質(zhì)量把關(guān)，中間產(chǎn)品監(jiān)控，成品檢驗(yàn)判定，到售后質(zhì)量異議處理，分析檢測起著企業(yè)眼睛的作用。隨著當(dāng)今鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的大型化、現(xiàn)代化、生產(chǎn)過程越來越高速化、連續(xù)化、自動(dòng)化，分析檢測系統(tǒng)的配備除滿足分析檢測的準(zhǔn)確性外，還要求具備適時(shí)性、快速性[1]。傳統(tǒng)的分析檢測方法已無法適應(yīng)生產(chǎn)的快節(jié)奏，提高鋼鐵分析檢測的自動(dòng)化水平已成為當(dāng)今世界先進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)必不可少的手段。國外先進(jìn)企業(yè)在這方面投入大量資力，在盡量采用高精度、高穩(wěn)定、快速化、自動(dòng)化的光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)一體化大型精密儀器的同時(shí)，在整個(gè)分析檢測流程的每個(gè)環(huán)節(jié)都不惜重金大量配備自動(dòng)化儀器和采樣、制樣裝置。 
         1、樣品實(shí)物流過程自動(dòng)化　　　　　　　　 
　　實(shí)物流過程是指被分析檢測的對(duì)象既試樣的流轉(zhuǎn)過程。一般有以下幾個(gè)主要過程：　　　　　　　　 
　　1)原料進(jìn)廠的樣品采集、制樣和傳送，如礦石、精粉試樣流轉(zhuǎn)；
　　2)中間產(chǎn)品的樣品采集、制樣和傳送，如燒結(jié)礦、鐵水、鋼水、鋼坯料試樣流轉(zhuǎn)；
　　3)成品的樣品采集、制樣和傳送，既成品鋼材試樣的流轉(zhuǎn)。　　　　　　　　 
　　樣品從被采集開始，經(jīng)過加工制成適應(yīng)于某種分析檢測方法的試樣，到最終被送至某類儀器分析檢測，始終是一種實(shí)物形態(tài)。一方面，實(shí)物本身在流轉(zhuǎn)過程中應(yīng)該一直具有其代表性，才能保證分析檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性；另一方面，流轉(zhuǎn)過程還應(yīng)該滿足快速性以保證工藝上對(duì)分析檢測數(shù)據(jù)的適時(shí)性要求。而傳統(tǒng)的“人工取樣，肩挑步送”的實(shí)物流過程隨意性大、周期長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝和管理的要求，因此，實(shí)物流過程自動(dòng)化水平的提高是分析檢測系統(tǒng)提高準(zhǔn)確性最基本的要求，也是其提高快速性最關(guān)鍵的手段。　　　　　　　　 
　　目前，先進(jìn)的試樣自動(dòng)采集、自動(dòng)制樣、自動(dòng)傳送的裝置大都采用機(jī)電一體化技術(shù)，為保證可靠性、穩(wěn)定性和快速性，較高檔的裝置還配備了PLC控制系統(tǒng)、液壓氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、光電或超聲波位置檢測系統(tǒng)、計(jì)量儀表系統(tǒng)、CRT監(jiān)視系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)通信與管理系統(tǒng)等。典型裝置有汽車、火車自動(dòng)采樣裝置、光譜試樣全自動(dòng)磨樣裝置、風(fēng)動(dòng)送樣裝置等。這些裝置的采用，無疑使分析檢測實(shí)物流過程自動(dòng)化水平得以有效提高。　　　　　　　　 
　　樣品實(shí)物流過程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，可大大降低操作者勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人為差錯(cuò)，縮短分析檢測周期。　　
　　2、分析檢測過程自動(dòng)化　　　　　　　　 
　　2.1、儀器化分析檢測與自動(dòng)化　　　　　　　　 
　　分析檢測過程是指具體使用某種分析檢測方法對(duì)實(shí)物試樣進(jìn)行分析檢測并獲得結(jié)果數(shù)據(jù)的過程。傳統(tǒng)的鋼鐵分析檢測過程，是以手工化學(xué)分析“濕法分析”方法為主的。這種分析方法過程長、強(qiáng)度高、功能單一、穩(wěn)定性差、人為誤差大。要在這種分析方法的基礎(chǔ)上通過裝置改進(jìn)達(dá)到實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化目的是很困難的，雖然以往也有不少提高自動(dòng)化分析程度的裝置如多元素聯(lián)測快速分析儀等面市，但這類儀器仍是基于化學(xué)反應(yīng)的改進(jìn)，不能使鋼鐵分析檢測過程自動(dòng)化得到根本改觀。　　　　　　　　 
　　近十多年來，國內(nèi)大多數(shù)大型鋼鐵企業(yè)通過引進(jìn)國外先進(jìn)儀器迅速提高了分析檢測的自動(dòng)化程度。在企業(yè)鋼鐵主體生產(chǎn)體系，通常采用光電直讀光譜儀，X熒光光譜儀這兩類儀器，實(shí)現(xiàn)儀器化分析改進(jìn)。這類儀器是利用物理電能激發(fā)，使試樣中不同化學(xué)元素原子發(fā)生能級(jí)躍遷而產(chǎn)生不同光譜，并使其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行定量檢測的大型精密儀器。　　　　　　　　 
　　儀器化分析方法在鋼鐵分析檢測中的應(yīng)用，簡化了試樣備制過程（鋼鐵試樣的備制只需簡單的表面拋光加工），取消了手工分析方法過程中的試樣粉碎、酸溶加熱分解、化學(xué)反應(yīng)、比色分析、人工讀數(shù)等繁雜流程。目前，光電直讀光譜儀已成為鋼樣化學(xué)成分分析的首選儀器，X熒光光譜分析儀則是生鐵和其它礦類樣化學(xué)成分分析的首選儀器。它的應(yīng)用是很成功的。一方面，這類儀器具有選擇性好、靈敏度高、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了其分析檢測的核心功能；另一方面，這類大型精密儀器的設(shè)計(jì)制造從一開始就是本著高精度、高穩(wěn)定、快速化、自動(dòng)化、多功能整體優(yōu)化原則進(jìn)行的[2]，從分析檢測過程自動(dòng)化的角度來看，這類儀器集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)等方面的最新技術(shù)于一體，具有相當(dāng)精密的物理與幾何光學(xué)系統(tǒng)，精密機(jī)械系統(tǒng)，電子傳感測量系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)處理及人機(jī)界面系統(tǒng)，是一種近乎完美的自動(dòng)化分析檢測裝置。其多通道多元素同時(shí)分析檢測的快速化特點(diǎn)，多用途可擴(kuò)展的配置方式，以及多功能計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)技術(shù)，使分析檢測過程自動(dòng)化的提高易于實(shí)施
　　2. 2、分析檢測模式與自動(dòng)化　　　　　　　　 
　　鋼鐵生產(chǎn)作為一種流程工業(yè)，規(guī)模大、覆蓋面廣、效益高。產(chǎn)品質(zhì)量控制是系統(tǒng)主控目標(biāo)之一，分析檢測過程的模式也必須適應(yīng)這種流程工業(yè)的特點(diǎn)而不同于一般的實(shí)驗(yàn)室分析檢測過程模式。因此，如何在特定的分析檢測模式下提高自動(dòng)化水平，是值得探討的問題。
　　目前，國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)在主體生產(chǎn)體系中普遍采用3種分析檢測模式，既離線分析、臨線分析和在線分析模式。3種分析檢測模式各有所長。　　　　　　　　 
　　離線分析。是一種分析檢測儀器遠(yuǎn)離現(xiàn)場的一種集中分析模式，往往一臺(tái)儀器可擔(dān)負(fù)多個(gè)工序點(diǎn)產(chǎn)品的分析檢測任務(wù)，可以充分發(fā)揮大型精密儀器的運(yùn)行效率，且儀器遠(yuǎn)離環(huán)境惡劣生產(chǎn)現(xiàn)場能夠保證較高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，主要矛盾是如何提高試樣傳送速度以保證時(shí)效性的問題。這種模式下主要通過裝備可靠的遠(yuǎn)程送樣系統(tǒng)（如風(fēng)動(dòng)送樣裝置）和遠(yuǎn)程報(bào)數(shù)系統(tǒng)（如計(jì)算機(jī)儀器通信自動(dòng)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程專線調(diào)制解調(diào)器或聯(lián)網(wǎng)報(bào)數(shù)系統(tǒng)）來提高自動(dòng)化程度。　　　　　　　　 
　　臨線分析。是一種分析檢測儀器緊臨生產(chǎn)現(xiàn)場（如煉鋼平臺(tái)）的專項(xiàng)單點(diǎn)分析模式。要求儀器具備較好的抗干擾、抗震、防塵、抗溫度變化性能。 　　　　　　　　 
　　在這種模式下，應(yīng)盡量改善機(jī)房條件如裝備封閉式機(jī)房或集裝箱式機(jī)房，并通過裝備全自動(dòng)制樣設(shè)備（PLC控制的機(jī)械手系統(tǒng)）及計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集與報(bào)數(shù)系統(tǒng)來提高其自動(dòng)化程度。　　　　　　　　 
　　在線分析。是一種分析檢測儀器的部分元器件（如傳感器或探頭）或整機(jī)位于生產(chǎn)流程線上，并與被測對(duì)象直接或間接接觸的一種連續(xù)單點(diǎn)分析模式。一般稱這類儀器為過程分析儀器（process analyzer）[2]。在線分析是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制的必要手段，也是生產(chǎn)過程自動(dòng)化的理想手段。但由于鋼鐵分析檢測過程中被檢測對(duì)象的復(fù)雜性與采樣技術(shù)上的困難性以及高靈敏、高可靠等方面的要求，這種分析模式在鋼鐵主體生產(chǎn)過程中應(yīng)用較少，僅在個(gè)別場合使用，如TC氧槍探頭用于鋼水溫度、碳氧成分含量測定、質(zhì)譜儀用于煉鋼爐煙氣成分分析。[2~3] 
　　然而，鋼鐵分析檢測的在線分析隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展，必將取得突破性進(jìn)展。　　　　　　　 
　　3、信息流過程自動(dòng)化　　　　　　　　 
　　鋼鐵分析檢測的主要目的是傳遞鋼鐵產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量信息，便于指導(dǎo)生產(chǎn)，控制質(zhì)量。這里所指的信息流過程，是指分析檢測得到的結(jié)果數(shù)據(jù)從分析檢測儀器處到達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場需求者處或其它部門的過程。　　　　　　　　 
　　在鋼鐵生產(chǎn)現(xiàn)場，對(duì)鋼鐵冶煉成分信息需求是有很強(qiáng)的時(shí)效性的。特別是煉鋼爐前，要求中間冶煉鋼水成分從試樣送出至得到分析檢測的結(jié)果數(shù)據(jù)的周期控制在3min以內(nèi)，煉鐵>煉鐵高爐、燒結(jié)機(jī)爐前對(duì)產(chǎn)品成分的實(shí)時(shí)掌握也有相應(yīng)的周期要求。傳統(tǒng)的報(bào)數(shù)是通過電話通告或人工報(bào)告單傳送的方式進(jìn)行的，前者容易出差錯(cuò)，后者滿足不了及時(shí)性要求。因此，如何通過遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)數(shù)的方式提高分析檢測數(shù)據(jù)報(bào)出的速度和準(zhǔn)確性，幾乎自然地成了大型鋼鐵企業(yè)要解決的問題。在這一前提下，各種遠(yuǎn)程報(bào)數(shù)裝置應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)際上就是通過采用這種裝置，實(shí)現(xiàn)分析檢測數(shù)據(jù)信息流過程的自動(dòng)化。　　　　　　　　 
　　3. 1、分析檢測數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程報(bào)數(shù)裝置的發(fā)展概況　　　　　　　　 
　　國內(nèi)分析檢測數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程報(bào)數(shù)裝置的經(jīng)歷了從手動(dòng)到自動(dòng)的過程，大體出現(xiàn)了以下幾代傳送方式的產(chǎn)品：　　　　　　　　 
　　(1) 手動(dòng)撥碼數(shù)據(jù)輸出→多芯電纜傳送→現(xiàn)場燈泡或LED發(fā)光二極管顯示；　　 
　　(2) 手工書寫報(bào)單數(shù)據(jù)→攝象頭成象，同芯電纜圖象信號(hào)傳輸→現(xiàn)場電視CRT顯示；
　　(3) 儀器串口自動(dòng)數(shù)據(jù)輸出→雙芯電纜傳輸→現(xiàn)場串行打印機(jī)打印；
　　(4) 儀器串口自動(dòng)數(shù)據(jù)輸出→計(jì)算機(jī)串口自動(dòng)數(shù)據(jù)采集，專線或無線modem傳送→現(xiàn)場計(jì)算機(jī)接收，計(jì)算機(jī)CRT顯示；
　　(5) 儀器聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)輸出→計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線傳輸→網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫接收→現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)工作站CRT顯示。　　　　　　　　 
　　目前，國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)開始采用上述(4)、(5)方式。　　　　　　　　 
　　3. 2、分析儀器檢測數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集　　　　　　　　 
　　實(shí)現(xiàn)報(bào)數(shù)自動(dòng)化首先必須實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器結(jié)果的自動(dòng)采集。近年來，國外引進(jìn)的先進(jìn)大型精密儀器，基本上都具有計(jì)算機(jī)RS232串行接口數(shù)據(jù)輸出的功能，有的還具有直接聯(lián)網(wǎng)功能。