學(xué)科前沿系列講座

（三）自動(dòng)化學(xué)院(xuéyuàn)

陳慶偉教授第一頁(yè)，共56頁(yè)。提綱流程工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制(kòngzhì)與管理流程流程工業(yè)智能綜合自動(dòng)化系統(tǒng)流程工業(yè)選礦生產(chǎn)過(guò)程的工程應(yīng)用流程工業(yè)自動(dòng)化面臨的重大任務(wù)流程工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀分析流程工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的主要目標(biāo)流程工業(yè)自動(dòng)化主要的研究方向流程工業(yè)自動(dòng)化今后的推進(jìn)任務(wù)第二頁(yè)，共56頁(yè)。流程工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，工業(yè)產(chǎn)值占全國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值的66％鋼產(chǎn)量連續(xù)9年世界第一氧化鋁、鎂、稀土等產(chǎn)量世界第一流程工業(yè)面臨的突出問(wèn)題是能耗高，資源消耗大單位能耗高出先進(jìn)國(guó)家30％以上需要通過(guò)(tōngguò)優(yōu)化控制實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)節(jié)能、降耗一、生產(chǎn)過(guò)程控制(kòngzhì)與管理流程第三頁(yè)，共56頁(yè)。調(diào)度部工藝技術(shù)部過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)備(shèbèi)起停順序工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)量(chǎnliàng)質(zhì)量(zhìliàng)成本利潤(rùn)生產(chǎn)計(jì)劃部控制回路設(shè)定值（工藝參數(shù)、給料量）產(chǎn)量、能源、成本、設(shè)備檢修及運(yùn)行、原料、質(zhì)量作業(yè)計(jì)劃：原料、能源、設(shè)備（運(yùn)行、檢修）、產(chǎn)量作業(yè)班資源供應(yīng)系統(tǒng)水、煤、電、氣、原料

操作員操作員經(jīng)營(yíng)決策部質(zhì)量(產(chǎn)品質(zhì)量)成本（生產(chǎn)成本）產(chǎn)量生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)資源調(diào)配生產(chǎn)過(guò)程管理部質(zhì)量、能源、成本、設(shè)備（運(yùn)行、檢修）綜合生產(chǎn)指標(biāo)生產(chǎn)計(jì)劃作業(yè)計(jì)劃作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工藝指標(biāo)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)一、

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制與管理流程生產(chǎn)指令

生產(chǎn)過(guò)程管理與控制流程圖第四頁(yè)，共56頁(yè)。早期生產(chǎn)過(guò)程操作(cāozuò)與控制實(shí)施中主要由人來(lái)完成，造成金字塔式管理結(jié)構(gòu)關(guān)鍵問(wèn)題是如何(rúhé)構(gòu)建綜合自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)扁平化管理和綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化金字塔式管理(guǎnlǐ)結(jié)構(gòu)第五頁(yè)，共56頁(yè)。二、智能(zhìnénɡ)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)集成支撐系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS）綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能綜合自動(dòng)化系統(tǒng)由企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、生產(chǎn)過(guò)程(guòchéng)控制系統(tǒng)（PCS）、綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)和集成支撐系統(tǒng)組成智能(zhìnénɡ)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第六頁(yè)，共56頁(yè)。ERP、MES和PCS的主要功能:將綜合生產(chǎn)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)計(jì)劃，作業(yè)計(jì)劃轉(zhuǎn)化為作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)指令，由操作(cāozuò)者去操作(cāozuò)和控制生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度部過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)備(shèbèi)起停順序工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)(shēngchǎn)計(jì)劃部產(chǎn)量、能源、成本、設(shè)備檢修及運(yùn)行、原料、質(zhì)量作業(yè)計(jì)劃：原料、能源、設(shè)備（運(yùn)行、檢修）、產(chǎn)量作業(yè)班資源供應(yīng)系統(tǒng)水、煤、電、氣、原料

操作員生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)資源調(diào)配生產(chǎn)過(guò)程管理部質(zhì)量、能源、成本、設(shè)備（運(yùn)行、檢修）ERPMESPCS綜合生產(chǎn)指標(biāo)生產(chǎn)計(jì)劃作業(yè)計(jì)劃作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)指令產(chǎn)量質(zhì)量成本利潤(rùn)經(jīng)營(yíng)決策部第七頁(yè)，共56頁(yè)。綜合(zōnghé)生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化工藝(gōngyì)指標(biāo)優(yōu)化調(diào)度部工藝技術(shù)部過(guò)程控制系統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)(shēngchǎn)計(jì)劃部控制回路設(shè)定值（工藝參數(shù)、給料量）產(chǎn)量、能源、成本、設(shè)備檢修及運(yùn)行、原料、質(zhì)量作業(yè)計(jì)劃：原料、能源、設(shè)備（運(yùn)行、檢修）、產(chǎn)量作業(yè)班操作員操作員質(zhì)量(產(chǎn)品質(zhì)量)成本（生產(chǎn)成本）產(chǎn)量生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)過(guò)程控制綜合生產(chǎn)指標(biāo)生產(chǎn)計(jì)劃作業(yè)計(jì)劃工藝指標(biāo)優(yōu)化設(shè)定值產(chǎn)量

質(zhì)量成本利潤(rùn)經(jīng)營(yíng)決策部

綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)由綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)、工藝指標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)和過(guò)程控制子系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)組成第八頁(yè)，共56頁(yè)?；旌现悄軆?yōu)化控制(kòngzhì)方法將智能行為和常規(guī)控制(kòngzhì)方法相結(jié)合，提出混合智能優(yōu)化控制(kòngzhì)方法該方法由綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化、工藝指標(biāo)優(yōu)化和智能過(guò)程控制(kòngzhì)三層組成混合(hùnhé)智能優(yōu)化控制方法結(jié)構(gòu)圖第九頁(yè)，共56頁(yè)。綜合生產(chǎn)指標(biāo)智能(zhìnénɡ)優(yōu)化由工藝指標(biāo)設(shè)定模型、綜合生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)報(bào)模型、統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（SPC）、預(yù)報(bào)分析、反饋分析與調(diào)整組成將建模與控制相集成，預(yù)測(cè)與反饋相結(jié)合，智能方法與已有優(yōu)化方法相結(jié)合提出綜合生產(chǎn)指標(biāo)智能優(yōu)化和工藝(gōngyì)指標(biāo)智能優(yōu)化控制方法綜合(zōnghé)生產(chǎn)指標(biāo)智能優(yōu)化方法結(jié)構(gòu)圖第十頁(yè)，共56頁(yè)。工藝(gōngyì)指標(biāo)智能優(yōu)化控制方法工藝指標(biāo)智能(zhìnénɡ)優(yōu)化控制方法由控制回路設(shè)定模型、工藝指標(biāo)預(yù)測(cè)模型、統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（SPC）、反饋補(bǔ)償器合前饋補(bǔ)償器組成工藝指標(biāo)智能優(yōu)化控制(kòngzhì)方法結(jié)構(gòu)圖第十一頁(yè)，共56頁(yè)。赤鐵礦選礦生產(chǎn)過(guò)程描述酒鋼選礦廠介紹甘肅酒鋼選礦廠是酒泉鋼鐵（集團(tuán)）公司的原料(yuánliào)---鐵精礦的生產(chǎn)廠年處理鐵礦石一期500萬(wàn)噸，二期300萬(wàn)噸礦石含鐵品位33%三、選礦生產(chǎn)(shēngchǎn)過(guò)程的工程應(yīng)用第十二頁(yè)，共56頁(yè)。工藝流程(ɡōnɡyìliúchénɡ)圖鐵礦選礦(xuǎnkuàng)生產(chǎn)過(guò)程流程圖第十三頁(yè)，共56頁(yè)。選礦生產(chǎn)的主要過(guò)程礦石處理 輸入:原礦石 設(shè)備:振動(dòng)篩,皮帶運(yùn)輸與卷?yè)P(yáng)系統(tǒng) 輸出:粉礦和塊礦豎爐焙燒 輸入:塊礦 設(shè)備:豎爐,干選機(jī),磁滑輪 輸出:有用(yǒuyònɡ)礦石和廢石磨礦 輸入:粉礦和有用(yǒuyònɡ)礦石 設(shè)備:球磨機(jī),螺旋分級(jí)機(jī),水力旋流器 輸出:礦漿第十四頁(yè)，共56頁(yè)。磁選 輸入:礦漿 設(shè)備:強(qiáng)磁機(jī)、弱磁機(jī)、脫水(tuōshuǐ)槽 輸出:磁選精礦和尾礦精礦生產(chǎn) 輸入:強(qiáng)磁選精礦和脫水(tuōshuǐ)精礦 設(shè)備:精礦濃縮大井 輸出:濃縮精礦尾礦處理 輸入:尾礦 設(shè)備:尾礦濃縮大井 輸出:濃縮尾礦第十五頁(yè)，共56頁(yè)。酒鋼選礦廠主要(zhǔyào)設(shè)備被控系統(tǒng)(xìtǒng)的主要設(shè)備共525臺(tái)礦石處理:99臺(tái):振動(dòng)篩、皮帶運(yùn)輸與卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)(xìtǒng)等豎爐焙燒:89臺(tái):22豎爐,4干選機(jī)等磨礦:77臺(tái):15球磨機(jī),5分級(jí)機(jī),20旋流器等強(qiáng)磁選:68臺(tái):15磁選機(jī)等弱磁選:99臺(tái):中磁機(jī)8臺(tái)，弱磁機(jī)41臺(tái)濃縮脫水:93臺(tái):過(guò)濾機(jī)18臺(tái)，真空泵18臺(tái)等第十六頁(yè)，共56頁(yè)。酒鋼選礦廠現(xiàn)場(chǎng)(xiànchǎng)照片第十七頁(yè)，共56頁(yè)。選礦過(guò)程智能綜合(zōnghé)自動(dòng)化系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：將智能綜合(zōnghé)自動(dòng)化系統(tǒng)與選礦生產(chǎn)過(guò)程相結(jié)合選礦過(guò)程(guòchéng)智能綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第十八頁(yè)，共56頁(yè)。系統(tǒng)(xìtǒng)硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)智能綜合(zōnghé)自動(dòng)化系統(tǒng)硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖第十九頁(yè)，共56頁(yè)。硬件平臺(tái)第二十頁(yè)，共56頁(yè)。酒鋼選礦廠智能綜合自動(dòng)化系統(tǒng)軟件過(guò)程控制系統(tǒng)軟件制造執(zhí)行系統(tǒng)軟件綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)軟件原料篩分與輸送礦石輸送與干選豎爐焙燒過(guò)程精礦處理過(guò)程尾礦處理過(guò)程精礦輸送過(guò)程磨礦過(guò)程強(qiáng)磁選過(guò)程弱磁選過(guò)程計(jì)劃統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)動(dòng)態(tài)成本控制系統(tǒng)綜合查詢與輔助決策系統(tǒng)質(zhì)量管理系統(tǒng)能源管理系統(tǒng)設(shè)備管理系統(tǒng)綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)豎爐焙燒過(guò)程工藝指標(biāo)智能優(yōu)化控制系統(tǒng)磨礦過(guò)程工藝指標(biāo)智能優(yōu)化控制系統(tǒng)磁選過(guò)程工藝指標(biāo)智能優(yōu)化控制系統(tǒng)酒鋼選礦廠智能綜合自動(dòng)化系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件(xìtǒnɡruǎnjiàn)平臺(tái)第二十一頁(yè)，共56頁(yè)。原礦處理過(guò)程控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)軟件界面PanoramicviewoftheFactoryMonitoringviewofraworesprocessingOperationpanelofraworesprocessing第二十二頁(yè)，共56頁(yè)。

豎爐焙燒(bèishāo)過(guò)程控制系統(tǒng)軟件界面

Panoramicviewoftwenty-tworoasters

MonitoringviewofshaftroasterMonitoringviewofoperationparametersOperationpanelofcontrolsystem第二十三頁(yè)，共56頁(yè)。磨礦過(guò)程控制系統(tǒng)軟件(ruǎnjiàn)界面

Monitoringviewofmillingprocess

Operationpanelofcontrolsystem第二十四頁(yè)，共56頁(yè)。磁選過(guò)程控制系統(tǒng)軟件(ruǎnjiàn)界面OperationpanelofMagneticdressingprocess

第二十五頁(yè)，共56頁(yè)。濃縮脫水過(guò)程控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)軟件界面

Monitoringviewofcondensing

processOperationpanelofcondensingprocess第二十六頁(yè)，共56頁(yè)。選礦過(guò)程(guòchéng)混合智能優(yōu)化方法綜合生產(chǎn)(shēngchǎn)指標(biāo)智能優(yōu)化磨礦過(guò)程(guòchéng)優(yōu)化控制系統(tǒng)磨礦過(guò)程控制生產(chǎn)過(guò)程磁選管回收率磨礦粒度豎爐過(guò)程優(yōu)化控制系統(tǒng)豎爐過(guò)程控制磨礦過(guò)程豎爐焙燒燃燒室溫度還原煤氣流量搬出時(shí)間給礦量給水量溢流濃度綜合生產(chǎn)指標(biāo)控制回路優(yōu)化設(shè)定值工藝指標(biāo)礦石種類K原礦品位TEr礦石成分Er礦石性質(zhì)Cr精礦品位TE金屬回收率RM處理量處理量選礦過(guò)程混合智能優(yōu)化方法結(jié)構(gòu)圖第二十七頁(yè)，共56頁(yè)。豎爐焙燒過(guò)程工藝(gōngyì)指標(biāo)智能優(yōu)化控制軟件界面managementpanelofoptimalcontrolsystemofroasting

InputofconditionsResultsof

optimisation智能(zhìnénɡ)優(yōu)化控制軟件第二十八頁(yè)，共56頁(yè)。磨礦過(guò)程工藝指標(biāo)(zhǐbiāo)智能優(yōu)化控制軟件界面managementpanelofoptimalcontrolsystemofmillingInputofconditionsResultsof

optimisation第二十九頁(yè)，共56頁(yè)。選礦生產(chǎn)過(guò)程綜合(zōnghé)生產(chǎn)指標(biāo)的目標(biāo)值

金屬回收率Rm和精礦品位Tf由綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)產(chǎn)生的工藝指標(biāo)的目標(biāo)值

磁選管回收率R礦漿(kuànɡjiānɡ)粒度G應(yīng)用(yìngyòng)效果第三十頁(yè)，共56頁(yè)。實(shí)現(xiàn)(shíxiàn)了酒鋼選礦廠綜合生產(chǎn)指標(biāo)的優(yōu)化金屬回收率：提高(tígāo)2.01%(從77.24%到79.25%)精礦品位：提高(tígāo)1.57%原礦處理量：增加52萬(wàn)噸／年設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率：提高(tígāo)2.98%減員:50%（減員237人）全廠節(jié)電：725.40萬(wàn)千瓦時(shí)/年成本：降低10.14元／噸第三十一頁(yè)，共56頁(yè)。四、面臨(miànlíng)的重大任務(wù)重大工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)和自動(dòng)化控制裝備的研究與開(kāi)發(fā)，是國(guó)家的重大戰(zhàn)略需求(xūqiú)，是信息化帶動(dòng)工業(yè)化的戰(zhàn)略重點(diǎn)，是全國(guó)自動(dòng)化工作者面臨的重大任務(wù)，它是：加快信息化帶動(dòng)工業(yè)化步伐的迫切需要；加快振興我國(guó)裝備制造業(yè)的迫切需要；確保我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)絕對(duì)安全的迫切需要；實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排總體目標(biāo)的迫切需要；推動(dòng)控制學(xué)科快速發(fā)展的迫切需要。第三十二頁(yè)，共56頁(yè)。五、技術(shù)(jìshù)的現(xiàn)狀分析1、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀（1）在國(guó)家發(fā)改委兩個(gè)工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化和工業(yè)自動(dòng)化重大專項(xiàng)支持下，我國(guó)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和控制裝備取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，中小工程、中低端自動(dòng)化控制系統(tǒng)與裝備全部實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，在重大工程和高端技術(shù)市場(chǎng)也形勢(shì)喜人：在石化行業(yè)重大石化工程主體裝置的自動(dòng)化控制系統(tǒng)雖然被Honeywell28.3%、Emerson21.2%、Yokogawa17.7%所壟斷，但中控集團(tuán)已進(jìn)入500萬(wàn)噸煉油、30萬(wàn)噸合成氨、52萬(wàn)噸尿素等主體工程；在火電行業(yè)1000MW超超臨界火電機(jī)組(jīzǔ)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)全部被進(jìn)口產(chǎn)品所壟斷，但是，國(guó)產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在600MW亞臨界、超超臨界火電機(jī)組(jīzǔ)獲得成功應(yīng)用，上自儀、和利時(shí)、國(guó)電智深有一批系統(tǒng)投入運(yùn)行；第三十三頁(yè)，共56頁(yè)。二、技術(shù)的現(xiàn)狀(xiànzhuàng)分析1、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀（2）在核電行業(yè)我國(guó)百千萬(wàn)瓦核電工程的自動(dòng)化控制系統(tǒng)已發(fā)展到第三代（全數(shù)字化儀控），全部被法國(guó)的AREVA、日本的三菱、美國(guó)的西屋、ABB等所壟斷，但和利時(shí)、中自儀等不僅承擔(dān)外核全部自動(dòng)化控制系統(tǒng)任務(wù)，而且開(kāi)始進(jìn)入核島。在輸變電行業(yè)我國(guó)東北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、華中電網(wǎng)和華東電網(wǎng)（多直流特高壓和多交流等高壓接入的典型大受端電網(wǎng)，在人類歷史上可能也是沒(méi)有的）的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和控制裝備，國(guó)產(chǎn)為主，南端就占有64%的市場(chǎng)份額。在輕紡行業(yè)我國(guó)1800米/分車速、10.8米門(mén)幅的特大型造紙機(jī)和大型、高效(ɡāoxiào)紡織的自動(dòng)化控制系統(tǒng)及控制裝備，全部都由國(guó)外產(chǎn)品壟斷，但是國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)已全面進(jìn)入車速在500米/分以下的大型紙機(jī)，雙園系統(tǒng)已淘汰進(jìn)口系統(tǒng)56套。第三十四頁(yè)，共56頁(yè)。二、技術(shù)的現(xiàn)狀(xiànzhuàng)分析1、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀（3）從總體上看，目前國(guó)內(nèi)石化、電力、冶金、高鐵、造紙等重大工程的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制裝備，高端技術(shù)市場(chǎng)(shìchǎng)基本上為進(jìn)口產(chǎn)品所壟斷，主要問(wèn)題是：自主創(chuàng)新能力低下：開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力薄弱，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)匱乏；自動(dòng)化孤島現(xiàn)象嚴(yán)重：應(yīng)用系統(tǒng)相互獨(dú)立，技術(shù)集成程度偏低；產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力不強(qiáng)：低端技術(shù)產(chǎn)品泛濫，高端技術(shù)產(chǎn)品奇缺；全面樹(shù)立國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)形象不力：參于重大工程建設(shè)的能力薄弱，國(guó)家重大工程的應(yīng)用業(yè)績(jī)?nèi)狈?。第三十五?yè)，共56頁(yè)。五、技術(shù)(jìshù)的現(xiàn)狀分析2、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（1）（1）大規(guī)?；诖笮褪?、電力、冶金等行業(yè)中，要求自動(dòng)化控制系統(tǒng)（裝備）具有較大的規(guī)模，通過(guò)多域網(wǎng)絡(luò)和多控制器協(xié)同(xiétóng)技術(shù)，使系統(tǒng)規(guī)模超過(guò)10000點(diǎn)，并且能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，以滿足石化、電力、冶金等重大裝備長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行的需要。（2）高安全性由于石油、化工、電力、冶金等行業(yè)的生產(chǎn)流程具有高溫、高壓、易燃、易爆等特點(diǎn)，通常要求自動(dòng)化控制系統(tǒng)具備高安全性、高可靠性、高穩(wěn)定性、高環(huán)境適應(yīng)性來(lái)保障重大裝備長(zhǎng)期正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，為了應(yīng)對(duì)特殊情況，還要求自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供緊急停車系統(tǒng)和安全儀表系統(tǒng)來(lái)保障生產(chǎn)過(guò)程的安全。第三十六頁(yè)，共56頁(yè)。五、技術(shù)(jìshù)的現(xiàn)狀分析2、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（2）（3）高開(kāi)放性為了提高生產(chǎn)效率、管理效率，石油、化工、電力、冶金等行業(yè)對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的管控一體化和信息化要求越來(lái)越高，這就要求控制系統(tǒng)具備高開(kāi)放性來(lái)支持廠級(jí)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。目前進(jìn)口系統(tǒng)大多具備多種現(xiàn)場(chǎng)總線接入的能力，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)互聯(lián)，具有很高的系統(tǒng)開(kāi)放性。（4）高適用性在石油、化工、電力、冶金等行業(yè)處于壟斷地位的進(jìn)口控制系統(tǒng)供應(yīng)商都有數(shù)十年的行業(yè)應(yīng)用背景(bèijǐng)，在石油、化工、火電、核電等行業(yè)上積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，這些企業(yè)所提供的自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有很好的針對(duì)性和適用性，能夠滿足這些行業(yè)重大工程的各種特殊要求。第三十七頁(yè)，共56頁(yè)。五、技術(shù)的現(xiàn)狀(xiànzhuàng)分析3、國(guó)內(nèi)技術(shù)優(yōu)勢(shì)（1）（1）初步形成重大工程完整的自動(dòng)化控制裝備體系國(guó)內(nèi)研究制造了SUPCON集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和Webfild網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)等一系列自動(dòng)化裝備，廣泛應(yīng)用于煉油、化工、發(fā)電、冶金等行業(yè)的重大工程，特別是在煉油化工行業(yè)，占有57%的市場(chǎng)份額，并已成功進(jìn)入500萬(wàn)噸煤油、30萬(wàn)噸合成氨、52萬(wàn)噸尿素等重大工程。目前已銷售6000余套，迫使國(guó)外產(chǎn)品降價(jià)1/3。國(guó)內(nèi)研究制造的Suny全集成新一代主控系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用生物化工、制漿造紙和機(jī)械電子等行業(yè)的重大裝備，目前已銷售1800余套。以上控制系統(tǒng)是重大裝備的重要(zhòngyào)組成部分，是重大工程的“神經(jīng)”和“心臟”。這些控制系統(tǒng)的研制成功和大面積推廣應(yīng)用，以及形成的控制裝備主控系統(tǒng)體系（DCS、FCS、PLC、PCC），有力地武裝了我國(guó)的裝備制造業(yè)。為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、帶動(dòng)國(guó)家、地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了重要(zhòngyào)貢獻(xiàn)。第三十八頁(yè)，共56頁(yè)。五、技術(shù)(jìshù)的現(xiàn)狀分析3、國(guó)內(nèi)技術(shù)優(yōu)勢(shì)（2）（2）初步形成重大工程自動(dòng)化控制應(yīng)用技術(shù)體系在控制工程領(lǐng)域，全世界普通存在著一種十分嚴(yán)重的問(wèn)題，那就是基礎(chǔ)(jīchǔ)研究與工程應(yīng)用之間存在著一條鴻溝。實(shí)際工程應(yīng)用急需突破傳統(tǒng)控制理論與控制方法的局限性和數(shù)學(xué)化，研究以綜合優(yōu)化為目標(biāo)的、應(yīng)用于重大工程或重大裝備這一復(fù)雜對(duì)象的新型控制方法。國(guó)內(nèi)一直以來(lái)致力于應(yīng)用理論和關(guān)鍵技術(shù)研究，經(jīng)過(guò)多年工程化、實(shí)用化研究，取得了一大批應(yīng)用理論和關(guān)鍵技術(shù)的研究成果，形成了自動(dòng)化控制應(yīng)用技術(shù)體系，并大面積應(yīng)用于重大工程或重大裝備，為填平基礎(chǔ)(jīchǔ)研究與工程應(yīng)用之間的鴻溝作出了重要貢獻(xiàn)。第三十九頁(yè)，共56頁(yè)。五、技術(shù)的現(xiàn)狀(xiànzhuàng)分析3、國(guó)內(nèi)技術(shù)優(yōu)勢(shì)（3）（3）初步(chūbù)形成重大工程節(jié)能減排先進(jìn)控制與優(yōu)化算法庫(kù)一直以來(lái)致力于研究重大工程和重大裝備節(jié)能減排的自動(dòng)化裝備和控制系統(tǒng)：在鋼鐵工業(yè)方面，研究開(kāi)發(fā)了大型高爐、大型加熱爐和大型冷熱連軋機(jī)等重大裝備節(jié)能降耗一系列先進(jìn)控制與裝備優(yōu)化系統(tǒng)，一個(gè)大型高爐爐氣的能量?jī)?yōu)化系統(tǒng)，年節(jié)電就達(dá)到1億度；在煉化工業(yè)方面，研究開(kāi)發(fā)出大型常減壓、大型催裂化、大型鉑重整等重大工程節(jié)能降耗的自動(dòng)化裝備和優(yōu)化控制系統(tǒng)，一個(gè)煉化廠的能量?jī)?yōu)化系統(tǒng)就使該廠的能量消耗因素降低11.94％；在輕紡工業(yè)方面，研發(fā)的大型造紙機(jī)、大型蒸發(fā)器和大型紡織機(jī)等裝備的節(jié)能減排自動(dòng)化控制系統(tǒng)，取得了重大的節(jié)能減排效果，一個(gè)年產(chǎn)10萬(wàn)噸紙和漿的造紙廠，節(jié)能達(dá)到35％，減排15％。國(guó)內(nèi)針對(duì)重大工程和重大裝備研發(fā)的節(jié)能減排先進(jìn)控制和優(yōu)化技術(shù)，已形成了一個(gè)較為完整的算法庫(kù)，為節(jié)能減排總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)作出了重要貢獻(xiàn)。第四十頁(yè)，共56頁(yè)。五、技術(shù)的現(xiàn)狀(xiànzhuàng)分析3、國(guó)內(nèi)技術(shù)優(yōu)勢(shì)（4）（4）初步形成重大工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)通信標(biāo)準(zhǔn)體系研究解決了工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)系列關(guān)鍵技術(shù)，原創(chuàng)性地提出了EPA（EthernetforPlantAutomation）工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；制訂了我國(guó)第一個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；2008年1月、5月、8月先后提出EPASafety功能安全通信標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)線纜與安裝國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、高可用性網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)被IEC接納；建立了基于EPA技術(shù)的測(cè)試系統(tǒng)、認(rèn)證系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了基于EPA技術(shù)的控制系統(tǒng)、各種儀表，以及EPA芯片；組織成立了推廣EPA技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，為大面積應(yīng)用“中國(guó)人自己(zìjǐ)制定的標(biāo)準(zhǔn)”作出重要貢獻(xiàn)。第四十一頁(yè)，共56頁(yè)。六、技術(shù)(jìshù)的主要目標(biāo)（1）（1）煉油石化主要瞄準(zhǔn)千萬(wàn)噸級(jí)煉油工程、百萬(wàn)噸級(jí)乙烯工程、大型煤化工工程、大型對(duì)二甲苯工程、大型對(duì)苯二甲酸工程、大型煤液化氣化工程等。（2）火電核電百萬(wàn)千瓦級(jí)火電工程、百萬(wàn)千瓦級(jí)核電工程，包括60萬(wàn)、100萬(wàn)千瓦超臨界、超超臨界火電機(jī)組、以及100萬(wàn)千瓦壓水堆式核電機(jī)組等。（3）高鐵高紙著重解決350～380公里/小時(shí)高速列車網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)控制系統(tǒng)和運(yùn)行控制系統(tǒng)，2000米/分車速、11.8米門(mén)幅高速紙機(jī)的控制系統(tǒng)。（4）節(jié)能減排主要瞄準(zhǔn)六大高能耗、高污染行業(yè)的重大工程和重大裝備，包括大型水泥爐窯、玻璃爐窯；大型加熱爐、精煉爐、轉(zhuǎn)化爐、高爐、焙燒爐、艾薩爐；大型反應(yīng)器、精餾塔、干燥器；大型造紙機(jī)、蒸發(fā)器、蒸煮器等。第四十二頁(yè)，共56頁(yè)。六、技術(shù)的主要(zhǔyào)目標(biāo)（2）煉油石化：中控科技集團(tuán)已經(jīng)在煉油石化領(lǐng)域占有明顯優(yōu)勢(shì)，成功進(jìn)入了500萬(wàn)噸煉油、30萬(wàn)噸合成氨、52萬(wàn)噸尿素等重大工程，三年后，第一目標(biāo)市場(chǎng)可占65%的市場(chǎng)份額；火電核電：和利時(shí)公司已經(jīng)在60萬(wàn)千瓦級(jí)火電以及大型核電工程領(lǐng)域有驕人業(yè)績(jī)，已經(jīng)連續(xù)中標(biāo)24家核電工程項(xiàng)目，具有豐富的從事火電核電工程控制經(jīng)驗(yàn)，三年后，第二目標(biāo)市場(chǎng)的市場(chǎng)占有率將達(dá)到80%；輕紡工業(yè)：三鑫工程已經(jīng)在500米/分車速以下的紙機(jī)實(shí)施控制系統(tǒng)1800余套，并用先進(jìn)的技術(shù)與裝備淘汰美國(guó)、德國(guó)引進(jìn)(yǐnjìn)控制系統(tǒng)56套，三年后，第三目標(biāo)市場(chǎng)的市場(chǎng)占有率將達(dá)到50%；節(jié)能減排：工業(yè)自動(dòng)化國(guó)家工程研究中心一直以來(lái)從事廣義化工領(lǐng)域節(jié)能減排的先進(jìn)控制與過(guò)程優(yōu)化技術(shù)研究，已初步建立相應(yīng)的方法論體系和算法庫(kù)，技術(shù)屬國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，因此，三年后，第四目標(biāo)市場(chǎng)的市場(chǎng)占有率將達(dá)到35%。第四十三頁(yè)，共56頁(yè)。七、主要(zhǔyào)的研究方向動(dòng)員全國(guó)高等院校、科研機(jī)構(gòu)、相關(guān)企業(yè)將瞄準(zhǔn)國(guó)家重大需求，在自動(dòng)化控制裝備和自動(dòng)化控制系統(tǒng)兩個(gè)戰(zhàn)略層面進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)：一方面是重大工程(gōngchéng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究，面向?qū)嶋H，以重大工程(gōngchéng)這一復(fù)雜工程(gōngchéng)系統(tǒng)建模、控制與優(yōu)化提出的重大科學(xué)問(wèn)題為主攻方向，尋求取得重大突破；另一方面是重大工程(gōngchéng)自動(dòng)化控制裝備核心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，以煉油、石化、電力、造紙等行業(yè)重大工程(gōngchéng)自動(dòng)化控制裝備急需的關(guān)鍵技術(shù)為突破口，力求在技術(shù)上取得重大突破，并為加快振興裝備制造業(yè)提供先進(jìn)的自動(dòng)化裝備；其他方面是研究以上兩個(gè)發(fā)展方向的重要支撐，自動(dòng)化控制系統(tǒng)工業(yè)通信技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)件，以及重大裝備節(jié)能減排的先進(jìn)控制和系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)。第四十四頁(yè)，共56頁(yè)。四、主要的研究(yánjiū)方向1、重大工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論與方法研究重大工程和重大裝備是典型的復(fù)雜工程系統(tǒng)，具有(jùyǒu)高度的不確定性、非線性、隨機(jī)性、動(dòng)態(tài)性、關(guān)聯(lián)性、高維數(shù)、多機(jī)制、多層次等復(fù)雜性特性。重大工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)在各個(gè)階段存在著從宏觀（整體）到微觀（個(gè)體），有從微觀到宏觀不斷切換模型和控制目標(biāo)的混雜控制的特性。如何建立多層次、混合型的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型？如何解決復(fù)雜工程系統(tǒng)隨機(jī)層面的優(yōu)化問(wèn)題？如何解決復(fù)雜工程系統(tǒng)多層次、多目標(biāo)協(xié)調(diào)問(wèn)題？如何進(jìn)行非線性、分布式系統(tǒng)的最優(yōu)控制和反饋鎮(zhèn)定問(wèn)題？是必須首重研究的基礎(chǔ)理論問(wèn)題。第四十五頁(yè)，共56頁(yè)。七、主要的研究(yánjiū)方向2、重大工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)(shèjì)與研發(fā)（1）高端自動(dòng)化控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)創(chuàng)新設(shè)計(jì)(shèjì)著重解決高可靠性、高穩(wěn)定性、高環(huán)境適應(yīng)性、高智能化技術(shù)；（2）高端自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件平臺(tái)創(chuàng)新設(shè)計(jì)(shèjì)著重解決總體設(shè)計(jì)(shèjì)技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)以及集成支撐技術(shù)；（3）高端自動(dòng)化控制系統(tǒng)可靠性技術(shù)開(kāi)發(fā)主要解決可靠性綜合分析設(shè)計(jì)(shèjì)技術(shù)以及壽命預(yù)測(cè)和評(píng)估技術(shù)；（4）高端自動(dòng)化控制系統(tǒng)安全性技術(shù)開(kāi)發(fā)著重解決安全性分析、設(shè)計(jì)(shèjì)、驗(yàn)證技術(shù)及方法；（5）重大工程高可靠安全計(jì)算機(jī)技術(shù)著重突破三重冗余的硬件技術(shù)和軟件技術(shù)。第四十六頁(yè)，共56頁(yè)。七、主要的研究(yánjiū)方向3、重大工程自動(dòng)化控制裝備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研發(fā)（1）千萬(wàn)噸級(jí)煉油、百萬(wàn)噸級(jí)乙烯工程總體設(shè)計(jì)技術(shù)，各大裝置的高可靠控制裝備以及先進(jìn)控制和裝備優(yōu)化技術(shù)；（2）百萬(wàn)千瓦火電、百萬(wàn)千瓦核電工程高參數(shù)可測(cè)和不可測(cè)變量的特性研究和變送器研制，高可靠、高安全硬件和軟件技術(shù)；（3）350公里/小時(shí)高速列車運(yùn)控系統(tǒng)高可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性技術(shù)，多語(yǔ)義性、多時(shí)空性、多尺度性的海量、多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合、存儲(chǔ)、檢索技術(shù)；（4）2000米/分高速紙機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)高速、寬幅條件下的網(wǎng)前箱、靴式壓榨、烘干部的多變量解耦控制技術(shù)、特種(tèzhǒng)檢測(cè)技術(shù)。第四十七頁(yè)，共56頁(yè)。七、主要的研究(yánjiū)方向4、重大工程節(jié)能減排先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)在鋼鐵(gāngtiě)、有色、電力、石化、化工、建材等六大耗能和污染最嚴(yán)重的工業(yè)領(lǐng)域，通過(guò)能耗污染瓶頸分析、優(yōu)化運(yùn)用分析和流程重組，著重研究以下關(guān)鍵問(wèn)題：（1）重點(diǎn)耗能設(shè)備和污染源的多尺度數(shù)據(jù)校正處理；（2）重點(diǎn)耗能設(shè)備和污染源的多尺度描述方法與建模技術(shù)；（3）重大工程節(jié)能減排的智能化先進(jìn)控制方法；（4）重大工程節(jié)能減排的全流程優(yōu)化技術(shù)；（5）重大工程污染治理的特種檢測(cè)及優(yōu)化技術(shù)；（6）重大工程能量轉(zhuǎn)換與傳遞過(guò)程優(yōu)化技術(shù)。第四十八頁(yè)，共56頁(yè)。七、主要(zhǔyào)的研究方向5、重大工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)(xìtǒng)通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的研究與制訂（1）建立EPA共性技術(shù)研究平臺(tái)重點(diǎn)研究基于EPA的嵌入式儀表的軟件技術(shù)，基于EPA的芯片與控制系統(tǒng)(xìtǒng)通信板卡，基于EPA的分布式應(yīng)用功能塊及其組態(tài)軟件；（2）建立EPA的測(cè)試認(rèn)證技術(shù)平臺(tái)研究基于EPA的一致性測(cè)試方法（完備性、符合性、一致性、可信性），研究EPA設(shè)備滿足互可操作性能力；（3）EPA系列標(biāo)準(zhǔn)的研究與制訂重點(diǎn)研究基于EPA的功能安全通信技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)，基于EPA的分布式網(wǎng)絡(luò)冗余高可靠性技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，基于EPA的系統(tǒng)(xìtǒng)設(shè)計(jì)與工程實(shí)施技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)。第四十九頁(yè)，共56頁(yè)。七、主要(zhǔyào)的研究方向6、重大工程(gōngchéng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)關(guān)鍵基礎(chǔ)件研制（1）高精度壓力/差壓傳感器等新型傳感器技術(shù)在同一硅片上，實(shí)現(xiàn)可測(cè)溫度、壓力、差壓，構(gòu)成多變量傳感器，其穩(wěn)定性、重復(fù)性誤差≤0.03%；（2）高精度氣體分析儀/氣體傳感器等傳感檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)解決有毒和可燃燒氣體的成份與濃度的檢測(cè)；（3）特種檢測(cè)/在線分析技術(shù)重點(diǎn)研究多相流檢測(cè)技術(shù)、多模復(fù)合無(wú)損檢測(cè)及缺陷智能識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)；（4）微過(guò)程傳感/執(zhí)行器技術(shù)重點(diǎn)研究重大工程(gōngchéng)急需的100微米×100毫秒范圍內(nèi)微型設(shè)備之微傳感器、微執(zhí)行器和微控制器。第五十頁(yè)，共56頁(yè)。八、今后(jīnhòu)的推進(jìn)任務(wù)1、EPA總線技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)從1995年開(kāi)始研究工業(yè)以太網(wǎng)、實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)，率先提出了EPA（EthernetforPlantAutomation）實(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線技術(shù)，將以太網(wǎng)不僅應(yīng)用(yìngyòng)于工業(yè)控制系統(tǒng)的管理層、監(jiān)控層，而且直接應(yīng)用(yìngyòng)于變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)一次儀表間的通信，實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)企業(yè)綜合自動(dòng)化從管理層、監(jiān)控層到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的“E（Ethernet）網(wǎng)到底”。創(chuàng)造性地解決了工業(yè)以太網(wǎng)通信的確定性、實(shí)時(shí)性、總線冗余供電、網(wǎng)絡(luò)安全、互可操作、遠(yuǎn)距離傳輸、功能安全、本質(zhì)安全、網(wǎng)絡(luò)可靠性與高可用性、基于以太網(wǎng)的大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等十大關(guān)鍵技術(shù)，2005年為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2007年為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。第五十一頁(yè)，共56頁(yè)。八、今后的推進(jìn)(tuījìn)任務(wù)2、全集成新一代工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)全集成新一代工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)是以獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益為目標(biāo)，以具有高可靠性、高穩(wěn)定性、高環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)為基礎(chǔ)，以復(fù)雜工程系統(tǒng)先進(jìn)控制與優(yōu)化理論及方法為指導(dǎo)，以將DCS、PLC、FCS和MCS、PCS、QCS綜合集成為特征(tèzhēng)，以在關(guān)鍵裝置和大型企業(yè)獲得成功應(yīng)用為標(biāo)志的高端工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。目前已推廣應(yīng)用1800余套，在制漿造紙工業(yè)中的應(yīng)用，累計(jì)銷量世界第一，年銷量世界第一，與國(guó)內(nèi)外著名公司35項(xiàng)指標(biāo)的比較，該系統(tǒng)優(yōu)于同類產(chǎn)品。第五十二頁(yè)，共56頁(yè)。八、今后的推進(jìn)(tuījìn)任務(wù)3、新一代主控系統(tǒng)平臺(tái)技術(shù)該平臺(tái)，以DCS技術(shù)為基礎(chǔ)，將PLC、ESD、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)集成為新一代主控系統(tǒng)，首創(chuàng)控制多重?zé)醾淙哂?；開(kāi)發(fā)了符合IEC6