工業(yè)過程自動化技術(shù)的發(fā)展

工業(yè)過程自動化技術(shù)的發(fā)展

桂衛(wèi)華

中南大學信息科學與工程學院

一.概述

1.什么叫工業(yè)過程自動化技術(shù)

綜合運用控制理論、電子裝備、儀器儀表、計算機和其他信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達到增加產(chǎn)量，提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的，這樣的一種綜合性技術(shù)稱之為工業(yè)工程自動化技術(shù)。它包括：工業(yè)過程自動化軟件、硬件及系統(tǒng)三大部分。

工業(yè)生產(chǎn)過程指的是發(fā)電、冶金、煉油、石化、化工、化肥、生化、建材、造紙、制藥、橡膠、環(huán)保、選礦、采礦等領(lǐng)域的生產(chǎn)加工過程，它是工業(yè)過程自動化的服務對象，可以是一個設備、一個裝置、一個工段、一個生產(chǎn)線，也可以是一個工廠，一個聯(lián)合企業(yè)。工業(yè)過程自動化技術(shù)是一門服務性技術(shù)是一門服務性技術(shù)，它的服務對象是工業(yè)過程。工業(yè)過

程自動化中的變送器和執(zhí)行器相當于人的“眼睛”和“手腳”，工業(yè)過程自動化中的主控系統(tǒng)相當于人的“大腦”。離開了眼睛、手腳和大腦，一個人無法行動和思考；離開了變送器、執(zhí)行器和主控系統(tǒng)，一個生產(chǎn)過程無法正常運行。因此，工業(yè)生產(chǎn)離不開工業(yè)過程自動化技術(shù)。

2.工業(yè)過程自動化與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的關(guān)系

①自動化技術(shù)的發(fā)展都離不開社會環(huán)境和歷史背景.科學,特別是技術(shù)科學的發(fā)展,常常是以技術(shù)的發(fā)展為先導.自動控制理論屬于技術(shù)科學的范疇，它的發(fā)展主要受社會需求的的推動和技術(shù)進步的刺激，當然也受物理學、生物學等和作為工具的計算機的促進。

維納時代及前期的自動控制理論（經(jīng)典控制理論）

Nyquist（1932年）穩(wěn)定性分析

Bode（1940年）Bode圖

Evans（1948年）根軌跡法

Wiener（1948年）《控制論》一書標志著一門獨“控制理論”的誕生.

經(jīng)典控制理論的形成

推動:受當時重大技術(shù)（通訊技術(shù)和火炮技術(shù)等）的深刻影響。物理學：牛頓力學中的“質(zhì)點和姿態(tài)動力學”數(shù)學：線形常系數(shù)微分方程、單復變函數(shù)、概率、統(tǒng)計.工具：模擬電路和模擬計算機.

50年代到60年代的自動控制理論（現(xiàn)代控制理論）

Bellman（50年代）最優(yōu)性原理———《動態(tài)規(guī)則》（1954年）

Poutrygin等人（50年代末）提出“最大值原理”（最優(yōu)控制問題的基本原理）

Kalman（60年代）狀態(tài)空間方法：能控性，能觀測性。

現(xiàn)代控制理論的形成推動：遠程火箭技術(shù)與航天技術(shù)、現(xiàn)代航海技術(shù)的直接影響.

物理學（化學）：力學、電動力學、化學反應機理.數(shù)學:線性代數(shù)（幾何方法）和矩陣論；線性常微分方程組理論；實、復變函數(shù)論變分法；泛函分析；概率、統(tǒng)計.工具：電子計算機技術(shù)促進.

60年代以來.特別是80年代以來，自動控制理論有了新的發(fā)展推動：微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊和網(wǎng)絡技術(shù)、機器人技術(shù).經(jīng)濟、技術(shù)全球化進程的加快.向控制理論提提出了新的課課題.*含有各各種不確定性性系統(tǒng)的建模模、分析綜和和、控制和優(yōu)優(yōu)化設計.*具有有層次性特征征系統(tǒng)的建模模、分析綜合合、控制和優(yōu)優(yōu)化設計.*難于于用傳統(tǒng)方法法建模系統(tǒng)的的分析和控制制問題.方法:智智能方法②工業(yè)過程程自動化與傳傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的關(guān)關(guān)系利用電子技術(shù)術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)是近二十十年來中國經(jīng)經(jīng)濟發(fā)展的重重要成果，大大大促進了企企業(yè)競爭實力力和綜合國力力的增強。而而在電子技術(shù)術(shù)改造傳統(tǒng)行行業(yè)中，工業(yè)業(yè)自動化技術(shù)術(shù)又是其中的的重要組成部部分。對傳統(tǒng)統(tǒng)的過程工業(yè)業(yè)而言，利用用先進的自動動化硬件及軟軟件組成工業(yè)過程程自動化系統(tǒng)統(tǒng)，大大提高高了生產(chǎn)過程程的安全性、、可靠性、穩(wěn)穩(wěn)定性。提高高了產(chǎn)品產(chǎn)量量和質(zhì)量、提提高了勞動生生產(chǎn)率，企業(yè)業(yè)的綜合經(jīng)濟濟效益。美國科學院曾曾對位于前列列的五家實施施綜合自動化化的企業(yè)進行行全面的調(diào)查查，結(jié)果表明明：產(chǎn)品質(zhì)量量提高2—5倍，生產(chǎn)效效率提高40—70%；；設備利用率率提高2—3倍，生產(chǎn)周周期縮短30—60%，，庫存減少30%到60%，人工費費減少5—20%。*工業(yè)過程自動動化技術(shù)是從從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中中產(chǎn)生出來的的技術(shù)，是傳傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展展的需求所在在。20實際40年代是自動動化技術(shù)和理理論形成的關(guān)關(guān)鍵時期。工業(yè)過程自動動化首先來自自于傳統(tǒng)機械械制造業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)方式的變更更，即從汽車車流水線開始始的。1946年美美國福特汽車車公司副經(jīng)理理D.S哈特首先提出出用“自動化化”一詞來描描述這種流水水線。1947年4月，福特汽汽車公司建立立了自動化研研究部門，稱作自自動化工程司司的專家到這這個部門工作作1948年年，《美國機機械師》雜志志，把自動化化技術(shù)義為““用機械裝置置去操縱工件件的進出，在在各項操作之之間轉(zhuǎn)送零件件，消除廢料料，使生產(chǎn)設設備按照一定定的時序去完完成這些任務務，使流水線線能部分或全全部地處在集集中控制站的的按鍵控制之之下的一種技技術(shù)。自動化一出現(xiàn)現(xiàn)就顯示出強強大的生命力力。應用這種種流水線，建立立起單一品種種大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)方式，大大大提高了勞動生生產(chǎn)率。不到到3年的時間間，使汽車成成本下降了近近3倍，只用用了8年的時時間就使汽車車銷售價格下下跌到原來的的9%使汽車車走進了普通通家庭。汽車工業(yè)的發(fā)發(fā)展，帶動了了冶金、化工工、石油等工工業(yè)，促進了了連續(xù)生產(chǎn)過過程自動化的的發(fā)展。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)發(fā)展推動了工工業(yè)過程自動動化技術(shù)的進進步70年代以來來，由于世界界范圍內(nèi)出現(xiàn)現(xiàn)的能源危機機和市場劇烈烈競爭，工業(yè)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模更更趨龐大。如如：每個電站站的裝機容量量已經(jīng)從20萬、60、、100萬KW石化工業(yè)中年年產(chǎn)30萬噸噸以上的乙烯烯、合成氨等等工廠大批建建成。設備的的更新?lián)Q代，，市場競爭，，要進一步提提高產(chǎn)量，降低成本本，節(jié)約原材材料和減少能能源。要求自自動化技術(shù)能能充分發(fā)揮設設備的生產(chǎn)能能力，最終達達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)產(chǎn)低耗的控制制目標。另一方面，面面對的工業(yè)過過程越來越復復雜，如反應應過程、生化化過程等等，，本身機理就就十分復雜，，一些還沒有有完全被人們們充分認識。。而這類過程程往往還受到到眾多隨機因因素的干擾和和影響，具有有高度的不穩(wěn)穩(wěn)定性、高度度的非線形、、高度的關(guān)聯(lián)聯(lián)性、特大的的滯后性和狀態(tài)不完全全性，難以建建立精確的數(shù)數(shù)學模型。出出現(xiàn)了克服和和解決這些問問題的先進控控制方法和先先進控制策略略。人工智能能、控制理論論、運籌學等等智能控制應應用于化工、、煉油、造紙、發(fā)電、冶冶金等各種工工業(yè)過程之中中，極大的推推動了自動化化技術(shù)的發(fā)展展。目前，生產(chǎn)過過程自動化的的程度已成為為衡量工業(yè)企企業(yè)現(xiàn)代化水水平的重要標標志。二工業(yè)過過程自動化技技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)現(xiàn)狀分析、及及發(fā)展趨勢工業(yè)過程自動動化技術(shù)及產(chǎn)產(chǎn)品主要包括括各種工業(yè)控控制軟件、硬硬件及系統(tǒng)，，其中主要包包括各種工業(yè)業(yè)控制軟件、、硬件及系統(tǒng)統(tǒng)，其中主要要關(guān)鍵技術(shù)有有：*新新一代主控控系統(tǒng)（包括括集散控制系系統(tǒng)、可編程程控制器、儀儀表、器件、、網(wǎng)絡、傳感感器等）*現(xiàn)現(xiàn)場總線技術(shù)術(shù)（包括HART總線、FF、Canbus、Lonworks、Profibus等）*實實時監(jiān)控軟件件平臺（信息息集成軟件平平臺）*先先進控制技術(shù)術(shù)（多變量約約束控制、廣廣義預測控制制、多變量魯魯棒控制、自自適應解耦控控制等）*過過程優(yōu)化技術(shù)術(shù)（冶金、煉煉油、化工、、化肥造紙等等領(lǐng)域的一批批在線優(yōu)化技技術(shù)）*變變送器及執(zhí)行行器技術(shù)（以以現(xiàn)場總線技技術(shù)為基礎(chǔ)的的智能變送器器及執(zhí)行器*特特種檢測技術(shù)術(shù)（鋼鐵、煉煉化、輕化、、冶金等領(lǐng)域域的各種特種種變量的檢測測技術(shù)）*專專用優(yōu)化軟件件及專用控制制裝置（包括括冶金、煉油油、石化、化化工、化肥、、生化、制藥藥、建材、造造紙、環(huán)保等等工業(yè)領(lǐng)域關(guān)關(guān)鍵設備的專專用優(yōu)化軟件件和專用控制制裝置）涉及上述領(lǐng)域域和控制系統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)品國內(nèi)需需要達500億元以上。。主要是歐美美日等國的大大企業(yè)在國內(nèi)內(nèi)市場瓜分市市場份額。如如：Honeywell，ABB、西門子、橫河河電機、西屋屋電氣、富士士電機、貝利利等。以下從工業(yè)控控制軟件、工工業(yè)控制硬件件和控制系統(tǒng)統(tǒng)三個方面分分析國內(nèi)外現(xiàn)現(xiàn)況和發(fā)展趨趨勢。2.1工工業(yè)過程程自動化軟件件2.1.1實實時監(jiān)控控軟件平臺近年來，隨著著電子技術(shù)、、計算機技術(shù)術(shù)、網(wǎng)絡通訊訊技術(shù)和自動動化技術(shù)的迅迅猛發(fā)展，傳傳統(tǒng)的過程控控制系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)逐漸演變?yōu)闉閿?shù)字化、智智能化、開放放化和新型控控制系統(tǒng)，并并且越來越多多的應用于工工業(yè)企業(yè)。使使得從單個設設備、單個車車間的自動化化發(fā)展為整個個工廠、整個個企業(yè)的自動動化已成為可可能。已信息息集成為基礎(chǔ)礎(chǔ)，的工廠綜合自自動化、智能能工廠等大型型企業(yè)應用軟軟件等大型企企業(yè)應用軟件件，對提高企企業(yè)的生產(chǎn)效效益，產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量和競爭力力有著重要作作用。在這些以企業(yè)業(yè)經(jīng)營管理和和企業(yè)生產(chǎn)管管理的緊密集集成為目標的的大型企業(yè)應應用軟件中，，對生產(chǎn)過程程的集成、監(jiān)監(jiān)控、管理是是整個應用軟軟件體系的基基礎(chǔ)和平臺。。因此，一種種能夠網(wǎng)絡化化集成監(jiān)控所所有自動化設設備的新型實實時監(jiān)控軟件件平臺是開發(fā)發(fā)的方向。這這種新型的實實時監(jiān)控軟件件平臺能夠?qū)崒崿F(xiàn)工業(yè)企業(yè)業(yè)的以下需求求。*集成成監(jiān)控管理現(xiàn)現(xiàn)存的和即將將應用的自動動化控制設備備，逐步消除除工廠內(nèi)各不不相同的專用用技術(shù)、網(wǎng)絡絡、協(xié)議所產(chǎn)產(chǎn)生的不良效效果；*降低低自動化系統(tǒng)統(tǒng)的總體投資資成本，并最最大程度上保保護在現(xiàn)在動動化系統(tǒng)上的的投資；*滿足足工廠實時生生產(chǎn)過程信息息進入企業(yè)內(nèi)內(nèi)所有的計算算機平臺，滿滿足企業(yè)對生生產(chǎn)更深入、、更及時地管管理；*提供供開放、標準準的方式或方方法，使得先先進控制軟件件（APC）、生產(chǎn)調(diào)度軟件件能夠方便的的開發(fā)；*統(tǒng)一一自動化控制制系統(tǒng)的基礎(chǔ)礎(chǔ)設施網(wǎng)絡，，為將自動化化系統(tǒng)最終融融入信息管理理系統(tǒng)提供條條件和可能；；*充分分利用網(wǎng)絡通通訊技術(shù)、Internet\Intranet技術(shù)，使得生生產(chǎn)管理人員員和現(xiàn)場操作作人員能夠在在任何地方對對機器、生產(chǎn)產(chǎn)過程乃至工工廠生產(chǎn)管理理進行遠程監(jiān)監(jiān)控；現(xiàn)在，國外商商品化的實時時監(jiān)控軟件正正在朝這個方向發(fā)展，典典型的產(chǎn)品有有美國Intellution公司Dynamics軟件、Wonderware公司的InTouch軟件、以色列PCSoft國際公司的Wizcon軟件、澳大利利亞Citect公司Citect軟件、法國ARC公司PCVUE32軟件等，這些些軟件大都已已經(jīng)或多或少少地進入中國國市場。另一方面，面面臨即將到來來的21世紀紀，我國企業(yè)業(yè)的經(jīng)營管理理人員在面臨臨市場全球化化機遇的同時時正面臨著更更大的挑戰(zhàn)，，高效率、高高質(zhì)量、低消消耗、彈性生生產(chǎn)的全球市市場需求正在在給我國企業(yè)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管管理人員帶來來巨大的壓力力。隨著企業(yè)業(yè)規(guī)模的擴大大和管理水平平的提高，企企業(yè)越來越迫迫切需要具有有大型分布式式數(shù)據(jù)庫的綜綜合集成軟件件平臺。企業(yè)經(jīng)營管理理人員和技術(shù)術(shù)研究人員一一般都認為保證全廠生產(chǎn)產(chǎn)過程的平穩(wěn)穩(wěn)控制、協(xié)調(diào)調(diào)生產(chǎn)是是提提高企業(yè)競爭爭力的主要途途徑。因此，，企業(yè)經(jīng)營管管理人員習慣慣采用企業(yè)資資源計劃管理理系統(tǒng)（ERP—EnterpriseResourcePlanning）或企業(yè)供應鏈鏈管理系統(tǒng)（SupplyChainManagement）來管理生產(chǎn)過過程原料及其其他資源的供供給計劃。但但是，這些計計劃管理系統(tǒng)統(tǒng)仍然缺少對對全廠生產(chǎn)過過程的控制、、調(diào)度和集成成能力。而在過程控制制中，由于各各種數(shù)字化自自動控制系統(tǒng)的廣泛應用用，我們已經(jīng)經(jīng)可以獲得大大量有關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)過程運行的的“海量數(shù)據(jù)據(jù)”。但是，，這些數(shù)據(jù)只只是各個生產(chǎn)產(chǎn)過程的一些些細節(jié)，片面面的信息，并并不能從全廠廠的角度反映映產(chǎn)品質(zhì)量、、生產(chǎn)計劃執(zhí)執(zhí)行情況、能能源消耗情況況。這種存在在于企業(yè)經(jīng)營營管理系統(tǒng)和和自動控制系系統(tǒng)之間的信信息鴻溝上所所有企業(yè)在實實施企業(yè)資源源計劃管理系系統(tǒng)（ERP）或企業(yè)供應鏈鏈管理系統(tǒng)時時所遇到的實實際問題。針對這種實際際情況，國外外軟件開發(fā)商商已經(jīng)成功開開發(fā)成功商商品化的軟件件平臺，專門門用于經(jīng)營決決策管理和實實時過程控制制的信息交換換和緊密集成成。典型產(chǎn)品品有美國OSI公司的PI軟件、CAMSTARSYSTEM公司InSite軟件、RealtimeInfo公司的InfoLink軟件等。2.1.2先先進控控制軟件現(xiàn)代工業(yè)的一一個重要特征征是向大型化化和自動化發(fā)發(fā)展。在現(xiàn)在在的大工業(yè)生生產(chǎn)過程中，，人們對生產(chǎn)產(chǎn)過程的安全全、高效、優(yōu)優(yōu)質(zhì)、低耗的的要求不斷提提高，追求更更大的經(jīng)濟效效益，因而對對控制的要求求也越來越高高。但是在復復雜的工業(yè)過過程中經(jīng)常遇遇到的諸如多多種約束條件件、多變量和和強耦合問題題、非線性、、大時滯、難難建立精確的的模型、不確確定性嚴重、、多控制目標標等問題給控制帶來來了很大的困困難、以上這這些問題使用用常規(guī)的控制制技術(shù)已不能能滿足其要求求，而必須采采用先進的控控制技術(shù)來解解決。采用先先進的控制，，可以處理各各種約束，可以把各種種要求以性能能指標的形式式結(jié)合到控制制中加以考慮慮，以提高控控制的動態(tài)質(zhì)質(zhì)量。動態(tài)控控制的質(zhì)量高高，上層優(yōu)化化級就可以將將工作點設置置到臨界約束束邊界，從而而進行卡邊生生產(chǎn)，在保證證安全性的同同時使經(jīng)濟效效益大大提高高。理論和實實踐都證明，，只只要設計合理理，先進控制制完全可以取取得優(yōu)于常規(guī)規(guī)控制的實際際效果。從目目前先進控制制技術(shù)應用的的情況來看，，在今后的幾幾年內(nèi)，預測測控制、模糊糊控制、魯棒棒控制、智能能控制、自適適應控制、軟軟測量等將會會成為先進控控制技術(shù)軟件件發(fā)展的主流流，將對我國國冶金、煉油油、化工、造造紙、制藥、、石油等行業(yè)業(yè)的技術(shù)改造造、技術(shù)進步步起到積極的的推動作用。。國外從70年代末80年代初就開開始先進的控控制技術(shù)的商商品化產(chǎn)品開開發(fā)及國外從70年年代末80年年代初就開始始先進的控制制技術(shù)的商品品化軟件開發(fā)發(fā)及應用，在在DCS的基礎(chǔ)上實現(xiàn)現(xiàn)優(yōu)化控制和和先進的過程程控制。在控控制算法上，，將控制理論論研究的新成成果，如多變變量約束控制制、各種預測測控制、推斷斷控制和估計計、人工神經(jīng)經(jīng)元網(wǎng)絡控制制和軟測量技技術(shù)等應用于于工業(yè)生產(chǎn)過過程并取得明明顯的經(jīng)濟效效益和社會效效益。目前國外，特特別是美國、、加拿大、歐歐洲等國已有有Setpoint，DMC，HoneywellProfimatics、Adersa，，ASPENTech，TreiberControls等多家從事先先進控制和優(yōu)優(yōu)化的軟件公公司開發(fā)出適適合于實時控控制與優(yōu)化的的多變量先進進控制和實時時在線優(yōu)化的的商品化的工工程軟件產(chǎn)品品，大量推向向市場，在上上千家大型石石化、化工、、煉油、冶金金等企業(yè)獲得得成功應用，，取得巨額利利潤。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)統(tǒng)計，國外比比較著名的先先進控制軟件件包已有2233套獲得得應用，目前前正在搶占我我們的國內(nèi)內(nèi)市場，詳細的情況如如表2。1所所示。2.1.3過程程優(yōu)化軟件過程優(yōu)化是工工業(yè)過程自動動化的核心技技術(shù)之一，它它通過生產(chǎn)裝裝置的安全平平穩(wěn)運行和優(yōu)優(yōu)化操作使生生產(chǎn)計劃高效效地實施。為為了這一目標標，首先需獲獲取正確反映映生產(chǎn)裝置狀狀態(tài)的原始生生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利利用數(shù)據(jù)校正正技術(shù)，分析析、綜合出產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量、裝裝配能力及狀狀況、能源消消耗、故障報報警信息，實實現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)控控、故障診斷斷，和安全管理，，同時，利用用流程模擬模模型和裝置狀狀況，進行生生產(chǎn)作業(yè)計劃劃和優(yōu)化調(diào)度度，以最少的的能耗、最高高的安全性或或最大的產(chǎn)品品效益，確定定各個生產(chǎn)裝裝置的負荷并并通過靜態(tài)實實時優(yōu)化向先先進控制層提提供最優(yōu)操作作條件。過程程優(yōu)化層主要要由七大軟件件產(chǎn)品組成：數(shù)據(jù)校正質(zhì)量監(jiān)控故障障診斷安全管理生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化化流程模擬靜態(tài)實時優(yōu)化化生產(chǎn)信息綜合合集中平臺過程優(yōu)化軟件件是實現(xiàn)工業(yè)業(yè)企業(yè)節(jié)能、、降耗、安全全生產(chǎn)、環(huán)境境保護和增加加效益的重要要工具。國內(nèi)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界對對此非常重視視，國外80年代起已逐逐步出現(xiàn)流程程模擬、生產(chǎn)產(chǎn)計劃調(diào)度優(yōu)優(yōu)化、數(shù)據(jù)校校正、統(tǒng)計質(zhì)質(zhì)量控制和靜靜態(tài)優(yōu)化商品品化軟件，90年代以來來，各類商品品化軟件的功功能日趨完善善，在不同計計算機硬件、、網(wǎng)絡及數(shù)據(jù)據(jù)庫平臺上的的通用性進一一步加強，針針對特定工業(yè)業(yè)過程優(yōu)化軟件件的工程服務務受到廣泛的的重視，工程程服務水平和和用戶的參與與程度已成為為軟件應用成成敗的重要因因素。90年年代后期，國國外的軟件廠廠商除了不斷斷擴展各應用用軟件的功能能，還十分重重視各應用軟軟件的綜合集集成和相互組組合，既有大大公司（如Aspentech）力圖提供過程程優(yōu)化層全面面軟件產(chǎn)品，，也有多家軟軟件企業(yè)提供供富有特色的的專業(yè)優(yōu)化軟軟件。今后的的發(fā)展趨勢是進一步提提供優(yōu)化軟件件的工程適用用性，提供Internet遠程維護，為為綜合集成商商提供即插即即用式應用用軟件和面向向目標的圖形形化軟件組態(tài)態(tài)界面。但是是各種優(yōu)化軟軟件在功能上上都因若干技技術(shù)上的難點點而不夠完善善，市場需要要功能更優(yōu)的的優(yōu)化軟件出出現(xiàn)。2.2工業(yè)過程自動動化硬件2.2.1發(fā)展趨勢工業(yè)過程自動動化硬件即工工業(yè)自動化儀儀表與裝置是是一個對高技技術(shù)特別敏感感的行業(yè)，近近十年來，計計算機技術(shù)、、微電子技術(shù)術(shù)、通訊技術(shù)術(shù)與自動化控控制技術(shù)相結(jié)結(jié)合，使得在在技術(shù)上達到到新的高度。。其主要特征征是，產(chǎn)品實實現(xiàn)數(shù)字化、、智能化、網(wǎng)網(wǎng)絡化，并在在性能上向高高精度、高可可靠性、高環(huán)環(huán)境適應性方方向發(fā)展。由由于上述的發(fā)展趨趨勢，產(chǎn)生了了四個方面的的明顯變化。以現(xiàn)場總線為為基礎(chǔ)的智能能化現(xiàn)場儀表表將不斷涌現(xiàn)現(xiàn)，并逐漸成成為主流產(chǎn)品品，這類儀表表以具有多功功能、智能化化、可組態(tài)、、自診斷、可可互操作、可可雙向通信為為特點。目前前影響比較大大的現(xiàn)場總線線通信規(guī)約有有：FF（FoundationFieldbus，基金會現(xiàn)場總總線）、Profibus、Lonworks以及基于CAN的現(xiàn)場總線系系列。啟用新型智能能模塊，如專專家系統(tǒng)、模模糊控制、預預測控制、神神經(jīng)元控制，，從而使控制制系統(tǒng)得以充充分地發(fā)揮其其能力和潛質(zhì)質(zhì)。自動化儀表與與裝置在其自自身智能化的的基礎(chǔ)上，通通過現(xiàn)場總線線、Internet或Intranet等通信網(wǎng)絡與與計算機管理理系統(tǒng)相溝通通，構(gòu)成控制制與管理一體體化的IPS（計算機集成過過程系統(tǒng)，ComputerIntegratedProcessSystem）系統(tǒng)。因此,今后為為形成該類系系統(tǒng)的各種網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋，，以及各種大大型商品化的的監(jiān)視、優(yōu)化化調(diào)度、管理理軟件亦將不不斷涌現(xiàn)。在發(fā)展通用、、普及、標準準產(chǎn)品的同時時，將十分注注意“專用控控制裝置”（（如：工業(yè)鍋鍋爐、藥業(yè)反反應器等）和和“特種檢測測儀表”（如如黏度、濁度度等）的開發(fā)發(fā)和應用。軟軟測量技術(shù)在在需要特殊檢檢測的場合，也是常被被采用的技術(shù)術(shù)之一。代表表技術(shù)發(fā)展趨趨勢的典型型產(chǎn)品是基于于現(xiàn)場總線的的FCS（現(xiàn)場總線控制制系統(tǒng)，F(xiàn)ieldbusControlSystem)和智能現(xiàn)場儀儀表。見表2。2。。2.2.2國國內(nèi)外現(xiàn)現(xiàn)狀國內(nèi)的工業(yè)自自動化儀表及及裝置雖然得得到了較大的的發(fā)展，但是是形勢不容樂樂觀。各方面面都面臨強大大的壓力，產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)水水平亟待加快快。對于主控系統(tǒng)統(tǒng)我國自行開發(fā)發(fā)的分散型控控制控制系統(tǒng)統(tǒng)（DCS）具有八十年代代末的水平，，浙大中控的的SUPCONJx，和利時的HS2000，上海自動化儀儀表研究所的的叮K-2900等均已能供應應市場。據(jù)1995年底底資料統(tǒng)計，，國內(nèi)各工業(yè)業(yè)部門應用DCS共計1387套，其中進進口1336套，占96%，近兩年，國國內(nèi)供應的套套數(shù)明顯增加加，但比例變動不大。。我國生產(chǎn)的的以PC為基礎(chǔ)的開放放型控制裝置置和PLC在中、小型系系統(tǒng)中已廣泛泛應用，并呈呈上升趨勢。。引進的DCS具有八十年代代中后期水平平，國產(chǎn)化率率達35%以以上，但批量量不大，沒有有規(guī)范經(jīng)濟效效應。對于變送器變送器類產(chǎn)品品通過引進，，提高了靈敏敏度和可靠性性具有八十年年代中期水平平的智能式變變送器和具有有九十年代中中期水平的帶帶HART通信接口的智智能式變送器器已開始試產(chǎn)產(chǎn)、試用。但但是，對于冶冶金、煉油、、化工、石化化、生化、造造紙和環(huán)保等等工業(yè)領(lǐng)域急急需的特種變變送器十分缺缺乏。對于執(zhí)行器執(zhí)執(zhí)行器類產(chǎn)品品發(fā)展較快，，一般產(chǎn)品達達到八十年代代中期水平。。但是，對于于大流量、強強腐蝕、高粘粘度、高壓差差、超低溫、、多相流等的的特種執(zhí)行器器，目前的品品種太少，不不能滿足生產(chǎn)產(chǎn)需求。對于其他儀表表國內(nèi)生產(chǎn)的的常規(guī)儀表50%還是七七十年代至八八十年代水平平的以模擬技技術(shù)為基礎(chǔ)的的儀表,如電動單元組組合儀表。此此外。自動系系統(tǒng)的儀表品品種滿足率太太底，一般工工程項目為80%，大型型工程項目為為60%特殊殊工程項目不不到40%。。對于現(xiàn)場總線線在國內(nèi)現(xiàn)場場總線技術(shù)引引起了自動化化行業(yè)的普遍遍重視，在國國家計委的支支持下，已開開始現(xiàn)場總線線技術(shù)的科技技攻關(guān)，并已已開發(fā)出大批批研究成果。。但到目前為止止，尚無一家家企業(yè)批量投投產(chǎn)現(xiàn)場總線線儀表，國內(nèi)內(nèi)的自動化儀儀表市場正在在被國外的現(xiàn)現(xiàn)場總線儀表表所主導，F(xiàn)F總線儀表在國國內(nèi)工程應用用中尚不多見見，但HART總線儀表的應應用已越來越越多。國內(nèi)進進行現(xiàn)場總總線儀表的開開發(fā)與生產(chǎn)，，還受到“一一致性”和““互操作性””的檢驗和認認證等關(guān)鍵性性問題，尚受受制于國外，，目前并找到到滿意的解決決辦法。國外的工業(yè)自自動化儀表及及裝置，分析析一下現(xiàn)場總總線儀表就可可見一般。國國際上，現(xiàn)場場總線技術(shù)的的研究和開發(fā)發(fā)已取得重大大進展，出現(xiàn)現(xiàn)了各種基于于現(xiàn)場總線技技術(shù)的智能儀儀表和系統(tǒng)，，在實際工程程上得到越來來越多的應用用，現(xiàn)在國際際上有10多多種較有影響響的國家或企企業(yè)的現(xiàn)場總總線標準，在在斷續(xù)過程控控制領(lǐng)域的推推廣應用發(fā)展展迅速，但在在連續(xù)過程控控制領(lǐng)域中的的應用因為標準不統(tǒng)統(tǒng)一而受到阻阻力，因此，，國際標準化化組織（IEC）正在加大制訂訂國際標準的的力度，可望望在近期完完成FF標準的全部制制定工作，F(xiàn)F標準在國際上上已被近200家自動化化儀表企業(yè)接接受，并積極極推出符合合FF標準的產(chǎn)品。。HART標準作為一種種模擬量轉(zhuǎn)換換到數(shù)字量量的過度標準準，事實上得得到了世界各各國的認可，，因此符合HART標準的產(chǎn)品在在今后十年內(nèi)內(nèi)將是一個發(fā)發(fā)展時期。2.3工工業(yè)過程程自動化系統(tǒng)統(tǒng)由工業(yè)過程自自動化軟件和和硬件組成工工業(yè)控制系統(tǒng)統(tǒng)，應用于鋼鋼鐵、煉油、、化工、石化化、化肥、造造紙、生化和和環(huán)保等工業(yè)業(yè)領(lǐng)域，形成成了各具特色色的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)、控制策略略和設計方法法，特別是專專用控制裝置置和專用優(yōu)化化軟件。下面面分鋼鐵、煉煉化、和輕化化等三個領(lǐng)域域進行分析。。2.3.1鋼鋼鐵工業(yè)業(yè)鋼鐵工業(yè)自動動化的發(fā)展趨趨勢大多數(shù)發(fā)發(fā)達國家的鋼鋼鐵工業(yè)自動動化，基本上上達到了局部部綜合自動化化的要求，其其功能包括控控制、優(yōu)化、、調(diào)度、管理理和決策等。。范圍廣、功能能強的管理系系統(tǒng)實用化以以及時、高效效、服務周到到為目的的廣廣域化管理系系統(tǒng)逐漸實用用化，在不少少鋼鐵公司得得到應用。生產(chǎn)操作和運運行指揮系統(tǒng)統(tǒng)智能化以繼繼承專家操作作訣竅及有有效操作為目目的的人工智智能、模糊控控制、專家系系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡技術(shù)在各各工序得到應應用?，F(xiàn)代代控控制制理理論論提提供供高高質(zhì)質(zhì)量量在在連連鑄鑄結(jié)結(jié)晶晶器器、、帶帶鋼鋼連連扎扎機機等等關(guān)關(guān)鍵鍵設設備備采采用用預預測測控控制制、、多多變變量量最最優(yōu)優(yōu)控控制制、、自自適適應應解解耦耦取取得得重重大大效效益益。。監(jiān)控控過過程程應應用用多多媒媒體體實實現(xiàn)現(xiàn)可可視視化化操操作作運運用用傳傳感感器器群群的的信信息息，，利利用用多多信信息息融融合合技技術(shù)術(shù)、、多多媒媒體體技技術(shù)術(shù)和和圖圖象象處處理理技技術(shù)術(shù)，，使使鑄鑄胚胚內(nèi)內(nèi)部部凝凝固固過過程程達達到到可可視視化化的的要要求求。。普遍遍建建立立故故障障診診斷斷設設備備維維護護專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)以以提提高高作作業(yè)業(yè)率率和和維維護護費費用用，，發(fā)發(fā)展展大大規(guī)規(guī)模模設設備備診診斷斷、、過過程程診診斷斷、、遠遠程程診診斷斷、、狀狀態(tài)態(tài)診診斷斷、、優(yōu)優(yōu)化化維維護護等等技技術(shù)術(shù)，，在在鋼鋼鐵鐵企企業(yè)業(yè)已已取取得得重重大大經(jīng)經(jīng)濟濟效效益益。。生產(chǎn)產(chǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)和和管管理理系系統(tǒng)統(tǒng)實實現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡絡化化從從現(xiàn)現(xiàn)場場總總線線到到車車間間網(wǎng)網(wǎng)、、工工廠廠網(wǎng)網(wǎng)、、企企業(yè)業(yè)網(wǎng)網(wǎng)，，在在鋼鋼鐵鐵企企業(yè)業(yè)系系統(tǒng)統(tǒng)網(wǎng)網(wǎng)絡絡化化已已成成為為不不可可逆逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的的趨趨勢勢，，為為建建立立綜綜合合自自動動化化提提供供了了靈靈活活性性。特種種檢檢測測技技術(shù)術(shù)和和執(zhí)執(zhí)行行器器得得到到快快速速發(fā)發(fā)展展采采用用新新技技術(shù)術(shù)（（如如激激光光、、超超聲聲等等））、、新新理理論論（（如如神神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡絡、、模模式式識識別別等等））、、新新器器件件（（如如CCD）），，使得得過過去去無無法法直直接接檢檢測測關(guān)關(guān)鍵鍵參參數(shù)數(shù)成成為為可可能能。。鋼鐵鐵工工業(yè)業(yè)自自動動化化的的國國內(nèi)內(nèi)現(xiàn)現(xiàn)狀狀一批批引引進進工工程程和和自自建建項項目目奠奠定定了了我我國國鋼鋼鐵鐵工工業(yè)業(yè)自自動動化化的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)一一批批引引進進工工程程提提高高了了我我國國鋼鋼鐵鐵工工業(yè)業(yè)水水平平，，并并豐豐富富了了自自動動化化技技術(shù)術(shù)來來源源和和獲獲得得移移植植消消化化的的榜榜樣樣：：多多車車間間成成套套自自動動化化工工程程（（如如寶寶鋼鋼一一、、二二期期工工程程、、天天津津鋼鋼管管公公司司工工程程等等）），，這這些些當當代代國國際際先先進進水水平平的的成成套套自自動動化化系系統(tǒng)統(tǒng)大大大大提提高高我我國國工工業(yè)業(yè)自自動動化化水水平平。。我國國自自行行建建設設的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)或或技技術(shù)術(shù)改改造造項項目目均均把把自自動動化化作作為為重重要要環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)。。如如高高爐爐占占總總?cè)萑莸牡?5%的的大大型型高高爐爐都都采采用用了了較較為為完完善善的的自自動動化化系系統(tǒng)統(tǒng)，，中中小小型型高高爐爐43%不同程度度的實現(xiàn)現(xiàn)了自動動化。這這些工程程的投產(chǎn)產(chǎn)使我國國鋼鐵工工業(yè)自動動化按鋼鋼鐵生產(chǎn)產(chǎn)設備能能力計算算，“七七五”末末實現(xiàn)了了設備控控制級自自動化約約占16.4%。全國裝有有過程計計算機的的機組，，大型高高爐的生生產(chǎn)能力力占煉鐵鐵總能力力比重，，由“七七五”末末的6.9%提高到““八五””末的19%，煉鋼則則由16.35%提高到37%，軋鋼則則由17%提高到20%。自行開發(fā)發(fā)的檢測測儀表、、控制系系統(tǒng)和數(shù)數(shù)學模型型發(fā)展了了我國鋼鋼鐵工業(yè)業(yè)自動化化在檢測測儀表方方面有高高爐單支支管煤粉粉兩相流流量計、、鐵水溫溫度和硅硅含量連連續(xù)檢測測儀、爐爐內(nèi)料面面溫度熱熱成象儀儀、微波波料面形形狀計、、煉鋼連連鑄的新新渣儀、、裝爐的的聲學化化渣測量量儀、結(jié)結(jié)晶器開開口度及及倒錐度度測量儀儀、鋼水水測溫鎢鎢株熱電電偶、連鑄輥間間距測量量儀、板板帶扎機機的激光光測量儀儀和板型型儀等均均已投產(chǎn)產(chǎn)使用。。據(jù)統(tǒng)計計自70年代以以來，我我國通過過自行開開發(fā)、研研制，總總計開發(fā)發(fā)生產(chǎn)了了百余種種冶金專專用儀表表，約占占國外已已實用化化儀表的的50%。在控控制系統(tǒng)統(tǒng)方面有有焦爐加加熱自控控系統(tǒng)、、高爐信信息調(diào)度度系統(tǒng)、、煉鋼直直流電弧弧爐控制制系統(tǒng)，，鐵合金金爐電極極壓放和和上料系統(tǒng)，，全連鑄鑄生產(chǎn)調(diào)調(diào)度系統(tǒng)統(tǒng)，板坯坯方坯連連鑄自控控系統(tǒng)，，電爐———全連連鑄———熱送———熱扎扎生產(chǎn)線線過程自自控系統(tǒng)統(tǒng)，水平平連鑄的的自控系系統(tǒng)，中中板和冷冷熱板帶帶軋機的的液壓AGC系統(tǒng)等均均已投產(chǎn)產(chǎn)，使自自動化水水平得到到提高。。人工智能能技術(shù)的的普遍應應用促進進了我國國鋼鐵工工業(yè)自動動化的發(fā)發(fā)展我國國人工智智能技術(shù)術(shù)雖然起起步與西西方國家家大致相相同，但但速度不不快，在在高爐先先后投入入的人工工智能技技術(shù)有宣宣鋼300立方方米高爐爐、首鋼鋼和寶鋼鋼大型高高爐、石石家莊鋼鋼鐵廠300立立方米高高爐、安安陽300立方方米高爐爐、馬馬鋼250立方方米高爐爐，大都都已驗收收或投產(chǎn)產(chǎn)運行，，且取得得明顯的的經(jīng)濟效效益。如石家莊莊300立方米米的高爐爐使用了了人工智智能爐況況預報系系統(tǒng)以后后年新增增利稅151.6萬元元，創(chuàng)利利潤57.78萬元；；首鋼二二高爐采采用了了冶煉專專家系統(tǒng)統(tǒng)以后，，為穩(wěn)定定高爐操操作，避避免和減減少高爐爐嚴重失失常確保保高爐強強化，創(chuàng)創(chuàng)直接經(jīng)經(jīng)濟效益益750萬元；；成功地地在寶鋼鋼實現(xiàn)了了大板坯坯連鑄漏漏鋼神經(jīng)經(jīng)元預報報系統(tǒng)，，它解決決了從日日本引進進的原來來以模型型為基礎(chǔ)礎(chǔ)的漏鋼鋼預報系系統(tǒng)運行行不好的的的問題,能較準準確預報報漏鋼，，在原材材料方面面也成功功地投入入了寶鋼鋼原料場場混勻推推積管理理智能化化系統(tǒng)，，效果顯顯著，勻勻礦質(zhì)量量大大提提高，作作業(yè)干擾擾引起的的BS堆積斷料料停機降降低了70%左左右等；；AI技術(shù)在重重鋼更獲獲得了大大規(guī)模的的成功，，且長期期運行至至今，包包括：4#高爐爐出鐵場場除塵風風。模糊糊控制，，投運后后節(jié)電73.79%；；4#水泵站站模糊控控制，投投運后節(jié)節(jié)電57%。數(shù)字模型型方面有有高爐爐爐況預報報GO—STOP模型、軟軟熔帶推推斷模型型、爐爐熱推斷斷模型、、爐料下下降仿真真模型、、連鑄二二次冷卻卻水控制制模型、、質(zhì)量判判別模型型、最優(yōu)優(yōu)切割模模型，煉煉鋼———連鑄調(diào)調(diào)度模型型、焦爐爐加熱模模型、均均熱爐燒燒鋼模型型、冷軋軋設定模模型等等等均已投投入運行行，并取取得一定定的效果果。管理信息息系統(tǒng)的的普遍采采用推動動了我國國鋼鐵工工業(yè)自動動化的發(fā)發(fā)展我國國重點鋼鋼鐵企業(yè)業(yè)，特鋼鋼以及地地方骨干干企業(yè)等等大都開開發(fā)了不不同層次次的MIS，，由于各企企業(yè)規(guī)規(guī)模和管管理方式式不盡相相同，取取得效果果也不相相同。MIS加快信息息傳遞，，提高功功效，實實現(xiàn)經(jīng)營營預測，，發(fā)揮揮了輔助助決策功功能，合合理安排排資金，，減少了了流動資資金占用用，促進進了業(yè)務務改革，，提高了了管理售售貨員素質(zhì)和管管理水平平，產(chǎn)生生了明顯顯的經(jīng)濟濟效益。。工廠綜綜合自動動化系統(tǒng)統(tǒng)通過網(wǎng)網(wǎng)絡將各各個自動動化孤島島（過程程計算機機、管理理計算機機等）有有機地集集成起來來，收集集利用各各種信息息資源，，以適應應復雜多多變的市市場競爭爭需求，，進行高高效率、、高效益益、高質(zhì)質(zhì)量的生生產(chǎn)和經(jīng)經(jīng)營。國國內(nèi)大多多數(shù)冶金金企業(yè)仍仍處于發(fā)發(fā)展過程程自動化化和建設設信息管理系統(tǒng)統(tǒng)階段，，尚未具具備建成成綜合自自動化系系統(tǒng)的基基礎(chǔ)條件件，故我我國目前前只能在在全廠自自動化水水平較高高，全面面裝備完完善的基基礎(chǔ)自動動化、過過程自動動化，且且管理水水平較高高、管理理人員和和自動化化人員具具有較高高的企業(yè)業(yè)進行實實施。三有有色冶金金工業(yè)過過程自動動化的幾幾個問題題3.1有色金屬屬工業(yè)的的特點及及存在的的主要問問題有色金屬屬工業(yè)是是集地質(zhì)質(zhì)、采礦礦、選礦礦、冶煉煉、加工工為一體體的基礎(chǔ)礎(chǔ)原材料料產(chǎn)業(yè)。。改革開開放以來來，我國國有色金金屬的產(chǎn)產(chǎn)量取得得了持續(xù)續(xù)、快速速的發(fā)展展。我國十種種常用有有色金屬屬已連續(xù)續(xù)四年處處于世界界第二位位，成為為世界有有色金屬屬生產(chǎn)大大國。目目前，有有色金屬屬作為國國民經(jīng)濟濟和國防防建設的的重要材材料和戰(zhàn)戰(zhàn)略物質(zhì)質(zhì)，已廣廣泛地應應用于機機械、電電子、化化工、建建筑、交交通、航航空、航航天、軍軍工等各各個行業(yè)業(yè)，在國國家建設設和發(fā)展展中具有有十分重重要的地地位。有色金屬屬冶煉過過程是有有色金屬屬生產(chǎn)的的主要過過程。生生產(chǎn)品種種多、流流程長、、工藝雜雜、環(huán)境境惡劣（（高溫、、高塵、、高腐蝕蝕性）。。近幾年年來，通通過引進進、消化化和吸收收國外先先進技術(shù)術(shù)，進行行自主研研究與開開發(fā)，我我國有色色金屬冶冶煉的技技術(shù)和裝裝備水平平得到了了較大的的提高，，主要技術(shù)術(shù)經(jīng)濟指指標有了了較好的的改善。。然而，，總體水水平與國國外相比比還有較較大的差差距，還還遠不屬屬于有色色金屬生生產(chǎn)的強強國。主主要表現(xiàn)現(xiàn)在勞動動生產(chǎn)率率、生產(chǎn)產(chǎn)成本和和能耗高高、環(huán)境境污染嚴嚴重及礦礦物回收收率低等等方面：：（1）礦產(chǎn)資源源有用礦礦物回收收率低。。據(jù)全國3498個礦山山企業(yè)統(tǒng)統(tǒng)計，我我國有色色金屬礦礦采選選回收率率為50%—60%，，采、選選、冶總總回收率率比國際際水平低低10%—20%；從從采礦到到冶煉的的資源綜綜合利用用率為30%——35%，僅為為工業(yè)發(fā)發(fā)達國家家的二分分之一左左右。（2）環(huán)境境污染嚴嚴重。我國重點點有色冶冶煉廠硫硫的利用用率，僅僅有極少少數(shù)幾個個大型冶冶煉廠接接近或達達到國外外先進水水平，絕絕大多數(shù)數(shù)硫的利利用率卻卻只有40—60%。。而國外外冶煉廠廠硫的利利用率普普遍達到到95%以上，，美國肯肯尼科特特公司猶猶他冶煉煉廠的硫硫利用率率達99%以上上。（3）勞動生產(chǎn)產(chǎn)率低。以株冶、、韶冶葫葫蘆島鋅鋅廠等技技術(shù)經(jīng)濟濟指標較較好的鉛鉛鋅冶煉煉廠為代代表統(tǒng)計計，按90年不不變的價價格計算算，折合合實物量量：鉛約約40——45噸噸/人年年，鋅30—35噸/人年，，勞動生生產(chǎn)率僅僅及世界界水平的的1/10。（4）成本和能能耗高。我國每噸噸火法銅銅的成本本在1600美美元左右右，鎳6000美元左左右，而而國外先先進工廠廠銅的生生產(chǎn)成本本已降到到1200—1300美元左左右，鎳鎳4500美元元以下。。再如能能耗，按按單位鉛鉛鋅產(chǎn)品品能耗折折合標準準煤計算算，近年年來鉛從從采礦到到電鉛為為1.686噸噸，鋅從從采礦到到電鋅為為3.568噸噸，而世世界1990年年煉鋅能能耗平均均僅為1.9噸噸標煤。。另外，在在高純度度有色金金屬的生生產(chǎn)方面面，產(chǎn)品品質(zhì)量也也不夠穩(wěn)穩(wěn)定，穩(wěn)穩(wěn)定率遠遠低于世世界先進進水平。。這些差距距對我國國有色金金屬工業(yè)業(yè)產(chǎn)生了了嚴重的的制約作作用，特特別是在在我國加加入國際際關(guān)貿(mào)總總協(xié)定后后，將嚴嚴重威脅脅到我國國有色金金屬工業(yè)業(yè)的生存存與發(fā)展展，大大大削弱其參參與國際際市場競競爭的能能力。造造成這些些差距的的原因是是多方面面的，但但是我國國有色金金屬冶煉煉過程控控制技術(shù)術(shù)落后、、自動化化、信息息化水平平低是主主要原因因之一。。3.2我國有色色金屬冶冶煉過程程自動化化存在的的問題有色金屬屬冶煉過過程是一一個復雜雜的工業(yè)業(yè)過程，，具有工工藝流程程長、大大滯后、、物理和和化學反反應機理理復雜、、時變、、非線性性、強耦耦合、許許多工藝藝參數(shù)難難于實時時準確測測量等特特點。由由于過程程的異常常復雜性性，目前前主要是采用集集散控制制系統(tǒng)，，把復雜雜過程作作為多個個單回路路，對過過程參數(shù)數(shù)進行單單回路跟跟蹤控制制。雖然然我國有有色金屬屬大中型型骨干企企業(yè)的生生產(chǎn)工藝藝技術(shù)已已達到或或接近國國外較高高水平，，但是在在過程自自動化控控制技術(shù)術(shù)應用中中普遍存存在著下下述幾個個方面的的問題：：（1）我我國有有色金屬屬冶煉過過程的操操作條件件相