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我国自动化系统发展现状和需突破方向

行业聚焦点中国仪表网2009年02月02日 10:43人气:4389

  孙优贤: 1940年12月出生,工业自动化专家,教授、博士生导师、中国工程院院士。毕业于浙江大学化学工程学系。曾任浙江省民盟主委、中央常委、浙江省人大副主任、全国政协常委等。现任浙江大学工业自动化国家工程研究中心主任、浙江大学工业控制研究所所长。曾获得"全国教育系统劳动模范"、"人民教师奖章"、"全国优秀科技工作者"等称号。荣获浙江省科学技术重大贡献奖、何梁何利科技进步奖。


导读:装备制造业特别是重大装备制造有其自身鲜明的特点,但是同时离不开与之同时发展的自动化成套系统,这是发展装备制造业的关键之一。虽然我国在近几年的成套系统方面取得了一定的成绩却仍有有待突破的方向。

在近日中科院沈阳自动化所举行的中国工程院“工业自动化的发展”工程科技论坛上,浙江大学工业自动化国家工程研究中心、中国工程院院士孙优贤指出,我国对许多大型设备,如大型综合机床、大型工程机械、大型矿山装备、大型冶金装备、大型化工装备等,都有相当的制造能力,但缺乏与之配套的自动化成套系统。

  已有的成绩

  孙优贤说,装备制造业特别是重大装备制造有其自身鲜明的特点:需求弹性大、产业关联程度高;研制周期长,需要投入大量资金;成套性强,需要各个行业的紧密配合;技术难度大,需要各种高技术的高度集成;科技含量高,对经济增长具有很强的带动作用,对国民经济发展、产业结构调整具有重要意义。而自动化成套系统是大型装备的重要组成部分,没有自动化成套系统,大型装备就没有灵魂。所以,目前发展大型装备必须同时发展自动化成套系统,这是发展装备制造业的关键之一。

  近年来我国工业装备方面有了长足的进步,例如在冶金装备方面,我国已能生产1700热连轧、1780冷连轧、3500中厚板连轧等具有国际先进水平的冷热连轧机、板坯连铸机、大型浇结机、4063立方米高炉、6米焦炉、200万吨级大型露天矿成套设备,以及大型粗铅冶炼的艾隆炉、烟化炉、焙烧炉等。

  在冶金装备自动化系统方面,冶金自动化研究院已能够独立开发并完整掌握大型热轧连轧机传动交流调速系统技术,攻克了大功率交交变频器设计理论及制造技术,交交变频器热连轧机传动速度控制和抗扭振技术,交交变频器热连轧机负荷观测及控制技术等八大技术难关。

  主要问题

  我国工业装备自动化系统自主创新能力低下,自主知识产权匮乏。具体表现在国产高端自动化产品奇缺,市场竞争力不强。目前,我国国产高端成套专用控制系统或优化系统几乎为零。

  我国大部分控制系统由于在高可靠性、高稳定性、高环境适应性,以及数字化、智能化、集成化等方面,与国外先进产品存在较大差距。国产控制系统进入我国重大工程的关键装备、核心装备、主体装备十分困难,绝大部分被国外控制系统所垄断。产品性能存在差距,进入重大工程困难。

  同时控制系统“中间强,两端弱”的现象十分严重。国产装备自动化系统中的主控系统,研发力量强大,投入资金充足,技术成果丰富,产品质量较高。但是作为控制系统的两端———变送器和执行器,长期以来投入严重不足,研发力量单薄,产品质量低下,我国自行设计制造的智能变送器在国内市场占有率只有国外产品的十分之一,智能执行器更是如此。与以微型化、数字化、智能化、集成化、网络化为特色的,以高精度、高可靠、高适应为目标的,体积小、重量轻、成本低、功耗小的高质量产品相比较,有着很大的差距。

  公用工程大型装备自动化控制系统十分落后。公用大型工程装备指的是大型工程机械装备、大型矿山机械装备、大型口岸工程装备、大型交通工程装备、大型城市工程装备等,长期以来,资金投入不足,研发力量薄弱,缺乏现代控制理论、方法、技术的融入。我国自行设计制造的大型挖掘机、大型摊铺机、大型装载机等重大装备,控制系统绝大部分由国外提供。

  从五个方向突破

  业内专家表示,我国需要从以下五个方面推进高端工业自动化技术产业化。

  首先,构建高端工业自动化硬件平台,提高新一代主控系统产品质量。

  其次,构建高端工业自动化信息集成平台,提高和扩大综合自动化系统的应用深度和广度。以综合生产指标优化为目标,结合我国重大建设工程和改造工程,建立大型工程过程综合自动化系统。

  第三,面向大型工业过程瓶颈制约的关键装置关键性控制与优化系统。紧密结合生产工艺,解决长期以来困扰相关工业生产的关键性检测技术、建模技术、控制技术和优化技术,是高端工业自动化技术产业化的重要实施内容,包括:冶金行业的大型高炉专家系统,大型冷热连轨机的特种检测技术、过程建模技术、具有多系统协调功能的优化技术、基于数据挖掘的操作优化技术、基于模型参数的自适应智能控制技术等。

  第四,面向“三高”治理的成套专用控制装置和专用优化系统。冶金、有色、电力、化工、建材、造纸是我国工业生产六大高能耗行业,也是对环境污染最为严重的六大行业。在六大行业的大型工矿企业中,选择重点能耗设备和重点污染源,分别实施以节能、降耗、治污为目标的成套专用控制装置和专用优化系统,是高端工业自动化的产业化内容。

  第五,特种高端工业自动化技术———机器人。建立柔性化、智能化的自动化生产线,它由自动化生产设备(工业机器人)、柔性化输送设备(移动机器人AGV)、智能监控系统、数字化管理系统等四部分组成。产业化重点内容包括:机器人控制器及联网技术,基于现场总线的联网技术,智能监控与管理技术,网络化的智能检测与伺服驱动技术,机器人智能装配加工技术,AGV激光导航技术。

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