实现综合自动化是氧化铝工业的发展趋势

第一篇：实现综合自动化是氧化铝工业的发展趋势

实现综合自动化是氧化铝工业的发展趋势

【本文作者龙凤翔先生，沈阳铝镁设计研究院教授级高工】

关键词：流程工业 综合自动化 先进控制 氧化铝工业

引言

流程工业是对生产过程为连续或半连续的工业企业的总称。氧化铝生产是连续过程，属典型的流程工业。它不仅对流程中各工序本身有实现自动控制的需求，而且与其上下游工序的物流在质与量等方面都有直接的关联，所以还必须从整个生产流程的全局，统筹对各工序的控制需求和信息交换需求进行优化。

我国氧化铝工业受资源限制，大多不能简单地采用国外普遍应用的拜耳法工艺。因此，不能直接套用国外已成功应用的相关自控技术，更不可能依靠国外开发适合我国氧化铝生产工艺的自控技术，而只能靠我们自己。

加入WTO后，我国铝厂必须从氧化铝的产量、质量、能耗、劳动生产率、经营成本、环境保护等方面提升其竞争力，实现自动化是重要途径之一。但目前我国氧化铝生产自动化水平较低，迫切需要采用工业自动化高新技术成果，提升我国氧化铝生产的自动化水平。

一 现状与差距

我国氧化铝工业大部分以高铝、高硅、低铁、难溶出的一水硬铝石为原料，采用碱石灰烧结法和混联法工艺。与国外采用三水软铝石为原料的拜耳法工艺相比，不利于信号检测和实现自动化。这主要因为工艺流程更为复杂(混联法工艺中还有3处物流交叉)，对上下游工艺的衔接质量的要求更高，且能耗高、结疤严重，使自动检测和控制的难度加大。

我国氧化铝生产应用过程控制技术起步于20世纪80年代。近20年来，各厂已经做了大量的工作。在信号检测方面，山东和郑州铝厂采用中子活化分析仪进行生料浆组分的在线分析；山西铝厂采用从匈牙利引进的铝酸钠溶液在线分析仪对蒸发母液进行检测；山东、中州铝厂采用红外测温技术对大窑烧成带温度进行检测；郑州铝厂采用摄像仪和温度图像分析技术，检测大窑烧成带温度并了解结圈状况；各厂均已大量采用放射线密度计、雷达物位计、超声料位计、放射线料位计等非接触式检测仪表。在控制方面，通过采用DCS，对大窑、石灰炉、溶出、分解、蒸发、焙烧等主要工序实现了常规控制；PLC的应用较为普遍。在信息集成方面，郑铝和贵铝已走出了一大步；采用拜耳法工艺的平果铝厂，通过引进5家公司的自动化技术，已达到较高的自动化水平。

但是，与国外先进水平相比，目前我国氧化铝厂在自动化方面仍存在较大的差距，这主要表现在以下3个方面：

(1)检测水平亟待提高

由于氧化铝生产流程中的很多检测点具有高温、高压、易结疤、易磨损、强腐蚀等特点，要求某些在线仪表能在恶劣的使用环境下长期可靠地运行，其中有的参数测量可以通过引进仪表来解决，有的可以通过非接触式测量仪表进行检测，有的可以采用软测量技术，如大窑烧成带温度、蒸发母液浓度等的检测。对于那些早期建设的项目，很多仪表需要更新换代。有些在当时尚无法检测的参数，如今已能实现。

现场总线技术在数字化、智能化、抗干扰、信息集成化等方面具有很大的优势，在国内化工、石油、钢铁、热电等领域已有不少成功应用的先例，而在氧化铝行业还未见其应用。

(2)DCS应用中尚未实现过程优化

某些工序尽管采用了功能强大的DCS，但是应用软件的开发水平还较低，一般只是按供货厂家提供的软件平台完成组态和简单的PID调节，实现常规监控，谈不上过程优化，更谈不上本工序与上下游工序的优化衔接。因此迫切需要应用先进控制技术，对多变量强耦合系统开发数学模型，研制高水平的应用软件。

(3)没有建立全生产过程的执行系统(MES)

目前国内氧化铝厂虽在某些工序实现了自动控制，但多是自成系统，形成若干个自动化孤岛。特别是不同工序采用不同厂家的主控设备时，受当时技术的局限，在参数控制和信息方面，“彼此不相往来”。与此同时，生产过程的信息管理，也仅限于本工序有限的信息，缺乏对整个生产流程实现物料控制、成本控制、质量控制、设备监控等进行优化调度和科学决策的信息基础，更缺乏行之有效的分析手段。有的厂虽然从硬件角度讲已经建成了MES系统，但因缺少基础信息和分析手段，远远没有二 实现综合自动化所需的基本条件已经具备

目前，我国氧化铝工业的产量、质量已成为制约生产发展的瓶颈；加入WTO后，我国的氧化铝工业在成本方面也将成为突出问题。因此，当务之急是把氧化铝生产综合自动化提到重要位置，以提升我国氧化铝工业的竞争力。

实现综合自动化所需的硬件条件已经具备。无论是进口的还是国产的DCS，都能为综合自动化提供可靠的硬件平台。大部分检测仪表都可以现购解决，不能直接检测的参数还可以通过软测量技术解决。与自动控制相配套的电气设备如变频调速装置等都是成熟可靠的。

DCS的软件平台功能强大，各种应用软件开发工具、网络技术与设备都很完备，可随意选择。

剩下的问题就是采用先进控制策略开发高性能的应用软件。对于先进控制，目前尚无准确完整的定义，但其特点和实际应用价值已为业内所瞩目。

传统的处理单变量的控制技术，不能满足多变量强耦合的复杂过程对控制和优化的要求。20世纪80年代末，以多变量预测控制与优化控制为主要特征的先进控制技术，首先在石油、化工、钢铁等行业得到了广泛应用。90年代，以多变量解耦、推断控制和预估、多变量约束控制、预测控制、人工神经元网络控制等先进控制技术为代表，实现了过程优化控制；在此基础上，将生产调度、计划优化、经营管理与决策纳入进来，形成了综合自动化。

与传统的 PID控制不同，先进控制是一种基于模型和知识的控制策略，它以现代控制理论和人工智能为基础，在常规控制之上建立动态协调约束控制，以适应实际生产过程的动态特性，如模型预测、推断控制、智能控制、模糊控制、无模型自适应控制等。对于氧化铝生产过程中的大时滞、多变量强耦合、被控变量与控制变量存在各种约束等工况，先进控制可以在该领域大显身手，解决常规控制所无法解决的问题。

实施了过程控制软件后，下一步就是在此基础上建立计算机网络，利用基础信息建立相关的管理信息系统。该系统不仅具备常规的信息处理能力，还应该具备对整个生产过程和管理等的分析决策能力，这就形成了整个氧化铝生产综合自动化系统。

三 实施策略

实施综合自动化的基本原则是“效益驱动”，指导方针是“先下后上、先易后难、重点突破”。

工作的出发点和落脚点，都应该是获取最大的经济效益，即解决目前存在的问题，使之在产量、质量、成本等方面，都能产生明显的效果，这就是“效益驱动”。“先下后上”是指在组成的综合自动化计算机网络拓扑结构中，应先从最下层的现场信号检测开始，进而实施现场过程控制系统，使处于上层的生产执行系统能够获取足够的、可靠的、自动生成的基础信息。否则MES成了空中楼阁，不能创造经济效益。“先易后难”是指在诸多现场控制子系统中，应根据本厂的实际基础条件，选择那些经过短期努力就能完成并见效的子项，先行实施，积累经验，为以后攻克较难的子项奠定技术基础。“重点突破”是指那些在整个流程中卡脖子的重要工序，应尽早投入人力、物力进行攻关，使整个系统的效益更为明显。

在实施生产自动化系统过程中，必将涉及到原有设备甚至局部系统的改造，如取消一些易结疤流程中的阀门，改为变频调速系统；对于大型专用设备的故障检测，需要安装必要的传感器或监控装置；增加对电、水、汽、压缩空气等计量的装置，等等。在实施MES过程中，除实施好生产自动化系统之外，还必然涉及上下左右各部门之间的信息交换、管理与决策的优化，甚至涉及到现有各部门的设置和职责。以上这些，都需要厂领导加以组织、协调、统筹运作。

四 结语

综上所述，综合自动化是提升我国氧化铝工业竞争力的重要途径。目前我国氧化铝工业的自动化水平较低，亟待以先进控制技术实施改造。国家计委已批准在山西铝厂实施“氧化铝生产过程综合自动化技术产业化示范工程”。相信，通过多方的密切合作，该项目定能取得成功，为推动氧化铝工业的技术进步，为先进控制技术在我国氧化铝工业中的推广应用，起到示范作用。发挥其作用。

第二篇：工业自动化综合课程设计内容

课程设计内容

一、课程设计的性质和目的

课程设计是完成教学计划，达到电气工程及其自动化专业工科本科学生培养目标的重要环节，是教学计划中进行综合训练的重要实践环节，是有助于培养应用性人才的一种教学形式，它将使学生在综合运用所学知识，解决本专业方向的实际问题方面得到系统性的训练。

课程设计的具体教学目标是使学生在以下几个方面得到训练和提高： 1．利用所学过的知识，初步分析PLC控制系统的能力；

2．综合运用本专业方向所学知识，构成以PLC为核心，包括过程通道的专用计算机控制系统的能力；

3．PLC控制系统控制软件的设计、编制与调试的能力； 4．PLC控制系统综合调整及性能测试的能力； 5．设计结果分析、总结及撰写技术报告的能力。

二、课程设计内容及学时分配 内容：

1．根据课程设计指导书（在选题里）的系统介绍，说明该系统的工作原理，并抽象画出控制系统结构图，根据被控对象的工作原理绘制其逻辑图。

2．进行简单的参数选择分析。

3．对给定的PLC系统硬件，分析验证选用的合理性。

4．实时控制软件设计、编程与调试。编程语言可根据实际情况选用。5．PLC控制系统集成，包括系统各组成部件的正确连接、配线等； 6．PLC控制系统的调试。

7．撰写课程设计的技术报告，应将课程设计全部分析、设计、调试的结果，进行系统的总结，分章节撰写成文。报告中应书写工整，图表齐全，对调试结果应有分析说明。

三、课程设计教学基本要求

1．课程设计应按统一教学计划安排进行，在教师指导下完成系统分析、构成、软硬件调试及系统调整测试的工作。2．各学生应独立完成系统分析和参数选择以及软件编程工作，并分别按每人编制的软件进行系统调整和测试。在系统集成和调试时。

3．针对所选用的PLC控制系统，课程设计指导教师应为该系统编写课程设计指导书。指导书应包含下述内容：

（1）课程设计的目的要求；

（2）所选用系统的工作原理、组成的概要介绍及已知的条件（如系统组成部件的型号、技术指标或给定的数学描述等）；

（3）系统的技术指标或设计要求；（4）课程设计的具体内容说明；（5）课程设计的具体进行步骤；

（6）对课程设计中关键内容的分析设计说明或举例说明；（7）课程设计总结报告规范和要求；（8）主要的参考资料。

4．在课程设计的教学过程中，指导教师应分阶段对学生完成的工作及所得结果进行检查，只有正确完成本阶段的工作方允许进行下阶段的工作。

四、课程设计选题 智力抢答器的PLC控制

五、本课程设计与其它课程的联系与分工

先修课程：自动控制原理、可编程控制器原理与应用

六、成绩评定

从以下三个方面考核，采取五级评分制。

1、现场考核：考察学生分析问题的能力和软件操作的熟练程度。

2、书面考核：考察课程设计报告的质量。

3、纪律考核：考察学生的组织纪律、出勤情况和工作态度等。

七、建议教材及教学参考书

［1］《可编程控制器原理及应用》.王庭有.国防工业出版社.2008 ［2］《可编程控制器原理及应用》．汪晓光、孙晓瑛．机械工业出版社．2001． ［3］《电气控制与PLC应用》．张桂香.化学工业出版社．2003．

智力抢答器的控制要求：

（1）竞赛抢答器能使6个队同时参加竞赛抢答。

（2）设定裁判队为裁判台，参赛队伍为参赛台。裁判台设有音响和裁判灯，并设有开始按钮SB0和复位按钮SB7，参赛台设有按钮和灯，1-6号参赛台分别对应按钮SB1-SB6及灯EL1-EL6。

（3）比赛规则如下：出题后，各个队伍抢答必须在裁判说出开始并按下按钮SB0后十五秒内抢答，并由数码管显示时间。如果提前抢答，抢答器将发出违规信号。15S时间到，如无队抢答，则抢答器给出时间已到信号，该题目作废。在有队伍抢答的情况下，抢答器发出抢答信号，数码管开始计时显示，并由数码管显示出抢答队伍的队号，抢答队伍必须在30S内答完题目，如果30S内没有答完，则做出超时处理。赛场还设有时间数码显示器和显示抢答到队伍的号数的数码显示器。（4）灯管与音响信号的意思如下：

音响叫+某台灯亮，由某参赛队正常抢答。音响叫+某台灯亮+裁判台灯亮，某参赛队违规。音响叫+裁判台灯亮，无人抢答或答题超时。

（5）在某一个题目结束后，裁判员按下裁判台上的复位按钮SB7，抢答器恢复原来的状态，为下一轮抢答做好准备。

座位

裁判台

参赛台1

参赛台2

参赛台3

参赛台4

参赛台5

参赛台6 按钮

SB0，SB7

SB1

SB2

SB3

SB4

SB5

SB6 指示灯

BL0

BL1

BL2

BL3

BL4

BL5

BL6 音响

有

无

无

无

无

无

无 显示器

两个

无

无

无

无

无

无

第三篇：工业电气自动化技术是利用自动化技术

工业电气自动化技术是利用自动化技术、计算机技术及电子技术对生产机械和生产工艺过程实现自动控制的一门综合技术。本专业强调自动化理论和生产实践相结合，强电和弱电并重，计算机软件和硬件兼顾，致力于培养工业生产第一线的自动化技术应用的高级技术人才。通过基础理论课程和专业技术课程的学习及实践环节的综合训练，使学生具有扎实的理论知识和较强的实践动手能力。学生毕业后可从事工厂电气控制设计、电力传动系统、数字控制装置等方面的设计、制造、安装、调试、运行和维修等工作，也可从事工厂一般供电系统的设计和运行工作。

第四篇：自动化专业发展趋势

1.自动化专业简介

自动化是指装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。广义地讲，自动化还包括模拟或在现人的智能活动。自动化技术广泛应用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展、放大人的功能和创造新功能，极大地提高了劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志。

总的来说，自动化专业是一个口径宽，适应面广的专业，具有明显的跨学科的特点，对实现我国工业、农业、国防和科学技术现代化，对迅速提升我国综合国力具有重要和积极的作用。

2.自动化发展历史

1946年，美国福特公司的机械工程师D.S.哈德最先提出“自动化”一词，并用来描述发动机汽缸的自动传送和加工的过程。

50年代，自动调节器和经典控制理论的发展，使自动化进入到以单变量自动调节系统为主的局部自动化阶段。

60年代，随着现代控制理论的出现和电子计算机的推广应用，自动控制与信息处理结合起来，使自动化进入到生产过程的最优控制与管理的综合自动化阶段。

70年代，自动化的对象变为大规模、复杂的工程和非工程系统，涉及许多用现代控制理论难以解决的问题。这些问题的研究，促进自动化的理论、方法和手段的革新，于是出现了大系统的系统控制和复杂系统的智能控制。

3.自动化技术展望

自动化技术发展至今应经达到了一个相当高的水平，然而它从未停下发展的脚步它的未来仍然在不断地开拓者。展望自动化的未来，虽然不能完全预测出以后的自动化技术将会发展成什么样，但是它的一些发展方向还是比较明确的。首先，机器人技术将会是自动化技术发展的前沿，从上个世纪机器人的产生，到如今，机器人的发展可谓日新月异，它已经成为先进制造业不可缺少的自动化装备，它的应用不仅帮助人们解决了生产生活中的许多问题，也给人类带来了更加方便、轻松的生活。在未来，智能机器人的发展将会更加迅猛，更加多元化，机器人也会应用于社会生活的各个方面。其次，自动化技术将会在虚拟现实技术中有所发展，虚拟现实具有多感知性、临场感、交互性、自主性等特点，虚拟现实作为一种新兴技术在未来有着很大的发展潜力，那么所应用的自动化技术也将得到长远的发展。另外，航天和军事将是自动化技术的一个发展方向，军事技术和航天技术是一个国家综合国力的一部分，也是各国相互竞争比较激烈的方面，特别是飞机、导弹、航天飞机技术，而这些装置的发展都是需要以自动化技术来支撑的，可想而知在未来飞行器的自动化技术将是各国研究的重点。

当然除了这些方面以外，自动化技术还有很多的发展方向，例如智能交通的发展，智能建筑的发展，高速列车的发展等等，总之，未来的自动化技术将是多元化的，它的应用也将更加广泛。

4.自动化专业的发展趋势

介绍完自动化专业以及它的未来自动化技术的发展方向，那么我们就可以看到自动化专业在未来的发展趋势了，也可以预测我们未来的就业前景。

由于20世纪下半叶，以信息技术为显著特征的第四次科技革命浪潮冲击着全球，对各国经济的发展起着极大的推动作用。能否抓住这一难得的发展机遇，就决定了世界各国能否在未来的国际竞争中占有有利的地位。我国在改革开放这一大好形势下，采取积极应对的态势，迎接着这一挑战。党和国家领导人十分重视自动化技术对国民经济的巨大作用，制订出了相应的措施，加大对自动化专业教育的投资，在各高校纷纷设立实验室，改善教学环境以培养出更多出色的专业人才。

与自动化专业就业领域相关联的行业在近年来借助市场经济的搞活和对外开放程度的加深，也获得了飞速发展。民航、铁路、金融、通信系统、税务、海关等部门的自动化程度越来越高，科研院所、高科技公司也借助强大的人才优势，发展迅猛。未来随着自动化技术应用领域的日益拓展，对这一专业人才的需求将会不断增加，自动化专业的毕业生也将借助这一技术的广泛应用而在社会生活的各个领域、经济发展的各个环节找到发挥自己专长的理想位置。

我们可以看到自动化专业学生一直以来是社会急需的人才，因此就业领域也非

常的宽广，比如高科技公司、科研院所、设计单位、大专院校、金融系统、通信系统、税务、外贸、工商、铁路、民航、海关、工矿企业及政府和科技部门等。总体来说毕业生可以从事以下职业:自动化工程师——从事自动化系统的维护、优化等工作； 自动化设计师—从事自动化系统的设计和开发； 软件工程师—处理自动化系统中相关的软件的设计和开发。还可以从事教学和相关的研究工作。近年的就业去向主要是在系统集成、计算机软件硬件开发和通信等领域。而历年来，自动化专业的毕业生的供求比例一直都保持在1∶10左右。

自动化是伴随着自动化技术在社会生产、生活中的广泛应用而兴起的，展望新的世纪，随着信息革命的兴起和新经济的冲击，自动化专业必然会受到世界各国的更加重视。因为这一技术已从办公自动化、工业自动化逐渐向家庭自动化发展，它与普通民众的日常生活发生了千丝万缕的联系，更进一步的发展势在必然！

第五篇：工业铝型材发展趋势

近年来，国内铝冶炼挤铝型材加工业呈现快速发展态势。从世界角度来讲我国是铝型材尤其是建筑铝型材加工的大国。整个建筑市场对铝型材的需求还是在每年递增，那些大中型流水线型材生产企业是这个市场最大的收益者。但整个铝型材行业，未来一段时间我国铝型材企业尤其是那些小型铝材企业发展将会受到阻碍，倒闭或被大中型企业收购兼并都将不可避免。尚普咨询建材行业分析师指出：未来，国内铝材加工市场竞争将呈现四大特点：

一：相较于其他行业流水线型材的差异化程度比较小，所以未来铝材行业市场主要竞争还是成本的竞争。

二：流水线型材厂商的规模化扩张趋势，产业纵向一体化趋势明显加快，未来，一部分成长快速的优质企业将会成为市场竞争的主导力量。

三，以规模、铝板加工技术、品牌、管理和服务为主的企业综合竞争能力日渐增长。

四：我国流水线型材企业国际市场的步伐将进一步的加快，尤其是一些沿海地区部分。已具有较好国际市场开拓基础的大型企业，其铝材出口或将有望得到快速增长。