学科前沿讲座-流程工业自动化PPT课件

一、 工业生产过程控制与管理流程
综合生产指标
经 产量 生
营 质量 产
决 成本 计
策 部
利润
划 部
生产计划
作业计划 作业标准
质量、能源、成本、 设备（运行、检修）
生产 过程
管理
部
操
产量、能
源、成本、 设备检修
调
及运行、 度
原料、质 部
量
作
员
作业计划：
原料、能源、设备 作
（运行、检修）、 业
产量
班
操
工艺
产指标优化
-
5
二、 智能综合自动化系统
系统结构
智能综合自动化系统由企业资源计划系统（ERP）、生产执行系统（ MES）、生产过程控制系统（PCS）、综合生产指标优化系统和集成 支撑系统组成
集成支撑 系统
数据库
计算机网络
企业资源计划系统 （ERP）
生产执行系统 （MES）
生产过程控制系统
-
（PCS）
PCS 7
• 综合生产指标优化系统由综合生产指标优化子系统、工艺指标优化子 系统和过程控制子系统三层结构组成
综合生产指标 生产计划
作பைடு நூலகம்计划 工艺指标 优化设定值
经 产量
营 质量
决 成本
策 部
利润
生 产量、能
产 计
源、成本、 设备检修
调
及运行、 度
划 原料、质 部
部量
操
作
作业计划：
员
原料、能源、设备 作
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一、生产过程控制与管理流程
流程工业是我国国民经济的重要支柱产业之一 国民经济的支柱产业，工业产值占全国工业总产值的66
％ 钢产量连续9年世界第一 氧化铝、镁、稀土等产量世界第一 流程工业面临的突出问题是能耗高，资源消耗大 单位能耗高出先进国家30％以上 需要通过优化控制实现流程工业节能、降耗
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3
– 工艺指标智能优化控制方法由控制回路设定模型、工艺指标预测 模型、统计过程控制（SPC）、反馈补偿器合前馈补偿器组成
工艺指标智能优化控制方法结构图
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三、选矿生产过程的工程应用
赤铁矿选矿生产过程描述 酒钢选矿厂介绍
• 甘肃酒钢选矿厂是酒泉钢铁（集团）公司的原料---铁精 矿的生产厂
• 年处理铁矿石一期500万吨，二期300万吨 • 矿石含铁品位33%
智能综合自动化系统结构图
综合 生产 指标 优化 系统
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ERP、MES 和 PCS的主要功能:将综合生产指标转化为生产计划、作业计 划，作业计划转化为作业标准，作业标准转化为生产指令，由操作者去 操作和控制生产过程
综合生产指标 生产计划
作业计划 作业标准
生产指令
生产过程数据
经 产量
营 质量
决 成本
策 部
（运行、检修）、 业
产量
班
操
工艺
作
技术
员
质量(产品质量)
部
成本（生产成本）
产量
过 控制回路 程 设定值 控 （工艺 制 参数、 系 给料量） 统
生产过程数据
综合生产指- 标优化
工艺指标优化 过程控制
工 业 生 产 过 程
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混合智能优化控制方法
将智能行为和常规控制方法相结合，提出混合智能优化控制方法 该方法由综合生产指标优化、工艺指标优化和智能过程控制三层组成
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磁选
输入: 矿浆
设备: 强磁机、弱磁机、脱水槽
输出: 磁选精矿和尾矿
精矿生产
输入: 强磁选精矿和脱水精矿
设备: 精矿浓缩大井
输出: 浓缩精矿
尾矿处理
输入: 尾矿
设备: 尾矿浓缩大井
输出: 浓-缩尾矿
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酒钢选矿厂主要设备
被控系统的主要设备共525台
矿石处理 : 99台: 振动筛、皮带运输与卷扬系统等
利润
质量、能源、成本、 生产
设备（运行、检修） 过程
管理
部
操
生 产量、能
产 计
源、成本、 设备检修
调
及运行、 度
划 原料、质 部
部量
作
员
作业计划：
原料、能源、设备 作
（运行、检修）、 业
产量
班
资源 调配
设备 起停 顺序
水、 煤、 电、
资源 气、
供应 原料 系统
工
业
过
生
程
产
控
过
制 系
程
统
ERP
-
MES
塔式管理结构
董事会 总经理
生产副总
计划部
…
分厂经理
…
副总 其他管理部门 其他分厂经理
计划调度部 … 其他管理部门
… 计划调度部 … 其他管理部门
生产车间 作业班
… …
生产车间 作业班
… 生产车间 作业班
… …
生产车间 作业班
生产过程
金字塔式管理结构
关键问题是如何构建综合自动化系统来实现扁平化管理和综合生
学科前沿系列讲座 （三）
自动化学院 陈庆伟教授
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提纲
流程工业生产过程控制与管理流程
流程工业智能综合自动化系统
流程工业选矿生产过程的工程应用
流程工业自动化面临的重大任务
流程工业自动化技术的现状分析
流程工业自动化技术的主要目标
流程工业自动化主要的研究方向
流程工业自动化今后的推进任务
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综合生产指标优化目标值
工艺指标设定 模型
预测与反馈分 析调整模型
综合生产指标 预报模型
最佳工艺指标目标值
控制回路设定 模型
预测补偿器
综合生产指标优化 工艺约束 统计过程控制 工艺指标 预报模型
反馈补偿器
回路优化设定值
工艺指标优化控制
PI控制器
非线性PI控制器
切换机制
智能过程控制
工业过程
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混合智能优化控制方法结构图
• 将建模与控制相集成，预测与反馈相结合，智能方法与已有优化方 法相结合提出综合生产指标智能优化和工艺指标智能优化控制方法
– 综合生产指标智能优化由工艺指标设定模型、综合生产指标预报 模型、统计过程控制（SPC）、预报分析、反馈分析与调整组成
综合- 生产指标智能优化方法结构图
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工艺指标智能优化控制方法
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工艺流程图
铁矿选矿生产过程流程图
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选矿生产的主要过程
矿石处理
输入: 原矿石 设备: 振动筛, 皮带运输与卷扬系统 输出: 粉矿和块矿 竖炉焙烧
输入: 块矿 设备: 竖炉, 干选机, 磁滑轮 输出: 有用矿石和废石 磨矿
输入: 粉矿和有用矿石 设备: 球磨机, 螺旋分级机, 水力旋流器 输出: 矿浆
竖炉焙烧 : 89台: 22竖炉, 4 干选机等
磨 矿 : 77台: 15球磨机, 5分级机, 20旋流器等
强 磁 选 : 68台: 15 磁选机等
弱 磁 选 : 99台:中磁机8台，弱磁机41台
浓缩脱水: 93台: 过滤机18台，真空泵18台等
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酒钢选矿厂现场照片
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选矿过程智能综合自动化系统
作
技术
员
质量(产品质量)
部
成本（生产成本）
产量
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工艺指标
生产过程管理与控制流程图
生产过程数据
生产指令
水、 煤、
电、
资源 资源 气、 调配 供应 原料
系统
工
设备 起停 顺序 过
业 生
控制回路 程
产
设定值 控
过
（工艺 制 参数、 系
程
给料量） 统
生产过程数据
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早期生产过程操作与控制实施中主要由人来完成，造成金字