第一篇：實現綜合自動化是氧化鋁工業(yè)的發(fā)展趨勢

實現綜合自動化是氧化鋁工業(yè)的發(fā)展趨勢

【本文作者龍鳳翔先生，沈陽鋁鎂設計研究院教授級高工】

關鍵詞：流程工業(yè) 綜合自動化 先進控制 氧化鋁工業(yè)

引言

流程工業(yè)是對生產過程為連續(xù)或半連續(xù)的工業(yè)企業(yè)的總稱。氧化鋁生產是連續(xù)過程，屬典型的流程工業(yè)。它不僅對流程中各工序本身有實現自動控制的需求，而且與其上下游工序的物流在質與量等方面都有直接的關聯，所以還必須從整個生產流程的全局，統籌對各工序的控制需求和信息交換需求進行優(yōu)化。

我國氧化鋁工業(yè)受資源限制，大多不能簡單地采用國外普遍應用的拜耳法工藝。因此，不能直接套用國外已成功應用的相關自控技術，更不可能依靠國外開發(fā)適合我國氧化鋁生產工藝的自控技術，而只能靠我們自己。

加入WTO后，我國鋁廠必須從氧化鋁的產量、質量、能耗、勞動生產率、經營成本、環(huán)境保護等方面提升其競爭力，實現自動化是重要途徑之一。但目前我國氧化鋁生產自動化水平較低，迫切需要采用工業(yè)自動化高新技術成果，提升我國氧化鋁生產的自動化水平。

一 現狀與差距

我國氧化鋁工業(yè)大部分以高鋁、高硅、低鐵、難溶出的一水硬鋁石為原料，采用堿石灰燒結法和混聯法工藝。與國外采用三水軟鋁石為原料的拜耳法工藝相比，不利于信號檢測和實現自動化。這主要因為工藝流程更為復雜(混聯法工藝中還有3處物流交叉)，對上下游工藝的銜接質量的要求更高，且能耗高、結疤嚴重，使自動檢測和控制的難度加大。

我國氧化鋁生產應用過程控制技術起步于20世紀80年代。近20年來，各廠已經做了大量的工作。在信號檢測方面，山東和鄭州鋁廠采用中子活化分析儀進行生料漿組分的在線分析；山西鋁廠采用從匈牙利引進的鋁酸鈉溶液在線分析儀對蒸發(fā)母液進行檢測；山東、中州鋁廠采用紅外測溫技術對大窯燒成帶溫度進行檢測；鄭州鋁廠采用攝像儀和溫度圖像分析技術，檢測大窯燒成帶溫度并了解結圈狀況；各廠均已大量采用放射線密度計、雷達物位計、超聲料位計、放射線料位計等非接觸式檢測儀表。在控制方面，通過采用DCS，對大窯、石灰爐、溶出、分解、蒸發(fā)、焙燒等主要工序實現了常規(guī)控制；PLC的應用較為普遍。在信息集成方面，鄭鋁和貴鋁已走出了一大步；采用拜耳法工藝的平果鋁廠，通過引進5家公司的自動化技術，已達到較高的自動化水平。

但是，與國外先進水平相比，目前我國氧化鋁廠在自動化方面仍存在較大的差距，這主要表現在以下3個方面：

(1)檢測水平亟待提高

由于氧化鋁生產流程中的很多檢測點具有高溫、高壓、易結疤、易磨損、強腐蝕等特點，要求某些在線儀表能在惡劣的使用環(huán)境下長期可靠地運行，其中有的參數測量可以通過引進儀表來解決，有的可以通過非接觸式測量儀表進行檢測，有的可以采用軟測量技術，如大窯燒成帶溫度、蒸發(fā)母液濃度等的檢測。對于那些早期建設的項目，很多儀表需要更新換代。有些在當時尚無法檢測的參數，如今已能實現。

現場總線技術在數字化、智能化、抗干擾、信息集成化等方面具有很大的優(yōu)勢，在國內化工、石油、鋼鐵、熱電等領域已有不少成功應用的先例，而在氧化鋁行業(yè)還未見其應用。

(2)DCS應用中尚未實現過程優(yōu)化

某些工序盡管采用了功能強大的DCS，但是應用軟件的開發(fā)水平還較低，一般只是按供貨廠家提供的軟件平臺完成組態(tài)和簡單的PID調節(jié)，實現常規(guī)監(jiān)控，談不上過程優(yōu)化，更談不上本工序與上下游工序的優(yōu)化銜接。因此迫切需要應用先進控制技術，對多變量強耦合系統開發(fā)數學模型，研制高水平的應用軟件。

(3)沒有建立全生產過程的執(zhí)行系統(MES)

目前國內氧化鋁廠雖在某些工序實現了自動控制，但多是自成系統，形成若干個自動化孤島。特別是不同工序采用不同廠家的主控設備時，受當時技術的局限，在參數控制和信息方面，“彼此不相往來”。與此同時，生產過程的信息管理，也僅限于本工序有限的信息，缺乏對整個生產流程實現物料控制、成本控制、質量控制、設備監(jiān)控等進行優(yōu)化調度和科學決策的信息基礎，更缺乏行之有效的分析手段。有的廠雖然從硬件角度講已經建成了MES系統，但因缺少基礎信息和分析手段，遠遠沒有二 實現綜合自動化所需的基本條件已經具備

目前，我國氧化鋁工業(yè)的產量、質量已成為制約生產發(fā)展的瓶頸；加入WTO后，我國的氧化鋁工業(yè)在成本方面也將成為突出問題。因此，當務之急是把氧化鋁生產綜合自動化提到重要位置，以提升我國氧化鋁工業(yè)的競爭力。

實現綜合自動化所需的硬件條件已經具備。無論是進口的還是國產的DCS，都能為綜合自動化提供可靠的硬件平臺。大部分檢測儀表都可以現購解決，不能直接檢測的參數還可以通過軟測量技術解決。與自動控制相配套的電氣設備如變頻調速裝置等都是成熟可靠的。

DCS的軟件平臺功能強大，各種應用軟件開發(fā)工具、網絡技術與設備都很完備，可隨意選擇。

剩下的問題就是采用先進控制策略開發(fā)高性能的應用軟件。對于先進控制，目前尚無準確完整的定義，但其特點和實際應用價值已為業(yè)內所矚目。

傳統的處理單變量的控制技術，不能滿足多變量強耦合的復雜過程對控制和優(yōu)化的要求。20世紀80年代末，以多變量預測控制與優(yōu)化控制為主要特征的先進控制技術，首先在石油、化工、鋼鐵等行業(yè)得到了廣泛應用。90年代，以多變量解耦、推斷控制和預估、多變量約束控制、預測控制、人工神經元網絡控制等先進控制技術為代表，實現了過程優(yōu)化控制；在此基礎上，將生產調度、計劃優(yōu)化、經營管理與決策納入進來，形成了綜合自動化。

與傳統的 PID控制不同，先進控制是一種基于模型和知識的控制策略，它以現代控制理論和人工智能為基礎，在常規(guī)控制之上建立動態(tài)協調約束控制，以適應實際生產過程的動態(tài)特性，如模型預測、推斷控制、智能控制、模糊控制、無模型自適應控制等。對于氧化鋁生產過程中的大時滯、多變量強耦合、被控變量與控制變量存在各種約束等工況，先進控制可以在該領域大顯身手，解決常規(guī)控制所無法解決的問題。

實施了過程控制軟件后，下一步就是在此基礎上建立計算機網絡，利用基礎信息建立相關的管理信息系統。該系統不僅具備常規(guī)的信息處理能力，還應該具備對整個生產過程和管理等的分析決策能力，這就形成了整個氧化鋁生產綜合自動化系統。

三 實施策略

實施綜合自動化的基本原則是“效益驅動”，指導方針是“先下后上、先易后難、重點突破”。

工作的出發(fā)點和落腳點，都應該是獲取最大的經濟效益，即解決目前存在的問題，使之在產量、質量、成本等方面，都能產生明顯的效果，這就是“效益驅動”?！跋认潞笊稀笔侵冈诮M成的綜合自動化計算機網絡拓撲結構中，應先從最下層的現場信號檢測開始，進而實施現場過程控制系統，使處于上層的生產執(zhí)行系統能夠獲取足夠的、可靠的、自動生成的基礎信息。否則MES成了空中樓閣，不能創(chuàng)造經濟效益?！跋纫缀箅y”是指在諸多現場控制子系統中，應根據本廠的實際基礎條件，選擇那些經過短期努力就能完成并見效的子項，先行實施，積累經驗，為以后攻克較難的子項奠定技術基礎?！爸攸c突破”是指那些在整個流程中卡脖子的重要工序，應盡早投入人力、物力進行攻關，使整個系統的效益更為明顯。

在實施生產自動化系統過程中，必將涉及到原有設備甚至局部系統的改造，如取消一些易結疤流程中的閥門，改為變頻調速系統；對于大型專用設備的故障檢測，需要安裝必要的傳感器或監(jiān)控裝置；增加對電、水、汽、壓縮空氣等計量的裝置，等等。在實施MES過程中，除實施好生產自動化系統之外，還必然涉及上下左右各部門之間的信息交換、管理與決策的優(yōu)化，甚至涉及到現有各部門的設置和職責。以上這些，都需要廠領導加以組織、協調、統籌運作。

四 結語

綜上所述，綜合自動化是提升我國氧化鋁工業(yè)競爭力的重要途徑。目前我國氧化鋁工業(yè)的自動化水平較低，亟待以先進控制技術實施改造。國家計委已批準在山西鋁廠實施“氧化鋁生產過程綜合自動化技術產業(yè)化示范工程”。相信，通過多方的密切合作，該項目定能取得成功，為推動氧化鋁工業(yè)的技術進步，為先進控制技術在我國氧化鋁工業(yè)中的推廣應用，起到示范作用。發(fā)揮其作用。

第二篇：工業(yè)自動化綜合課程設計內容

課程設計內容

一、課程設計的性質和目的

課程設計是完成教學計劃，達到電氣工程及其自動化專業(yè)工科本科學生培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)，是教學計劃中進行綜合訓練的重要實踐環(huán)節(jié)，是有助于培養(yǎng)應用性人才的一種教學形式，它將使學生在綜合運用所學知識，解決本專業(yè)方向的實際問題方面得到系統性的訓練。

課程設計的具體教學目標是使學生在以下幾個方面得到訓練和提高： 1．利用所學過的知識，初步分析PLC控制系統的能力；

2．綜合運用本專業(yè)方向所學知識，構成以PLC為核心，包括過程通道的專用計算機控制系統的能力；

3．PLC控制系統控制軟件的設計、編制與調試的能力； 4．PLC控制系統綜合調整及性能測試的能力； 5．設計結果分析、總結及撰寫技術報告的能力。

二、課程設計內容及學時分配 內容：

1．根據課程設計指導書（在選題里）的系統介紹，說明該系統的工作原理，并抽象畫出控制系統結構圖，根據被控對象的工作原理繪制其邏輯圖。

2．進行簡單的參數選擇分析。

3．對給定的PLC系統硬件，分析驗證選用的合理性。

4．實時控制軟件設計、編程與調試。編程語言可根據實際情況選用。5．PLC控制系統集成，包括系統各組成部件的正確連接、配線等； 6．PLC控制系統的調試。

7．撰寫課程設計的技術報告，應將課程設計全部分析、設計、調試的結果，進行系統的總結，分章節(jié)撰寫成文。報告中應書寫工整，圖表齊全，對調試結果應有分析說明。

三、課程設計教學基本要求

1．課程設計應按統一教學計劃安排進行，在教師指導下完成系統分析、構成、軟硬件調試及系統調整測試的工作。2．各學生應獨立完成系統分析和參數選擇以及軟件編程工作，并分別按每人編制的軟件進行系統調整和測試。在系統集成和調試時。

3．針對所選用的PLC控制系統，課程設計指導教師應為該系統編寫課程設計指導書。指導書應包含下述內容：

（1）課程設計的目的要求；

（2）所選用系統的工作原理、組成的概要介紹及已知的條件（如系統組成部件的型號、技術指標或給定的數學描述等）；

（3）系統的技術指標或設計要求；（4）課程設計的具體內容說明；（5）課程設計的具體進行步驟；

（6）對課程設計中關鍵內容的分析設計說明或舉例說明；（7）課程設計總結報告規(guī)范和要求；（8）主要的參考資料。

4．在課程設計的教學過程中，指導教師應分階段對學生完成的工作及所得結果進行檢查，只有正確完成本階段的工作方允許進行下階段的工作。

四、課程設計選題 智力搶答器的PLC控制

五、本課程設計與其它課程的聯系與分工

先修課程：自動控制原理、可編程控制器原理與應用

六、成績評定

從以下三個方面考核，采取五級評分制。

1、現場考核：考察學生分析問題的能力和軟件操作的熟練程度。

2、書面考核：考察課程設計報告的質量。

3、紀律考核：考察學生的組織紀律、出勤情況和工作態(tài)度等。

七、建議教材及教學參考書

［1］《可編程控制器原理及應用》.王庭有.國防工業(yè)出版社.2008 ［2］《可編程控制器原理及應用》．汪曉光、孫曉瑛．機械工業(yè)出版社．2001． ［3］《電氣控制與PLC應用》．張桂香.化學工業(yè)出版社．2003．

智力搶答器的控制要求：

（1）競賽搶答器能使6個隊同時參加競賽搶答。

（2）設定裁判隊為裁判臺，參賽隊伍為參賽臺。裁判臺設有音響和裁判燈，并設有開始按鈕SB0和復位按鈕SB7，參賽臺設有按鈕和燈，1-6號參賽臺分別對應按鈕SB1-SB6及燈EL1-EL6。

（3）比賽規(guī)則如下：出題后，各個隊伍搶答必須在裁判說出開始并按下按鈕SB0后十五秒內搶答，并由數碼管顯示時間。如果提前搶答，搶答器將發(fā)出違規(guī)信號。15S時間到，如無隊搶答，則搶答器給出時間已到信號，該題目作廢。在有隊伍搶答的情況下，搶答器發(fā)出搶答信號，數碼管開始計時顯示，并由數碼管顯示出搶答隊伍的隊號，搶答隊伍必須在30S內答完題目，如果30S內沒有答完，則做出超時處理。賽場還設有時間數碼顯示器和顯示搶答到隊伍的號數的數碼顯示器。（4）燈管與音響信號的意思如下：

音響叫+某臺燈亮，由某參賽隊正常搶答。音響叫+某臺燈亮+裁判臺燈亮，某參賽隊違規(guī)。音響叫+裁判臺燈亮，無人搶答或答題超時。

（5）在某一個題目結束后，裁判員按下裁判臺上的復位按鈕SB7，搶答器恢復原來的狀態(tài)，為下一輪搶答做好準備。

座位

裁判臺

參賽臺1

參賽臺2

參賽臺3

參賽臺4

參賽臺5

參賽臺6 按鈕

SB0，SB7

SB1

SB2

SB3

SB4

SB5

SB6 指示燈

BL0

BL1

BL2

BL3

BL4

BL5

BL6 音響

有

無

無

無

無

無

無 顯示器

兩個

無

無

無

無

無

無

第三篇：工業(yè)電氣自動化技術是利用自動化技術

工業(yè)電氣自動化技術是利用自動化技術、計算機技術及電子技術對生產機械和生產工藝過程實現自動控制的一門綜合技術。本專業(yè)強調自動化理論和生產實踐相結合，強電和弱電并重，計算機軟件和硬件兼顧，致力于培養(yǎng)工業(yè)生產第一線的自動化技術應用的高級技術人才。通過基礎理論課程和專業(yè)技術課程的學習及實踐環(huán)節(jié)的綜合訓練，使學生具有扎實的理論知識和較強的實踐動手能力。學生畢業(yè)后可從事工廠電氣控制設計、電力傳動系統、數字控制裝置等方面的設計、制造、安裝、調試、運行和維修等工作，也可從事工廠一般供電系統的設計和運行工作。

第四篇：自動化專業(yè)發(fā)展趨勢

1.自動化專業(yè)簡介

自動化是指裝置在無人干預的情況下按規(guī)定的程序或指令自動地進行操作或運行。廣義地講，自動化還包括模擬或在現人的智能活動。自動化技術廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、國防、科學研究、交通運輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務以及家庭等各方面。采用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴展、放大人的功能和創(chuàng)造新功能，極大地提高了勞動生產率，增強人類認識世界和改造世界的能力。因此自動化是一個國家或社會現代化水平的重要標志。

總的來說，自動化專業(yè)是一個口徑寬，適應面廣的專業(yè)，具有明顯的跨學科的特點，對實現我國工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術現代化，對迅速提升我國綜合國力具有重要和積極的作用。

2.自動化發(fā)展歷史

1946年，美國福特公司的機械工程師D.S.哈德最先提出“自動化”一詞，并用來描述發(fā)動機汽缸的自動傳送和加工的過程。

50年代，自動調節(jié)器和經典控制理論的發(fā)展，使自動化進入到以單變量自動調節(jié)系統為主的局部自動化階段。

60年代，隨著現代控制理論的出現和電子計算機的推廣應用，自動控制與信息處理結合起來，使自動化進入到生產過程的最優(yōu)控制與管理的綜合自動化階段。

70年代，自動化的對象變?yōu)榇笠?guī)模、復雜的工程和非工程系統，涉及許多用現代控制理論難以解決的問題。這些問題的研究，促進自動化的理論、方法和手段的革新，于是出現了大系統的系統控制和復雜系統的智能控制。

3.自動化技術展望

自動化技術發(fā)展至今應經達到了一個相當高的水平，然而它從未停下發(fā)展的腳步它的未來仍然在不斷地開拓者。展望自動化的未來，雖然不能完全預測出以后的自動化技術將會發(fā)展成什么樣，但是它的一些發(fā)展方向還是比較明確的。首先，機器人技術將會是自動化技術發(fā)展的前沿，從上個世紀機器人的產生，到如今，機器人的發(fā)展可謂日新月異，它已經成為先進制造業(yè)不可缺少的自動化裝備，它的應用不僅幫助人們解決了生產生活中的許多問題，也給人類帶來了更加方便、輕松的生活。在未來，智能機器人的發(fā)展將會更加迅猛，更加多元化，機器人也會應用于社會生活的各個方面。其次，自動化技術將會在虛擬現實技術中有所發(fā)展，虛擬現實具有多感知性、臨場感、交互性、自主性等特點，虛擬現實作為一種新興技術在未來有著很大的發(fā)展?jié)摿?，那么所應用的自動化技術也將得到長遠的發(fā)展。另外，航天和軍事將是自動化技術的一個發(fā)展方向，軍事技術和航天技術是一個國家綜合國力的一部分，也是各國相互競爭比較激烈的方面，特別是飛機、導彈、航天飛機技術，而這些裝置的發(fā)展都是需要以自動化技術來支撐的，可想而知在未來飛行器的自動化技術將是各國研究的重點。

當然除了這些方面以外，自動化技術還有很多的發(fā)展方向，例如智能交通的發(fā)展，智能建筑的發(fā)展，高速列車的發(fā)展等等，總之，未來的自動化技術將是多元化的，它的應用也將更加廣泛。

4.自動化專業(yè)的發(fā)展趨勢

介紹完自動化專業(yè)以及它的未來自動化技術的發(fā)展方向，那么我們就可以看到自動化專業(yè)在未來的發(fā)展趨勢了，也可以預測我們未來的就業(yè)前景。

由于20世紀下半葉，以信息技術為顯著特征的第四次科技革命浪潮沖擊著全球，對各國經濟的發(fā)展起著極大的推動作用。能否抓住這一難得的發(fā)展機遇，就決定了世界各國能否在未來的國際競爭中占有有利的地位。我國在改革開放這一大好形勢下，采取積極應對的態(tài)勢，迎接著這一挑戰(zhàn)。黨和國家領導人十分重視自動化技術對國民經濟的巨大作用，制訂出了相應的措施，加大對自動化專業(yè)教育的投資，在各高校紛紛設立實驗室，改善教學環(huán)境以培養(yǎng)出更多出色的專業(yè)人才。

與自動化專業(yè)就業(yè)領域相關聯的行業(yè)在近年來借助市場經濟的搞活和對外開放程度的加深，也獲得了飛速發(fā)展。民航、鐵路、金融、通信系統、稅務、海關等部門的自動化程度越來越高，科研院所、高科技公司也借助強大的人才優(yōu)勢，發(fā)展迅猛。未來隨著自動化技術應用領域的日益拓展，對這一專業(yè)人才的需求將會不斷增加，自動化專業(yè)的畢業(yè)生也將借助這一技術的廣泛應用而在社會生活的各個領域、經濟發(fā)展的各個環(huán)節(jié)找到發(fā)揮自己專長的理想位置。

我們可以看到自動化專業(yè)學生一直以來是社會急需的人才，因此就業(yè)領域也非

常的寬廣，比如高科技公司、科研院所、設計單位、大專院校、金融系統、通信系統、稅務、外貿、工商、鐵路、民航、海關、工礦企業(yè)及政府和科技部門等?？傮w來說畢業(yè)生可以從事以下職業(yè):自動化工程師——從事自動化系統的維護、優(yōu)化等工作； 自動化設計師—從事自動化系統的設計和開發(fā)； 軟件工程師—處理自動化系統中相關的軟件的設計和開發(fā)。還可以從事教學和相關的研究工作。近年的就業(yè)去向主要是在系統集成、計算機軟件硬件開發(fā)和通信等領域。而歷年來，自動化專業(yè)的畢業(yè)生的供求比例一直都保持在1∶10左右。

自動化是伴隨著自動化技術在社會生產、生活中的廣泛應用而興起的，展望新的世紀，隨著信息革命的興起和新經濟的沖擊，自動化專業(yè)必然會受到世界各國的更加重視。因為這一技術已從辦公自動化、工業(yè)自動化逐漸向家庭自動化發(fā)展，它與普通民眾的日常生活發(fā)生了千絲萬縷的聯系，更進一步的發(fā)展勢在必然！

第五篇：工業(yè)鋁型材發(fā)展趨勢

近年來，國內鋁冶煉擠鋁型材加工業(yè)呈現快速發(fā)展態(tài)勢。從世界角度來講我國是鋁型材尤其是建筑鋁型材加工的大國。整個建筑市場對鋁型材的需求還是在每年遞增，那些大中型流水線型材生產企業(yè)是這個市場最大的收益者。但整個鋁型材行業(yè)，未來一段時間我國鋁型材企業(yè)尤其是那些小型鋁材企業(yè)發(fā)展將會受到阻礙，倒閉或被大中型企業(yè)收購兼并都將不可避免。尚普咨詢建材行業(yè)分析師指出：未來，國內鋁材加工市場競爭將呈現四大特點：

一：相較于其他行業(yè)流水線型材的差異化程度比較小，所以未來鋁材行業(yè)市場主要競爭還是成本的競爭。

二：流水線型材廠商的規(guī)模化擴張趨勢，產業(yè)縱向一體化趨勢明顯加快，未來，一部分成長快速的優(yōu)質企業(yè)將會成為市場競爭的主導力量。

三，以規(guī)模、鋁板加工技術、品牌、管理和服務為主的企業(yè)綜合競爭能力日漸增長。

四：我國流水線型材企業(yè)國際市場的步伐將進一步的加快，尤其是一些沿海地區(qū)部分。已具有較好國際市場開拓基礎的大型企業(yè)，其鋁材出口或將有望得到快速增長。