(B1)智能解耦控制系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用
項目單位:沈陽東大自動化有限公司。 項目概況:1.智能解耦控制系統(tǒng)及軟件。東大自動化針對流程工業(yè)中復(fù)雜工業(yè)對象,采用了多變量智能解耦控制技術(shù)和以生產(chǎn)指標(biāo)為目標(biāo)的優(yōu)化控制技術(shù),研制了開放式的智能解耦控制系統(tǒng)及軟件。采用EIC三電一體經(jīng)集成設(shè)計技術(shù),集成國際上流行的著名品牌的分布式計算機控制系統(tǒng)(DCS),如美國rockwell公司的Controllogix,美國Foxboro公司的I/ASeries,開發(fā)軟硬結(jié)合的一體化智能解耦控制系統(tǒng),智能解耦控制軟件可以嵌入上述國際上流行的著名品牌的分布計算機控制系統(tǒng)(DCS)。該產(chǎn)品可以在現(xiàn)有DCS的基礎(chǔ)上提升DCS的應(yīng)用水平,實現(xiàn)復(fù)雜工業(yè)過程的優(yōu)化控制和優(yōu)化運行。 智能解耦控制系統(tǒng)及軟件產(chǎn)品包括: 用于治金和電力電力行業(yè): ●球磨機智能解耦控制系統(tǒng)及軟件; ●豎爐焙燒智能解耦控制系統(tǒng)及軟件; ●回轉(zhuǎn)窯智能解耦控制系統(tǒng)及軟件; ●稀土分離智能解耦控制系統(tǒng)及軟件; ●板帶層流冷卻智能解耦控制系統(tǒng)及軟件; ●轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)智能解耦控制系統(tǒng)及軟件; ●機爐協(xié)調(diào)智能解耦控制系統(tǒng)及軟件 用于環(huán)保行業(yè): ●污水處理智能解耦控制系統(tǒng)及軟件; 2、智能多媒體監(jiān)控系統(tǒng); 開發(fā)多媒體智能監(jiān)控系統(tǒng),該產(chǎn)品是集監(jiān)控、錄影、放影、遠程監(jiān)視、故障診斷于一體的新一代高科技數(shù)碼影像網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng),具有傳統(tǒng)錄影監(jiān)視系統(tǒng)所無法比擬的強大功能,是工業(yè)生產(chǎn)過程及其它影像監(jiān)控場合的理想產(chǎn)品。該產(chǎn)品主要由以下三個系列組成; ●DZSJ-KA數(shù)碼監(jiān)控系統(tǒng); ●DZSJ-KB數(shù)碼監(jiān)控系統(tǒng); ●DZSJ-KC數(shù)碼監(jiān)控系統(tǒng); 該產(chǎn)品以批量投入生產(chǎn),已在工業(yè)企業(yè)、建筑行業(yè)金融、住宅小區(qū)等廣泛應(yīng)用。 3.綜合自動化系統(tǒng) 開發(fā)以智能解耦控制系統(tǒng)和智能我媒體監(jiān)控系統(tǒng)為核心基于PBS/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)。 過程控制系統(tǒng)(PCS)。冶金企業(yè)生產(chǎn)過程屬于流程生產(chǎn)類型,連續(xù)安全穩(wěn)定運行是低成本、高產(chǎn)、高回收、高利潤的關(guān)鍵,因此要建立鋼材生成過程控制系統(tǒng),使得生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、工藝參數(shù)的調(diào)整、生產(chǎn)過程的操作與監(jiān)視、關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)控及生產(chǎn)的協(xié)調(diào)等都可以高度自動化地集中完成。主要完成生產(chǎn)過程的邏輯控制、順序控制和回路控制,并為操作人員提供友好的人機交互界面,將人與計算機結(jié)合起來,實現(xiàn)人對過程的干預(yù)和人與計算機的集成。 經(jīng)營計劃系統(tǒng)(BPS)。根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)管理目標(biāo)均衡物料、安全高效、低耗優(yōu)質(zhì)、優(yōu)化工藝操作,建立相應(yīng)的經(jīng)營計劃系統(tǒng),把所有與生產(chǎn)經(jīng)營活動直接有關(guān)的工程聯(lián)成一個整體,并實現(xiàn)通過對信息流的有效控制,完成對企業(yè)物流、資金流的閉環(huán)控制。BPS為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)提供一個數(shù)據(jù)快速傳遞、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確統(tǒng)計和及時報送投表的信息網(wǎng)絡(luò),它減弱了企業(yè)管理與決策對人的依賴性,從而挖掘資源潛力,實現(xiàn)價值流、信息流的集成。 制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。由作業(yè)調(diào)度、能源管理、生產(chǎn)成本控制與管理、質(zhì)量管理,作業(yè)人員管理、采用以經(jīng)濟指標(biāo)為目標(biāo)的生產(chǎn)過程優(yōu)化運行,優(yōu)化控制和優(yōu)化管理技術(shù),從而實現(xiàn)對能耗、物耗、設(shè)備的實時控制,降低生產(chǎn)過程動態(tài)成本,提高設(shè)備的運轉(zhuǎn)率。通過采用過程建模與優(yōu)化控制技術(shù),開發(fā)基于知識的安全管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng),。實現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制和優(yōu)化運行,以穩(wěn)定工藝指標(biāo)。 項目優(yōu)勢:由于形成了產(chǎn)學(xué)研密切結(jié)合的機制,東大自動化擁有很強的技術(shù)開發(fā)力量,特別是具有很強的工程化能力與技術(shù)輻射作用。 (1)流程工業(yè)綜合自動化方面形成了具有核心競爭力的專有技術(shù),如智能解耦控制技術(shù)、綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)、以綜合生產(chǎn)指標(biāo)為目標(biāo)的工業(yè)過程優(yōu)化控制技術(shù); 東北大學(xué)自動化研究中心先后承擔(dān)國家自然科學(xué)基金重點項目、首屆優(yōu)秀中青年專項基金等22項,國家863高技術(shù)計劃項目14項,在流程工業(yè)綜合自動化新理論、新方法和新技術(shù)和自適應(yīng)智能解耦控制控制理論和方法進行了長達十余年的研究,取得了系統(tǒng)的、創(chuàng)造性的研究成果,發(fā)表的論文被EI檢索收錄150篇,被SCI檢索收錄35篇。在上述理論研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國冶金工業(yè)的實際,承擔(dān)完成了國家攻關(guān)計劃,國家863/GIMS示范工程等10條項,結(jié)合工業(yè)的實際,開展了技術(shù)攻關(guān),提出了流程工業(yè)綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù),基于先進控制的三電一體化控制系統(tǒng)集成設(shè)計技術(shù)、智能解耦控制技術(shù)、智能優(yōu)化控制技術(shù)、在遼寧排山樓金礦、邯鋼集團、撫鋼、武鋼等建立了典型示范工程取得了顯著的應(yīng)用成效。 (2)具有很強的大型綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計與實施能力 東大自動化成立至今,已在鋼鐵、電力、環(huán)保、國防等行業(yè)完成了40余項大型自動化工程項目,建立了一批樣板工程,通過了用戶和國家有關(guān)部門組織的驗收和鑒定,根據(jù)用戶提供的經(jīng)濟效益分析和用戶證明,說明取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益,取得一批具有國際領(lǐng)先水平的科研成果,包括:多變量智能解耦控制技術(shù)及應(yīng)用(1999年國家科技進步二等獎)、金礦企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)(2001年國家科技進步二等獎) 在該項目實施后,開展了灑泉鋼鐵集團選礦綜合自動化工程、山西鋁廠熟料窯自動控制系統(tǒng)等大型自動化工程項目 (3)具有很強的先進控制技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)能力 東大自動化在國家863目標(biāo)產(chǎn)品計劃、國家計委自動化專項的技術(shù)下研發(fā)了智能解耦控制系統(tǒng)、多媒體監(jiān)控系統(tǒng)、電廠經(jīng)濟運行管理與決策系統(tǒng),并在冶金、電力、環(huán)保、國防等行業(yè)得到了成功應(yīng)用。 (4)發(fā)揮較強的技術(shù)輻射作用 東大自動經(jīng)通過主辦國際、國內(nèi)會議如1998年IFAC低成本自動化學(xué)術(shù)會議、2001年過程控制年會等,以及通過《控制工程》雜志、面向企業(yè)的人才培養(yǎng)和樣板工程的典型示范作用如遼寧省排山樓金礦綜合自動化系統(tǒng)等,將工程中心的技術(shù)成果全面輻射到工業(yè)界中,如率先在國內(nèi)提出適合流程工業(yè)實現(xiàn)扁平化管理模式的基于經(jīng)營計劃系統(tǒng)(BPS)/制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)/過程控制系統(tǒng)(PCS)三層結(jié)構(gòu)的流程工業(yè)綜合自動化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),并被我國工業(yè)企業(yè)所接受,正在被應(yīng)用到企業(yè)的信息化建設(shè)中。 (5)技術(shù)創(chuàng)新性分析 該項目所采用的多變量智能解耦控制技術(shù)、基于生產(chǎn)綜合指標(biāo)的優(yōu)化控制技術(shù)、EIC三電一體化分布式計算機控制系統(tǒng)集成設(shè)計技術(shù)及其在相關(guān)行業(yè)中的應(yīng)用具有創(chuàng)新性,在以王淀佐院士、吳澄院士、孫優(yōu)賢院士、金國藩院士、孫家廣院士、周孝信為首的各個鑒定會上,所有與會專家一致認(rèn)為:“上述先進控制技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用中國際領(lǐng)先”。有關(guān)科技成果獲2001年國家科技進步二等獎一項(金硫磺企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)),2000年遼寧省科技進步一等獎一項(先進控制技術(shù)在冶金生產(chǎn)過程中的就用),2000年中國高?萍歼M步一等獎一項(特殊鋼新流程關(guān)鍵自動化技術(shù)及應(yīng)用)。 市場預(yù)測:國內(nèi)的許多流程工業(yè)生產(chǎn)制造過程中存在具有下述特點的復(fù)雜設(shè)備與裝置,即具有多變量強耦合、生產(chǎn)邊界條件波動、與產(chǎn)品質(zhì)量與性能直接有關(guān)的被控參數(shù)不能在線連續(xù)測一因而難以實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的閉環(huán)控制的特點。目前國內(nèi)尚無解決該類問題的產(chǎn)品,而國外雖然有一引起優(yōu)化控制軟件,但難以適應(yīng)中國工業(yè)邊界條件波動頻繁、工況變化大的特點,國內(nèi)企業(yè)引進后往往出現(xiàn)“水土不服”的問題。而智能解耦控制系統(tǒng)及軟件的開發(fā)正是為了填補這一市場空白。 據(jù)不完全統(tǒng)計,我國現(xiàn)有鋼鐵行業(yè)、有色行業(yè)選礦廠近千家。除了個別選礦廠(如江西德興銅礦)引進國外控制系統(tǒng)外,絕大多數(shù)選礦廠的自動控制水平都很低下。目前選礦過程智能解耦控制系統(tǒng)及軟件國內(nèi)尚無同類產(chǎn)品。因此以每家選礦廠的自動化改造200萬元計算,選礦過程智能解耦控制系統(tǒng)及軟件就有20億元的市場需求。 在冶金行業(yè),據(jù)不完全統(tǒng)計,我國現(xiàn)有鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)1000多家,其中年產(chǎn)鋼50萬噸以上的企業(yè)52家,F(xiàn)有連鑄機150多臺、50噸以上的電爐50多臺、轉(zhuǎn)爐280多座。我國現(xiàn)有鋼鐵、有色、選礦、水泥、環(huán)保行業(yè)大型回轉(zhuǎn)窯上千座。目前基本領(lǐng)帶于人工操作。本項目所開發(fā)爐窯過程智能解耦控制系統(tǒng)及軟件在國內(nèi)也無同類產(chǎn)品競爭。既可以作為一個完整的系統(tǒng)向聯(lián)合企業(yè)銷售,也可以拆分成相對獨立的模塊向小中企業(yè)推廣。該系統(tǒng)的國內(nèi)潛在市場容量為超過5億元。 我國待建的日處理10萬噸以上的城市污水處理廠超過600座,以污水處理智能解耦控制軟件的價格80萬元計算,市場容量超過5億元。 綜上所述,智能解耦控制系統(tǒng)及軟件已應(yīng)用于選礦生產(chǎn)過程、爐窯生產(chǎn)過程、污水處理過程,實現(xiàn)合同額7000余萬元。以酒鋼選礦廠為例,使用磨礦智能解耦控制系統(tǒng)及軟件15套、爐窯智能解耦控制系統(tǒng)及軟件22套,選礦過程實現(xiàn)優(yōu)化控制需要大量的智能解耦控制軟件,目前能為國內(nèi)選礦提供該類軟件的廠家為東大自動化和芬蘭奧托昆普公司,東大自動化所占的市場份額為75%,芬蘭奧托昆普公司所占的市場份額為25%。 作為廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的電視監(jiān)控系統(tǒng)的替代產(chǎn)品多媒體監(jiān)控系統(tǒng),在工業(yè)領(lǐng)域有至少20億元的市場需求,而且在金融、住宅小區(qū)、賓館、機場等公共場所的安防工程中有著巨大的市場容量。目前東大自動化生產(chǎn)的上百套多媒體監(jiān)控系統(tǒng)成功就用于遼寧省排山樓金礦、酒鋼選廠廠、山西鋁廠回轉(zhuǎn)窯、沈陽采油廠、鞍鋼小型材廠、箕北郊污水處理廠等生產(chǎn)過程,以及大連建設(shè)銀行、農(nóng)業(yè)銀行以及箕亞太小區(qū)、沈陽方圓大廈、沈陽樂購超市等的監(jiān)控安保系統(tǒng),預(yù)計2002年度合同額將達到2000萬元。 東大自動化的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程中所占垢份額為最大。 投資規(guī)模:項目投資總計:8165萬元。其中: 基地建設(shè)費:3902萬元。其中:一期建設(shè)費:740萬;二期建設(shè)費:3162萬。其中土地購置費:2562萬元(已付591萬);建樓費用:600萬元。 材料費:2674萬元; 實驗設(shè)備費:739萬元; 人員開發(fā)費:850萬元; 預(yù)期經(jīng)濟效益:開發(fā)基于多變量智能解耦控制技術(shù)的自動化高技術(shù)產(chǎn)品,達產(chǎn)后年產(chǎn)值達到一億元。
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