(B1)智能解耦控制系统开发及应用
项目单位:沈阳东大自动化有限公司。 项目概况:1.智能解耦控制系统及软件。东大自动化针对流程工业中复杂工业对象,采用了多变量智能解耦控制技术和以生产指标为目标的优化控制技术,研制了开放式的智能解耦控制系统及软件。采用EIC三电一体经集成设计技术,集成国际上流行的著名品牌的分布式计算机控制系统(DCS),如美国rockwell公司的Controllogix,美国Foxboro公司的I/ASeries,开发软硬结合的一体化智能解耦控制系统,智能解耦控制软件可以嵌入上述国际上流行的著名品牌的分布计算机控制系统(DCS)。该产品可以在现有DCS的基础上提升DCS的应用水平,实现复杂工业过程的优化控制和优化运行。 智能解耦控制系统及软件产品包括: 用于治金和电力电力行业: ●球磨机智能解耦控制系统及软件; ●竖炉焙烧智能解耦控制系统及软件; ●回转窑智能解耦控制系统及软件; ●稀土分离智能解耦控制系统及软件; ●板带层流冷却智能解耦控制系统及软件; ●转炉炼钢系统智能解耦控制系统及软件; ●机炉协调智能解耦控制系统及软件 用于环保行业: ●污水处理智能解耦控制系统及软件; 2、智能多媒体监控系统; 开发多媒体智能监控系统,该产品是集监控、录影、放影、远程监视、故障诊断于一体的新一代高科技数码影像网络监控系统,具有传统录影监视系统所无法比拟的强大功能,是工业生产过程及其它影像监控场合的理想产品。该产品主要由以下三个系列组成; ●DZSJ-KA数码监控系统; ●DZSJ-KB数码监控系统; ●DZSJ-KC数码监控系统; 该产品以批量投入生产,已在工业企业、建筑行业金融、住宅小区等广泛应用。 3.综合自动化系统 开发以智能解耦控制系统和智能我媒体监控系统为核心基于PBS/MES/PCS三层结构的综合自动化系统。 过程控制系统(PCS)。冶金企业生产过程属于流程生产类型,连续安全稳定运行是低成本、高产、高回收、高利润的关键,因此要建立钢材生成过程控制系统,使得生产数据的采集、工艺参数的调整、生产过程的操作与监视、关键设备的监控及生产的协调等都可以高度自动化地集中完成。主要完成生产过程的逻辑控制、顺序控制和回路控制,并为操作人员提供友好的人机交互界面,将人与计算机结合起来,实现人对过程的干预和人与计算机的集成。 经营计划系统(BPS)。根据企业的生产管理目标均衡物料、安全高效、低耗优质、优化工艺操作,建立相应的经营计划系统,把所有与生产经营活动直接有关的工程联成一个整体,并实现通过对信息流的有效控制,完成对企业物流、资金流的闭环控制。BPS为企业领导提供一个数据快速传递、数据准确统计和及时报送投表的信息网络,它减弱了企业管理与决策对人的依赖性,从而挖掘资源潜力,实现价值流、信息流的集成。 制造执行系统(MES)。由作业调度、能源管理、生产成本控制与管理、质量管理,作业人员管理、采用以经济指标为目标的生产过程优化运行,优化控制和优化管理技术,从而实现对能耗、物耗、设备的实时控制,降低生产过程动态成本,提高设备的运转率。通过采用过程建模与优化控制技术,开发基于知识的安全管理系统、设备管理系统、质量管理系统,。实现生产过程的优化控制和优化运行,以稳定工艺指标。 项目优势:由于形成了产学研密切结合的机制,东大自动化拥有很强的技术开发力量,特别是具有很强的工程化能力与技术辐射作用。 (1)流程工业综合自动化方面形成了具有核心竞争力的专有技术,如智能解耦控制技术、综合自动化系统设计技术、以综合生产指标为目标的工业过程优化控制技术; 东北大学自动化研究中心先后承担国家自然科学基金重点项目、首届优秀中青年专项基金等22项,国家863高技术计划项目14项,在流程工业综合自动化新理论、新方法和新技术和自适应智能解耦控制控制理论和方法进行了长达十余年的研究,取得了系统的、创造性的研究成果,发表的论文被EI检索收录150篇,被SCI检索收录35篇。在上述理论研究成果的基础上,结合我国冶金工业的实际,承担完成了国家攻关计划,国家863/GIMS示范工程等10条项,结合工业的实际,开展了技术攻关,提出了流程工业综合自动化系统的设计技术,基于先进控制的三电一体化控制系统集成设计技术、智能解耦控制技术、智能优化控制技术、在辽宁排山楼金矿、邯钢集团、抚钢、武钢等建立了典型示范工程取得了显著的应用成效。 (2)具有很强的大型综合自动化系统的设计与实施能力 东大自动化成立至今,已在钢铁、电力、环保、国防等行业完成了40余项大型自动化工程项目,建立了一批样板工程,通过了用户和国家有关部门组织的验收和鉴定,根据用户提供的经济效益分析和用户证明,说明取得了显著的经济效益和社会效益,取得一批具有国际领先水平的科研成果,包括:多变量智能解耦控制技术及应用(1999年国家科技进步二等奖)、金矿企业综合自动化系统(2001年国家科技进步二等奖) 在该项目实施后,开展了洒泉钢铁集团选矿综合自动化工程、山西铝厂熟料窑自动控制系统等大型自动化工程项目 (3)具有很强的先进控制技术产品的研发能力 东大自动化在国家863目标产品计划、国家计委自动化专项的技术下研发了智能解耦控制系统、多媒体监控系统、电厂经济运行管理与决策系统,并在冶金、电力、环保、国防等行业得到了成功应用。 (4)发挥较强的技术辐射作用 东大自动经通过主办国际、国内会议如1998年IFAC低成本自动化学术会议、2001年过程控制年会等,以及通过《控制工程》杂志、面向企业的人才培养和样板工程的典型示范作用如辽宁省排山楼金矿综合自动化系统等,将工程中心的技术成果全面辐射到工业界中,如率先在国内提出适合流程工业实现扁平化管理模式的基于经营计划系统(BPS)/制造执行系统(MES)/过程控制系统(PCS)三层结构的流程工业综合自动化系统体系结构,并被我国工业企业所接受,正在被应用到企业的信息化建设中。 (5)技术创新性分析 该项目所采用的多变量智能解耦控制技术、基于生产综合指标的优化控制技术、EIC三电一体化分布式计算机控制系统集成设计技术及其在相关行业中的应用具有创新性,在以王淀佐院士、吴澄院士、孙优贤院士、金国藩院士、孙家广院士、周孝信为首的各个鉴定会上,所有与会专家一致认为:“上述先进控制技术在行业应用中国际领先”。有关科技成果获2001年国家科技进步二等奖一项(金硫磺企业综合自动化系统),2000年辽宁省科技进步一等奖一项(先进控制技术在冶金生产过程中的就用),2000年中国高校科技进步一等奖一项(特殊钢新流程关键自动化技术及应用)。 市场预测:国内的许多流程工业生产制造过程中存在具有下述特点的复杂设备与装置,即具有多变量强耦合、生产边界条件波动、与产品质量与性能直接有关的被控参数不能在线连续测一因而难以实现产品质量指标的闭环控制的特点。目前国内尚无解决该类问题的产品,而国外虽然有一引起优化控制软件,但难以适应中国工业边界条件波动频繁、工况变化大的特点,国内企业引进后往往出现“水土不服”的问题。而智能解耦控制系统及软件的开发正是为了填补这一市场空白。 据不完全统计,我国现有钢铁行业、有色行业选矿厂近千家。除了个别选矿厂(如江西德兴铜矿)引进国外控制系统外,绝大多数选矿厂的自动控制水平都很低下。目前选矿过程智能解耦控制系统及软件国内尚无同类产品。因此以每家选矿厂的自动化改造200万元计算,选矿过程智能解耦控制系统及软件就有20亿元的市场需求。 在冶金行业,据不完全统计,我国现有钢铁生产企业1000多家,其中年产钢50万吨以上的企业52家。现有连铸机150多台、50吨以上的电炉50多台、转炉280多座。我国现有钢铁、有色、选矿、水泥、环保行业大型回转窑上千座。目前基本领带于人工操作。本项目所开发炉窑过程智能解耦控制系统及软件在国内也无同类产品竞争。既可以作为一个完整的系统向联合企业销售,也可以拆分成相对独立的模块向小中企业推广。该系统的国内潜在市场容量为超过5亿元。 我国待建的日处理10万吨以上的城市污水处理厂超过600座,以污水处理智能解耦控制软件的价格80万元计算,市场容量超过5亿元。 综上所述,智能解耦控制系统及软件已应用于选矿生产过程、炉窑生产过程、污水处理过程,实现合同额7000余万元。以酒钢选矿厂为例,使用磨矿智能解耦控制系统及软件15套、炉窑智能解耦控制系统及软件22套,选矿过程实现优化控制需要大量的智能解耦控制软件,目前能为国内选矿提供该类软件的厂家为东大自动化和芬兰奥托昆普公司,东大自动化所占的市场份额为75%,芬兰奥托昆普公司所占的市场份额为25%。 作为广泛应用于工业生产过程的电视监控系统的替代产品多媒体监控系统,在工业领域有至少20亿元的市场需求,而且在金融、住宅小区、宾馆、机场等公共场所的安防工程中有着巨大的市场容量。目前东大自动化生产的上百套多媒体监控系统成功就用于辽宁省排山楼金矿、酒钢选厂厂、山西铝厂回转窑、沈阳采油厂、鞍钢小型材厂、箕北郊污水处理厂等生产过程,以及大连建设银行、农业银行以及箕亚太小区、沈阳方圆大厦、沈阳乐购超市等的监控安保系统,预计2002年度合同额将达到2000万元。 东大自动化的多媒体监控系统在工业生产过程中所占垢份额为最大。 投资规模:项目投资总计:8165万元。其中: 基地建设费:3902万元。其中:一期建设费:740万;二期建设费:3162万。其中土地购置费:2562万元(已付591万);建楼费用:600万元。 材料费:2674万元; 实验设备费:739万元; 人员开发费:850万元; 预期经济效益:开发基于多变量智能解耦控制技术的自动化高技术产品,达产后年产值达到一亿元。
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