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电气自动化调研报告篇一

--自动化控制系统的应用

摘要

自动化控制系统应用领域广泛，覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、教育、生活等各方面，在国民经济运行过程中发挥着不可替代的作用。目前，自动化控制系统行业的发展水平，已成为一个国家科技水平和综合国力的重要体现。关键词：自动化技术；自动控制系统；

一、自动化控制系统产业总体发展综述

（一)世界自动化控制系统产业稳步增长 据权威研究机构datamonitor统计数据，2006年世界自动化控制系统产业(包括集散控制系统和可编程控制器两大部分，不包括基于pc的工业控制系统和软件)规模约为125亿美元。美洲、欧洲和亚太地区市场规模分别为37亿美元、41亿美元和47亿美元。2002～2006年复合增长率分别为5.8％、2.3％和5.3％。

今后几年，世界自动化控制系统产业仍将保持快速增长态势，预计到2011年，世界自动化控制系统产业规模将达到214亿美元，其中，美洲、欧洲和亚太地区市场规模分别达到5l亿美元、50亿美元和63亿美元，2006～2011年复合增长率将分别为6.7％、3.8％和6.0%。(二)发达国家高度重视自动化控制系统产业发展

纵观世界，经济发达国家都高度重视本国自动化控制系统产业的发展，将其视为国家的战略重点之一。

欧洲地区工业自动化控制产业很发达，特别是德国大面积推广应用自动化测控仪器系统，20世纪90年代就增加了350％的市场，带动劳动生产率增率增长了1.9％。目前，自动化和控制是维持德国乃至全欧洲汽车和机械制造高品质的关键技术。在德国汽车生产车间里，大量使用了现现场总线、可编程控制器(plc)、运动控制、机器视觉、离散传感器、hmi软件等最新最先进的自动化产品。

美国将仪器仪表(自动化控制系统是仪器仪表大类产业中很重要的一大部分)纳入信息技术产业并采取优先发展的政策，加大战略性投资。日本科学技术厅把自控测量传感器技术列为21世纪首位发展的技术，已成为亚洲测量传感器生产第一大国。

（三）自动化控制产品在节能环保和节约资源领域发挥重大作用

自动化控制产品广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保等各行各业，在节能环保和节约资源领域发挥着重要作用。

集散控制系统(dcs)是一种分布式控制系统，从传统的仪表盘监控系统发展而来，面向大型工业生产领域。它适用于电力、化工等行业连续性生产过程的监视与控制，强调连续过程控制精度，可实现pid、前馈、串级、多级、模糊、自适应等复杂控制，适用于工艺过程复杂、被控设备多、控制点数庞大的系统。如在火电厂脱硫装置中采用dcs控制产品对火电厂排放超标的烟气进行脱硫处理，可实现烟气达标排放、保护生态环境以及避免人体受到有害气体直接或间接的损害。

可编程控制器(plc)是一种控制装置，从传统的继电器回路发展而来，面向一般工业控领域。它的发展基于制造业的现场设备控制需求，强调开关量逻辑控制，适用于小型自控场所。如在筑物自动化中采用plc系统控制照明、供暖、空调，可实现节省能源的目的；在电站、化工、印染和造纸等行业的污水处理过滤系统中采用plc产品，不仅可提高污水处理自动化程度和安全可靠性，而且清污效果好、排污耗水量少，达到节能环保的效果。

二、关键产品市场及技术发展动向

(一)集散控制系统(dcs)：信息化、集成化 ⒈ 市场快速增长 据美国automation research corp(arc)发布的报告预测，世界集散控制系统(dcs)市场以每年7％的增长率快速增长，并将从2006年的约125亿美元发展到2011年的210亿美元。尤其是亚洲dcs市场需求将高速增长，2006年亚洲dcs市场销售额约为38亿美元，到2010年将达到60亿美元。

增长的原因主要得益于以上这些国家基础设施工业如炼油、化工、电力、油气、能源等行业投资项目的增加促进该国自动化工业的发展，从而导致对集散控制系统的需求大增。

目前，dcs主要集中在美国、日本、德国等发达国家，如美国霍尼韦尔(honeywell)、福克斯波罗(foxboro)、西屋(westing house)；日本横河电机(yokogawa)、日立；德国西门子等。国内知名的dcs生产商主要有：北京和利时、浙大中控和上海新华控制技术集团等。经过近30年的发展，集散控制系统已经进入第四代。honeywell公司推出的experion pks系统、emerson公司的plantweb(emerson proce management)、横河电机公司的r3(prm——工厂资源管理系统)、abb公司的industrial it系统等都是新一代dcs的代表，国内的和利时公司也推出了自己的第四代dcs-macs—smartpro系统。⒉ 向信息化、集成化和开放化方向发展 ⑴信息化

计算机技术、网络技术、通信技术的发展推进了dcs的信息化进程，信息化已经不是以控制功能为主的控制系统，而是一个充分发挥信息管理功能的综合平台系统。dcs实现的信息化功能主要包括以下几方面：

① scada功能

scada(supervisorv control and data acquisition，数据采集与监视控制)功能包括通过各种通信协议实现数据采集，对各种实时数据、历史数据、报警信息、事故记录等进行存储，分类、综合和显示；各种方式的信息显示和传送，如屏幕显示、远程浏览显示及无线终端显示等。几乎所有的第四代dcs都提供了比较全面的scada功能。如experion pks中，通过digital video manager 实现图像的传输和显示；通过dsa（distributed system architecture）用户可实现全球联网；通过hmi web technology用户可实现任何位置的人机界面的组态；通过esenrer用户可以安全地访问过程信息，还有远程监控，支持无线终端等功能。

②设备管理和智能维修功能

第四代dcs通过智能化现场信号处理模块的自诊断功能实时对dcs系统本身的部件自动诊断，而且一般都提供冗余措施，在关键部件发生故障时报警并自动切换到冗余备件上，保证设备正常工作，还能通过现场总线技术对现场仪表的运行状态自动诊断，并可实现自动校正，确保各变送器和执行器正常工作。例如，emerson公司的piantweb系统，honevwell公司的aetman pks系统等都提供了这样的功能。

③还包括能源管理、批处理和配方管理、支持开放的数据库接口和多种流行标准网络接口等功能。

(2)集成化

dcs的集成化主要体现在功能的集成和产品的集成。过去的dcs厂商基本是以自主开发为主，提供的系统也是自己的，如今的dcs厂商更强调系统的集成性，dcs中除保留传统dcs所实现的过程控制功能之外，还集成了plc(可编程控制器)、rtu(远程终端设备)、fcs(现场总线)、各种回路调节器、各种智能采集或控制单元等。此外dcs厂商不再把开发组态软件或制造各种硬件单元视为核心技术，而是对dcs的各个组成部分采用第三方集成方式或oem方式。(3)开放化

随着网络技术、数据库技术以及现场总线技术的发展，为dcs系统的开放创造了条件。各dcs厂家竞争的加剧，促进了细化分工与合作，各厂家放弃了原来由自己独立开发的模式，变成集成与合作的开发模式，有力地推动了系统的开放。dcs的开放性体现在与第三方产品的互连上，主要体现在：在企业管理层支持各种管理软件平台连接；在工厂车间层支持第三方先进控制产品、scada平台、mes产品、batch处理软件，同时支持多种网络协议(主要是以太网)；在装置控制层可以支持多种dcs单元、plc、rtu、各种智能控制单元等，以及各种标准的现场总线仪表与执行机构。3．融入现场总线技术，打造更完善的综合系统

现场总线控制系统(fcs)作为一种双向串行多节点的数字通信系统，有很多dcs无法比拟的优点。有许多专家、学者甚至预言现场总线控制系统将取代dcs，但是由于技术上、标准上以及经济性等多方面的原因，fcs不可能在短时间内完全取代dcs，所以既要利用现场总线技术的先进性，又要考虑客观实际，目前过程控制系统大多采用了将现场总线集成于dcs的思想

传统意义上的dcs实现分散控制、集中管理，但实际上，dcs的控制功能并没有真正的分散化，管理功能主要是监控和协调。因此，在未来的发展中，dcs将与fcs集成，充分发挥dcs的监控、管理和决策功能以及fcs的现场智能仪表的控制和通信功能，实现生产过程控制的彻底分散化、网络化，使系统配置达到最优，实现完整的控制、管理网络架构。4．中小型dcs需求日益扩大

以前dcs主要应用于石油、化工、钢铁等行业的大型企业，而众多的中小型企业相对而言资金比较紧张，也没有必要上很大规模的dcs，但却迫切需要进行技术改造，提高控制系统的自动化程度,同样需要适合的中小型dcs系统。因此，中小型dcs市场具有很大的开拓空间。中小型dcs同大型dcs相比，可靠性要求没有那么高，甚至可不要冗余；灵活性也较大，完全没有必要像大型dcs那样占用专门的监控室。为了占据中小型系统市场，目前，国内外不少著名的dcs公司都推出了自己的中小型dcs，如honeywell公司的plantscape scada,国内和利时公司的focs等。

(二)可编程控制器(plc)：高速度、大容量 ⒈ 市场规模不断扩大

由于全球经济快速发展特别是各个领域的制造企业的快速发展，带来了可编程控制器(plc)以及各种自动化产品和服务的健康增长。据arc发布的报告，2006年全球可编程控制器(plc)市场约为83亿美元，今后五年预计还将以7.3％的年复合增长率增长，到2011年将达到120亿美元。

2006年，plc的最大市场仍在欧洲、中东和北美，但亚太地区近年来受到了更多的关注，快速增长的市场需求为plc产品带来了更多的机会和巨大的潜力。尤其是中国由于良好的商业环境，为全球制造业提供了投资建厂的难得机会。迅速攀升的外商在华直接投资，以及快速增长的中国市场需求也带动了中国plc市场的飞速发展。据arc预测，未来5年，中国的plc市场将以12.4％的年均增长率强劲发展，中国plc市场规模将由2006年的约7.5亿美元增长到2011年的13亿美元。

⒉ 制造业集中在欧美日

目前，plc制造企业主要集中在欧美日等发达国家。欧美以大中型plc闻名，日本以小型plc著称。

美国是plc生产大国，有100多家plc厂商，著名的有a-b公司、通用电气(ge)公司、莫迪康（modicon）公司、德州（ti）公司和西屋公司等。其中a-b公司是美国最大的plc制造商，其产品约占美国plc市场的一半。a-b公司产品规格齐全、种类丰富，其主推的大中型plc产品是plc-5系列。该系列为模块式结构。德州仪器（ti）公司的小型plc新产品有510、520和ti100等，中型plc新产品有ti300、5ti等，大型plc有pm550、530、560、565等系列。

德国的西门子(siemens)公司、aeg公司、法国的te公司是欧洲著名的plc制造商。德国西门子的电子产品以性能精良而久负盛名。在中、大型plc产品领域与美国的a-b公司齐名。西门子plc主要产品是s5、s7系列。s7系列是西门子公司在s5系列plc基础上近年推出的新产品，其性能价格比高，其中s7-200系列属于微型plc；s7-300系列属于中小型plc；s7-400属于中高性能的大型plc。

日本的小型plc最具特色，在小型机领域中颇具盛名。日本有许多plc制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等，在世界小型plc市场上，日本产品约占有70％的份额。

三菱公司较早的plc产品是小型机f系列及其升级产品f1／f2系列。继f1／f2系列之后，三菱公司又推出fx系列和fx2系列，在容量、速度、特殊功能、网络功能等方面都有了全面的加强。fx2n是近几年推出的高功能整体式小型机，它是fx2的换代产品，各种功能都有了全面的提升。近年来还不断推出满足不同要求的微型plc，如fxos、fxls、fxon、fxin及α系列等产品。

欧姆龙(omron)公司的plc产品，大、中、小、微型规格齐全。微型机以sp系列为代表，其体积极小，速度极快；小型机有p型、h型、cpm1a系列、cpm2a系列等；中型机有c200h、c200hs、c200hx、c200hg系列；大型机有c1000h、c2000h、cv等。松下公司的plc产品中，fp0为微型机，fpl为整体式小型机，fp3为中型机，fp5／fp1o、fpl0s、fp20为大型机。3．应用领域不断扩大

目前，plc已广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、文化娱乐等各行各业。随着plc性价比不断提高，其应用领域不断扩大。如在日本，plc的应用范围已从传统的产业设备和机械的自动控制，扩展到以下应用领域：中小型过程控制系统、远程维护服务系统、节能监视控制系统，以及与生活相关联的机器、与环境关联的机器，而且均有急速上升趋势。值得注意的是，随着plc和dcs相互渗透，两者界线日趋模糊，plc从传统的应用于离散的制造业向应用到连续的流程工业扩展的趋势更加明显。

4．向高速度、大容量、多品种方向发展

为了提高plc的处理能力，要求plc具有更好的响应速度和更大的存储容量。因此，向高速度、大容量发展是大势所趋。目前，plc的扫描速度已成为很重要的一个性能指标，有的plc的扫描速度可达o．1ms／k步左右。在存储容量方面，有的plc最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。

当前中小型plc比较多，为了适应市场的多种需要，今后plc要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有i／o点数达14336点的超大型plc，其使用32位微处理器，多cpu并行工作和大容量存储器，功能强。同时，小型plc由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活。为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型和微型plc，最小配置的i／o点数为8～16点，以适应单机及小型自动控制的需要，如三菱公司α系列plc。

(三)现场总线(fieldbus)：协调共存性、开放性 1．新兴市场增幅最大近年来，现场总线方案呈现快速增长趋势，现场总线目前正越来越被更多的工业领域中的用户所接受。根据arc发布的报告，2006年全球现场总线市场约为8.317亿美元，预计在未来的5年内，其年复合增长率将达到22.3％，预计至2011年，此市场将达到22.79亿美元。其中，巴西、俄罗斯、印度和中国等发展中国家现场总线的增长幅度最大。arc的研究报告中将亚洲/大洋州地区称之为“现场总线增长发动机”，年复合增长率接近32％；报告预测，拉丁美洲现场总线增长率，包括iec的多种现场总线协议在内，接近34%。

根据arc的观点，现场总线需求全球增长大部分要归功于它的强有力功能，它们既能实现设备管理用上现场数据，又能通过德国技术监督协会认证的现场总线网络实现与安全系统的连接和借助于opc等技术实现其应用。

arc预期，随着厂商投资力度的加大，现场总线解决方案的功能将会扩大，从而使其应用范围更大，既能用于规模最大的企业，又能作为在功能性上发展的有针对性的解决方案。

⒉ 现场总线种类和标准繁多

由于在现场总线技术的开始阶段没有一个统一的国际标准，各企业和企业集团相继开发自己的总线产品，制定现场总线标准，形成了百花齐放的局面。目前，世界上存在着大约四十余种现场总线，如法国的fip和德国西门子公司的profibus总线，挪威的fint、美国埃施朗(echelon)公司的lonworks现场总线，德国菲尼克斯电气(phenix contact)公司的interbus现场总线，德国博世(bosch)公司的现场can总线，德国罗斯蒙特（rosemount）公司的hart现场总线，瑞士卡罗(carlo gavazzi)公司的dupline现场总线，丹麦procedata公司的p-net现场总线，peterhans公司的f-mux现场总线，以及asi(actratursensorinterface)，modbus,sds，arcnet等，还有国际标准组织一基金会现场总线fe： fieldbus foundation，worldfip，bitbus，美国的devicenet与vontrolnet等等。这些现场总线大多用于过程自动化、医药领域、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域，大概不到十种的总线占有80％左右的市场。

而且，各种总线都有其应用的领域。比如ff、profibus-pa适用于石油、化工、医药、冶金等行业的过程控制领域；lonworks、profibus-fms、deviecenet适用于楼宇、交通运输、农业等领域；deviecenet、profibus-dp适用于加工制造业，而每种现场总线都力图将其应用领域扩大，彼此渗透。3．向协调共存性和开放性方向发展

由于行业、地域、经济利益等多种原因，目前在不同领域形成多个颇具影响力的总线标准，造成在众多领域总线标准各异。目前各重要制造商，除力推自己的总线产品之外，也都力图开发总线兼容接口技术，将自己的总线产品与其他总线连接，在国际标准中出现各类总线标准协调共存的局面。

同时，现场总线还有向着开放统一方向发展的趋势。虽然这种趋势现在看来为时尚早，但从用户角度看，多种总线并立决不是一件好事。由于现场总线采用完全不同的通信协议，要解决这些不同标准之间的相互兼容和互操作性问题，就必然会增加用户的投资和使用维护的复杂性。统一的tcp／ip协议使得internet网络快速发展的经验和以太网标准的许多进步，使一直为现场总线不同协议的兼容问题所困扰的工业界看到一线希望。许多现场总线组织正致力于发展ethernet/ip技术，以太网以其廉价高速方便的特性被引入底层网络，不仅方便现场层、控制层和管理层在垂直面的集成，更能降低在水平层面的集成成本。当然，要使工业以太网最终成为统一的总线标准还有许多技术问题有待解决(如总线供电、本征安全等)。

4．高速现场总线的设计和开发成为竞争焦点

现场总线技术发展体现在两方面：一是低速现场总线领域的发展和完善；二是高速现场总线技术的发展。

目前，现场总线产品主要是低速总线产品，应用于运行速率较低的领域，对网络的性能要求不是很高。高速现场总线主要应用于控制网内的互连，连接控制计算机、plc等智能程度较高、处理速度快的设备以及实现低速现场总线网桥间的连接，它是充分实现系统的全分散控制结构所必需的。到目前为止，这一领域还比较薄弱。因此，高速现场总线的设计、开发将是竞争十分激烈的领域，这也将是现场总线技术实现统一的重要机会。而选择什么样的网络技术作为高速现场总线的整体框架将是其首要内容。

三、

（一）石油化工自动化技术的应用

石油化工工业自动化技术随着工艺和装备技术的不断发展而发展，从初期简单的手工操作到连续工艺及负荷不断加大，对生产稳定性要求越来越高，对控制的要求及自动化水平也越来越高，仪表使用越来越普遍，从简单回路的闭环控制到单元装置的全面自动化，使用的控制工具也从气动单元组合仪表、电动单元组合仪表到dcs的广泛应用；控制水平也从单参数简单控制回路到多变量复杂控制回路，先进控制系统、优化控制系统在各种场合都有成功应用的典范。

（1）现场总线（fieldbus）是应用于生产现场，在现场仪表（包括变送器、执行器、记录仪，单回路调节器、可编程序控制器等）之间、现场仪表和控制设备之间实现全数字化、串行、双向、多变量数字通信的网络互连技术。它的出现，给工业控制技术领域产生了非常大的影响。

虽然现场总线国际标准iec61158包含了ff、profibus、controlnet、worldfip、p-net等在内的八种类型（现已增加到十种类型）的现场总线，没有实现它最初的“制定单一现场总线”的目标，同时也宣告了多种现场总线并存的局面已经形成。但与现有的dcs、plc等相比，现场总线控制系统fcs由于具有的全数字多点通信、现场设备状态可控、开放性、互可操作并能实现分散控制等特点，仍然是石油化工行业基础自动化系统的发展趋势。

（2）现场总线与dcs相结合将现场总线技术集成到现有控制系统中，将现场总线智能仪表连接到dcs上，利用dcs丰富而成熟的控制功能和软、硬件产品带动现场总线的推广应用。一般来讲，现场总线与传统控制系统之间的集成主要有三种途径：一是现场总线在dcs、plc的i/o层次上的集成，现场总线设备作为i/o卡件集成在dcs、plc中；第二是现场总线集成在dcs、plc网络上，现场总线设备通过网关集成到dcs、plc上，统一组态、监控与管理；第三则是独立fcs与dcs、plc之间的信息集成，即fcs与dcs、plc都独立工作，两者之间通过网关实现信息的映射与互访。在目前传统控制系统仍在大量使用的情况下，以上几种方法不仅可以利用dcs、plc成熟的技术与经验，也可以发挥现场总线的优势。

同时，在现场总线推广应用的基础上，逐步完善管控一体化功能。利用现场总线的全数字通信功能，收集现场智能设备所提供的大量非控制信息，建立现场智能设备数据库，建立和完善现场智能设备的远程状态监控、故障诊断、预防维护、在线调校等远程管理功能，实现对现场设备的一体化管理与控制。

（二）钢铁过程自动化技术

随着经济的迅猛发展及激烈的市场竞争，我国正经历从一个高速增长期到以科学发展观统领钢铁工业发展的转轨过程。转变增长方式、结构优化调整成为了行业中心，任务特别是在面临世界金融危机的形势下，加速淘汰落后生产能力，加快提升科技开发与创新能力，发展循环经济，降低消耗，降低成本，生产适销对路、市场急需的产品已成为发展的重要特征。正是基于这种特定变化的市场环境的压力，以及发展的技术环境驱使，近年来，作为钢铁业发展重要技术支柱的自动化系统，也有许多变化与提高。在钢铁过程自动化系统的技术组成中，包含的内容很多，这里就检测技术、控制技术、系统化技术等方面展开，它们是钢铁过程自动化系统的基础和核心，从而也映射了系统总体的现状与发展动向。

2.1 检测技术 1、应用现状

生产过程的检测传感技术的发展，源于生产过程质量、能耗、环境和安全等的需求推动，而应用的检测技术也给钢铁生产过程的控制和产品质量提供了坚实的技术保障。毋用置疑，给予检测技术推动的发展有很大影响的是市场对生产过程需求的变化。近年来，除了原来用于过程控制的检测外，很明显地加强了对产品（包括中间产品）的缺陷等质量的检测、原材料的检测、环境安全检测，其中大部分以信息反馈的方式进入了自动化系统。钢铁生产过程中过程检测技术在系统中所起的作用与地位示意如图1所示。粗线箭头代表现在主要的信息流向，细线箭头为辅助流向而虚线箭头为今后传感信息。

图1 钢铁生产过程中过程检测技术作用与地位

（1）过程控制检测

钢铁过程检测有许多对象，其绝对量检测有：温度、尺寸等如下表所示：

表一：钢铁过程检测

过程检测以基本状态量的检测为基础。它体现了系统对象的能观性，也对应了系统的能控性。因此，检测技术对控制系统有很强的制约，它直接关系到系统能够实现的自动化水平。系统对象的检测，考虑了两个部分，即被控对象及其环境。如：轧制过程在线连续测量轧件尺寸的能力和水准，决定了轧制可控程度和质量。热轧过程测量是在相对高的振动和高温、水流、氧化层粉层等干扰下实现的。钢材轧制过程中红外温度扫描和成像，ccd钢板宽度测量和板头尾形状测量技术的开发极大提高了轧制过程的自动化水平。而轧制过程热轧板形控制和控轧控冷技术将温度测量要求在恶劣的环境下扩展到多点、动态、高速和高精度水准。

（2）关于表面、内部缺陷检测

钢铁生产过程涉及到产品质量方面。从表面缺陷、甚至是表面微细缺陷的检测到内部缺陷的检测。如：铸坯表面缺陷检测识别、板材的平直度、凸度检测，涂镀产品覆层检测到管、线、型材等产品表面缺陷的在线检测和各种新型的高分辨率的表面缺陷检测和针孔检测，进而到以δ值测量仪为代表的钢材内部质量检测技术的应用过程，充分反映了对产品质量检测要求的深化。（3）关于在线的原材料质量检测

钢铁生产的过程控制，既要考虑原材料是正常质量的情况，又要防止不能应对或无法预期的原材料变化和缺陷的发生。因此，除具备了烧结矿、煤、焦水份的红外、微波、中子射线检测、煤灰份检测、铁水硅、硫成份分析检测外，作为在线的原材料质量检测，重要的是硅钢板的硅素含有率的检测等。（4）关于环境安全的检测

钢铁生产过程，严格控制有碍于环境安全的有害物质的泄漏与排放。避免造成不良甚至于严重后果。因此，关于环境安全的检测是必须的。目前有:烧结过程粉尘排放量、成份检测、高炉gas回收量和成份检测、焦炉gas回收量和成份检测、冶炼过程粉尘排放量和gas成份检测、加热炉排放废气成份检测、酸洗涂镀等废液排放检测、水循环和排放的水质检测等。2、发展动向

（1）从使产品质量稳定化发展到使产品高质量化

这是持续性开展的方向。伴随it技术的进展、传感器的高性能化、数据处理的高速化，对应于检测需求的高层次化，使以往不能达到的检测水准现在则有可能达到。其中，引人注目的是广泛应用图象化处理方法。2.2 控制技术

1、应用现状

在钢铁过程自动化中，除了顺序控制外，最广泛采用的基础控制是作为经典控制的前馈（ff）/反馈（fb）（如下图所示）或其组合方式的实用控制和以模型为基础的高级控制术在钢铁过程的控制中起着极其重要的作用。

图2 转炉炼钢厂锅炉汽包水位的自动控制（前馈/反馈控制）

为保证炼钢生产的需要，在生产中常采用前馈/反馈调节自动给水系统，经过无数次的调改调节参数，系统中配上一些报警连锁装置，最终确保安全生产的需要！（1）前工序过程

由于能控性受制于能观性的原因，目前，高炉、转炉的模型均多为操作指导模型，特别是高炉为大规模非线性系统，应用控制理论的建模工作极其困难。大致经历了两个阶段：首先，通过从过程机收集的数据，借助于数学模型，计算出反映高炉炉况的指标，从而为高炉炉长提供高炉运行状态指导高炉操作的go-stop系统；其次，综合了专家的实践经验和有关理论研究，通过ai技术与信息处理来对炉况的现状、未来趋势作出预报、给出最佳操作方针以达到指导高炉炉长对高炉冶炼过程的控制。如今，已普遍采用专家系统进行高炉的生产支持系统和借助于经验的智能型炉况诊断系统。炼钢过程以转炉吹炼为中心，通过吹炼模型的高级化控制工程网版权所有，提高了钢水温度、成分命中率和缩短处理时间。（2）轧钢工序过程

线性近似的轧制压力与轧机刚度静态模型与近似电气、液压系统及张力发生机构动特性的动态模型的组合来描述。板厚及张力控制可通过应用最优控制、鲁棒控制等技术来实现。多变量控制技术应用于热轧活套器存在的板张力与活套量（活套高度）的变量耦合情况以及应用于冷轧板形的轧制力变化补偿、轧辊温度凸度补偿及辊磨损补偿的情况。另外，模型预测控制也应用于热轧薄板的蛇行控制而基于混合系统（hbs）模型技术用来改善热轧板的宽度控制等。（3）连续处理线工序

除连续涂镀线实现了全线的速度与张力控制外，还进行把控制技术与操作诀窍结合的涂层智能（ai）的应用等。即由于实际生产中，存在炉内辐射热使带钢温度测量困难且又无法测定合金状态的情况下，建立并应用融合以操作人员的诀窍（know–how）为准则的智能控制提高了成品收得率。

2、发展动向

（1）以实现高质量、多品种、短交货期、稳定化生产为目标需求的控制技术开发仍是主线。主要特点为：

通过控制与操作经验结合来克服过程非线性问题。为克服非线性，考虑与操作经验诀窍的结合问题。即以控制理论为核心的控制技术不仅通过调整系统的动态特性取得提高质量和收得率的实效，而且还把操作技能纳入技术体系，这给新产品的量产化带来了希望。与相关领域的合作，不仅要有系统控制技术与检测领域的合作，而且要在计算机能力不断提高的背景下，通过与智能技术、过程解析技术、材料科学等多领域的合作控制工程网版权所有，来开创自动化的新局面。（2）以“在线最优化”为核心的过程控制 鉴于大量数据的在线实时处理已成为现实，钢铁业正着力研究基于大规模数据的高水准建模技术及控制技术来实现在线最优化。由于it技术的高速发展，不仅使原来高速响应困难的模型预测控制等最新控制理论在钢铁业的应用出现了转机。经由网络大规模采集的现场数据挖掘的知识发现，为结构优化创造了条件。

以过程稳定、技术经济指标为目标，对关键工艺参数在线连续检测基础上，综合利用预测技术及在线仿真来进行多变量最优化及实现工序间最优化，而基于可视化技术与基于大量数据的信息趋势引导技术支持稳定化生产。

（3）期盼突破高炉过程自动化的难点 高炉是钢铁过程自动化的最难点，国内外正着力沿着从操作指导→半自动化→全自动的途径缓缓前进。虽然炉顶装入物控制及热风炉燃烧控制等也能部分自动化，但把握高炉整体的生产控制关键是高炉整体过程模型及基于检测高炉底部反应状况及现象解析的传感器与模型的开发。而通过智能控制与实用控制结合等手段，来实现广义的钢铁生产过程的高性能闭环控制则也是可实施途径。即基于用户知识库的闭环控制系统，以实现配料、焦比、碱度、喷吹等目标的在线控制。它将进一步降低人为因素对高炉操作的负面影响，使高炉运行更加科学合理。（4）节能降排对控制技术的需求

高炉进行高效率生产（包含环境对策）、余压发电控制技术的开发；转炉进行面向节能、再循环的控制技术开发。通过吹炼模型的高级化削减合金铁、副原料成本，减少渣量；通过转炉炉压的适正化，提高工厂内再循环转炉co煤气的回收量。诸如：根据外扰推定观察器的应用来降低炉压变动量，或从生产数据分析建立最佳炉压设定值模式方法等。

（5）轧钢控制重心转移向材质性能控制

轧钢控制重心，从以往的外部尺寸规格控制逐渐转移到关心生产好材质的控制系统来。当然，关于尺寸规格控制也会要求愈来愈严，仍需要持续性不断改善。另一方面，更要关注材质的生产问题。试用基于模型的最优化和数据库等直接控制材料的耐力与强度等机械特性。例如：包括在线冶金模型、与基于材质性能预测的钢板材质控制系统等，而以热轧带钢力学性能预报模型及其在线应用技术广受关注。它不仅对有效余材充当满足客户需求，缩短交货期，降低库存、加快资金周转有积极意义，而且为更灵活地组织生产提供了崭新的手段，被认为是实现动态生产控制的关键技术之一。

2.3 系统化技术

如何选择系统构成要素：计算机、控制器、网络、传感器、执行器、信息软件/控制软件、人机界面等，集成构建成自动化系统才能达到所期望的目标要求？这就是系统化技术面临的任务。

系统的组成涉及：要素、连接、结构、功能、环境。其中，由于构成要素的产品多样性，以及组成的系统结构形态的多样性，也带来功能分担的合理性、多样性。既要把握资源的有效利用率，还要考虑h/w、s/w更新会带来的问题。“集成”虽提高了系统构建的灵活性、效率性，但如何确保系统构成要素配置的优化和功能/性能的兼顾性以及使系统总体的性能/价格比的相对最优？这也是系统化技术所要解决的问题。

1、应用现状

根据钢铁过程的对象类别及处理方法要点确定功能分配的原则，并按照系统构成所必须遵循的效用性、经济性、安全性、可靠性、开放性、实时性、人机性等方面具体目标要求进行综合考虑。

目前，钢铁生产过程的自动化系统，基本按工艺流程不同特点（即过程结构、过程特征、控制特点、功能要求、信息处理类型）的差异决定相对成熟的系统结构类型的选择（如有下述四种类型）。

（1）层次型功能分散系统：若干计算机经由通信网络结合成层次型结构，分担功能、负荷。

（2）网型功能分散系统：经由通信线路或网络协调若干计算机，分担系统的功能、负荷。

（3）网络化自治分散系统：是作为模拟生理细胞的自治性以达到自治可控性与自治可协调性的经由网络若干计算机系统。

（4）web型三层双重化系统：系统基本由边界服务器、应用服务器、数据服务器的三层双重化系统构成。

而对应系统的系统结构有如下选择。

①以上工序自动化系统构成的具体应用类型有:阶层型功能分散系统和web型三层双重化系统。

②轧钢工序的自动化系统构成的具体应用类型有：阶层型功能分散系统和网络型自治分散系统。

③处理线自动化系统的具体应用类型有：阶层型功能分散系统；网络型自治分系统以及web型三层双重化系统。

2、发展动向

系统化技术在进一步深化发展，它紧随it技术进步及系统对象的迫切需求而变化，其中柔性、自治性、实时性、安全性为主要趋势。

目前，系统技术的发展，正处于一个重大变革的时代。无论是网络(工业以太网、现场总线)、控制器(plc、dcs)、计算机（服务器）传感器、执行器、信息软件/控制软件等，其本身的内在结构与功能都在不断的发展与变化，而它们之间的结构如何整合更合理？更由于传感器与执行器智能化的发展牵动了控制技术与系统技术之间的关系，因此，未来的变数很大。近期看，总的发展动向表现在以下几个方面。

（1）各种控制器、网络向集成化、标准化的方向发展

控制器在强化平台综成的同时进一步推进开放化、国际标准化以及工业以太网，进一步与现场总线的融合，对系统技术的发展有很大影响。

（2）自治分散的系统技术仍在延续和变异

目前，钢铁企业自动化系统的主流，仍然是自治分散型系统。即类似生物体细胞自治性，即以自治可控性和自治协调性为目标，经由网络连接的多计算机系统。

（3）基于web技术应用的系统技术正在发展

由于it技术的进步和普及，现在因特网的使用者达到很高的比例。而支持构成因特网系统的，则是称之为web服务器及数据库服务器(db服器)的各种服务器群，构成该硬件与软件的技术统称之为“web技术”。以降低系统的建设费用为目标，不仅采用通用化的pc服务器，而且使分担功能的各层分别冗余化以提高可靠性。这样，在成本降低的同时，使信息开放化，软件可实现再利用，功能的高独立性。双重化结构也提高了系统可靠性。目前，在钢铁业的应用正在不断深化。

电气自动化调研报告篇二

自动化养猪场调研报告

队 长：陈东彦 20111982 队 员：陈崇任 20111980 班 级：电气201102班

目录

摘要：......................................................................................................................................2 现状分析：.............................................................................................................................3

一、猪舍的主要环境因数 ...................................................................................................4

1.1温度 ................................................................................................................................4 1.2 湿度...............................................................................................................................4 1.3 空气质量.......................................................................................................................4 1.4 光照...............................................................................................................................4

二、自动化养猪场的结构部分附图 .................................................................................5

2.1自动给料系统 ................................................................................................................5 2.2猪舍通风温控系统........................................................................................................6 2.3猪舍空气净化自动清洗猪圈系统................................................................................6 2.3猪舍视频监控系统........................................................................................................7

三、存在的主要技术问题 ...................................................................................................7

四、具体改进方案 ................................................................................................................8

五、调研心得 .........................................................................................................................9

六、参考文献： ....................................................................................................................9

2 摘要：

自动化养猪场作为现代畜牧业的标志之一，在畜牧业生产上有着举足轻重的地位。它是一套养猪场自动监控系统和信息化管理系统，包括：视频监控系统、自动化给料系统、自动化清洗猪圈、通风恒温系统及信息化管理系统，实现养猪场自动视频监控、种猪厂房自动温湿度调节、育种厂房自动恒温保温调节及信息化管理功能。养殖户也可以随时随地通过电脑、手机了解到猪舍环境参数变化并根据具体环境参数控制相应执行机构实现 24 小时不间断的监测及控制。对养猪生产过程中主要环境参数进行自动的精确监控，不仅能改善猪舍环境，利于猪群健康成长，加速猪群生长，降低了生产成本，节约了人力物力，而且结合现代科技，运用嵌入式计算技术、现代网络技术、无线通信技术以及无线传感器网络技术进行远程实时监控，提供最适宜猪生长的外部环境，保障了猪在生长过程中的成活率及营养价值。现代养猪场一般采用半自动化控制方式或全自动化的控制方式。

关键字：猪舍，自动化，调研 现状分析：

在国外，尤其是欧美等发达国家的规模化养猪业发展很迅速，并且形成了从养猪的饲养到猪舍设备和饲养管理模式的一个完整的过程。建有针对猪群性能的自动化测定系统，猪舍中安装有自动给料系统，当耳朵上装有电子感应器的猪走进食槽附近时，识别器就会迅速辨识其耳号，并输送到监控中心，记下其耳号，记录该猪每天的进食次数、进食量、时间、体重增重情况等，并由监控中心进行科学的分析处理。而在我国的养猪业中，不管是城市郊区的集约化养猪，还是总体数量较大的农户散养和专业户饲养，均难以创造明显的经济效益。养猪越多越亏本的现象在我国时有发生，其根本原因在于我国养猪业的科技水平较低，大量的生猪饲养还是沿袭传统的离散农户小规模饲养方式，猪舍卫生条件比较差，传统的人工喂养方式，人工清洗猪圈栏，产猪效率低。但是，人们对动物蛋白质特别是猪肉的需求量越来越大，对猪肉质量要求也越来越高，安全、无公害、高瘦肉率的猪肉需求量不断增长。因此，发展标准化、自动化养猪顺应了农业产业化的发展方向，是实现由传统畜牧业向现代化农业转变的根本途径。

一、猪舍的主要环境因数

通过去养猪场调研及查阅网络上相关文献资料以及和相关管理员的交谈。了解到，我国养猪业主要采用高度封闭式饲养模式，多头猪共同生活在一个封闭区域内，加上天气、季节变更、风力等外界环境的影响使猪舍内的环境复杂多变。猪舍内的生长环境对猪的繁殖、生长发育、健康状况和猪肉产量产生很重要的影响，现有大多数猪舍主要存在着以下几点缺陷和不足： 1.1温度

温度是猪群健康成长的基本保障，适宜的环境温度，是保证猪群正常生长、发育和繁殖的前提条件，是能够打造猪群正常免疫力的一个重要因素，同时温度也是控制病原体的最好屏障。可是，现有大多猪舍是采用燃烧燃料为猪舍提升温度和开窗通风降低温度。对于温度的控制无法精准，效率也不高，还会造成舍内燃烧废气的堆积，影响猪的健康生长。1.2 湿度

猪舍内湿度的来源有很多途径，比如猪呼吸时呼出的水汽、猪舍内饲养管理用水、猪的粪尿中含的水汽、进入猪舍内的外部水分等。潮湿的环境会促使细菌、致病性真菌和寄生虫的繁殖滋生，降低猪的抵抗力。而现在的养殖技术是定期通过人工对猪圈进行冲洗,然而冲洗猪舍后带入大量的水造成空气中的湿气加重，仅仅依靠经验鼓风除湿，效率不高，还会造成猪舍内温度偏低。1.3 空气质量

由于养猪场大都采用密闭式的饲养模式。在相对潮湿密闭的环境中，猪的粪尿及其发酵分解物，会产生相当多的氨气、硫化氢、甲烷等对猪群生长不利的气体。对于这些不利气体的排放完全是依靠人工经验来进行通风排气，由于猪舍较大通风时间较长，从而降低了舍内温度，直接影响到猪的生长，而没有从根本上、源头上减少有害气体的产生。1.4 光照

光照的时间和强度对猪群的生长发育和健康都有一定的影响。适宜的光照可

4 促进猪体的蛋白质、脂肪及矿物质的沉积，有利于健康快速生长，还可以提高猪的繁殖能力。可是，大多数的猪舍是半封闭或全封闭的狭小空间，光线比较暗，不利于猪个体的生长。

二、自动化养猪场的结构部分附图

2.1自动给料系统

该给料系统主要由计量筒、料线、驱动器、料塔等组成。该系统通过调节钮调整每头猪供料的数量，方便观察记录每头猪的供料情况。

给料系统附图

5 2.2猪舍通风温控系统

通风系统主要由电控箱、变速换气扇、进气口、温度感应器等组成；温控系统包括降温和加热两个子系统．降温设备主要由水帘降温装置和风机组成．加热设备主要由智能化地暖设施组成。该系统可按需设置舍内温度和风速并自动运行，保证猪舍内的温度适宜和空气清鲜。

通风温控系统附图 2.3猪舍空气净化自动清洗猪圈系统

该系统由传感器、排风扇、可移动的清粪装置等组成，若传感器检测到有害气体浓度一旦超过阈值，控制中心立即控制清粪装置使其及时清粪，同时启动排风扇进行换气保证猪舍里的空气环境清新。

空气净化系统附图

6 2.3猪舍视频监控系统

该系统主要包括摄像头、电源装置、报警系统、监视显示器、光纤接入等组成，该系统能使管理员在办公室通过监视显示器清楚地看到猪舍内猪只的活动情况和工作人员的操作情况．可方便对生猪养殖的科学管理。

视频监控系统附图

三、存在的主要技术问题

3.1节能潜力有待进一步挖掘。养猪场为半敞开式，空气流动量大，保温性能差，为了达到温度稳定，需要消耗较多电力。应尽可能的采用密封环境，实时检测空气质量，定时定量通风模式能进一步降低电力消耗，达到更好的节能效果或结合太阳能与普通电源供电，节能、安全、环保。

3.2水帘降温装置受环境温度、适度条件限制，当环境温度过高时，采用地表循环储水降温范围变小。可采取地下储水的方式，进一步降低循环水温度，提高降温效果。

3.3猪舍内的监控节点与监控中心的布线过多，而且其环境比较潮湿。当时间久了电线容易老化，为此应该进一步完善。结合现代网络技术、无线通信技术以及无线传感器网络技术进行远程实时监控，满足猪舍特殊的环境要求，方便养殖场的扩展和维护。

四、具体改进方案

改进的系统主要由若干个监控节点和监控中心组成。监控节点是组成养猪场环境远程监控系统的基本单位，分布在每个猪舍中，负责监测猪舍内的环境信息并执行相应的控制输出驱动命令，完成猪舍环境的实时监测和执行相应的控制动作，每几十平方米的猪舍中放置一个这样的设备。监控中心可以和网络中的任何一个监控节点进行双向通信，并具有实时显示环境信息、声光报警、远程发送报警信息，接收用户发送来的控制命令等功能，该设备放置在猪场办公室中作为监控终端。系统还采用了模糊控制推理算法，根据人的经验编写模糊规则实现猪舍环境的智能控制。

自动化养猪环境监控系统的改进方案设计描述如下：

4.1采集猪舍内的温度、湿度和空气质量氨气、h2s气体等猪舍环境信息，对这些信息进行预处理后发送到控制中心，控制中心能对这些信息进行身份认证，并刷新控制信息。

4.2控制中心能够实时显示当前的环境信息及当时的日期和时间信息，并且能够保存到数据库中，方便查询和科学的管理。

4.3控制中心收到的环境信息后与设定值相比较，若超限则在启动声光报警装置的同时向用户手机发送报警信息，用户可以发送预编辑好的信息向监控中心发送控制命令，再由监控中心无线发送到监控节点，从而启动相应的执行机构。 4.4猪舍内的控制输出驱动可以接收监控中心发来的控制指令，并执行相应的执行机构。

4.5每个监控节点发送完数据后进入休眠状态，以此来节约监控节点的能耗消耗，一段时间后自启动，监控中心按照猪舍编号顺序依次接收监控节点的数据。 4.6监控系统应该尽可能的做到低功耗，低成本，高稳定性、强抗干扰能力。结合太阳能与普通电源供电，节能、安全、环保。

改进系统总体结构附图

五、调研心得

通过调研我们对现代畜牧业有了一定的的了解。养猪场的各个方面的设计，都会影响到猪个体的生长，因此都要以猪个体生长生殖的规律作为依据，为猪个体生长营造一个良好的环境，并减少生产成本。此外，我们还了解到我国现在养猪场的设计和生产效益还存在比较多的缺陷，与国外先进技术还有很大差距。个体养猪户较多，规模较小，小型养猪场往往面临着资金、技术支持、环境保护等难题。所以，要推动我国养猪业的现代化，国家应该加大对养猪业的投入，特别是技术的支持，对于养猪场的自动化、智能化控制方面需要加大研究力度。通过养猪场的调研和查看相关资料，我们收获颇丰。作为一名大学生，不应该仅仅从书本或者是课堂学习，我们应该结合实践和调研，这样才能了解自己所学专业的用处和在当今社会的发展状况，才能做到与时俱进，开拓创新。

纸上得来终觉浅，投身实践觅真知。

六、参考文献：

1、曹进,张铮.封闭猪场内氨气对猪群生产性能的影响及控制实验[j],2003,23(4):56-57.

2、王朝炜.王卫东.物联网无线传输技术与应用.北京：北京大学出版社，2012

3、李静杰.猪场环境条件对猪群健康的影响[j],养殖技术顾问,2009,10(3):45-46.

4、刘敬顺，施景橙。精确性饲养技术在现代化养猪业中的应用。,2006.5、刘继军.我国养猪生产的发展方向 [ j].农业工程学报,1997, 13(增): 28-31.6、朱能武, 邓昌彦, 熊远著.我国工厂化养猪环境工程技术研究应用现状及发展前景 [ j].湖北农业科学, 2000(6):56-58.7、李锦玉.论集约化养猪生态系统 [ j].家畜生态, 2001(22): 16-22.9

电气自动化调研报告篇三

无锡职业技术学院

调研报告

我国包装机械的现状及与国际水平的差距

我国早在50年代中期就有少数工厂生产包装机械，50－60年代，我国包装机械如烟草加工、制糖、制盐、酿酒等行业水平很低。改革开放初期，引进了一批食品机械和包装机械，具有一定的促进作用。80年代后期，随着国民经济的突飞猛进，市场对包装机械的需求日趋扩大。在此间期，我国的一大批机床、通用机械、农机行业的企业开始转产从事包装机械的生产。据1986年不完全统计，当时仅有县以上包装机械企业1062年，工业总产值27．8亿元。进入90年代，全行业实现了高速发展，年平均增长率达30％。据中国食品和包装机械工业协会1994年统计，当时我国包装机械生产厂家有1540家，包装机械行业总产值为25．56亿元，包装机械的产量总数258420台，其中，包装容器制造机械17112台，直接包装机械213303台，包装装潢印刷机械10508台，辅助包装机械7493台。据中国包装总公司计划部第三次全国工业普查资料表明，1995年包装机械总产量为489569台，其中，包装容器制造机械29514台，直接包装机械455284台，专用包装机械4771台。1997年底，全国增加至1600余家从事包装机械的生产厂家；同时，从事包装机械研究及开发的科研院所达75个，另有21所高等院校从事包机械专业的教学和科研工作。我国进口额较大并增长幅度较大的有纸浆、纸或纸板的制造和整理机械，其次是包装或打包机器，各种容器的装封、贴标签机器，其他干燥器等。

1.1.1产品技术方面的差距

我国的包装工业过去长期处于一种生产力水平低下、主体技术不高、规模过小、游离分散生产、企业管理水平不高、国家投入不足的状况，大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。包装行业的结构调整、技术升级、产品换代、规模效益以及布局合理、经营体制的转换等，仍是新世纪的大大重要课题。

我国包装机械产品与发达国家相比，其差距主要表现在：控制技术和产品可靠性方面较差，且技术更新的速度太慢，新技术、新材料、新工艺推广的范围太窄。从整体水平上看，比发达国家要落后20年，现在我国包装机械产品中仅有5％左右能够达到发达国家90年代初期的水平，还有20％的产品仅能和国外80年代的产品相比，其余60％左右仅能达到国外70年代的水平。我国的包机在产品的开发、性能、质量、可靠性、价格、服务等方面与进口产品在竞争中处于劣势，抵挡不了进口产品在竞争中处于劣势，抵挡不了进口产品的大量涌入。进口设备中，一般是技术含量高或大型设备，大都是国内不能制造或达不到使用技术要求的。如无菌包装机，大型、高速饮料灌装机、贴标机、组合电子秤等。有的设备国内虽然也能制造，但可靠性不好，生产出的食品质量、保质期等都不如进

口设备，如冰淇淋包装机。包装机械进出口比例相差太大，以1998年为例：包装机械进出口总额14．8亿美元，进口总额14．4亿美元，比1997年增长21．3％，出口仅为0．45亿美元，比1997年还下降8．9％，进口约为出口的近33倍。我国出口的大多是低档次、低附加值或劳动密集型产品，而进口产品都是大型成套设备和高技术含量的产品。

1.1.2产品品种方面的差距

目前国外包装机械产品的品种大约有2300多种，成套数量多，并且不断有新技术、新产品出现。国外的包装机械产品一方面向高精度、大型化发展，另一方面向多功能方向发展。如意大利ilapak公司的小剂量颗粒包装机采用机械转鼓式计量，连续式封合并裁切，一机多工位，包装速度可达120袋／分钟，其控制系统采用微机和可编程控制器。与发达国家相比，我国包装机械产品品种及配套数量少，只有1300多种。缺少高精度和大型化包装机械产品，在钢制两片罐成型设备、高精度电子计量装置、高速电阻焊机、大型中空容器成型机械等方面仍属空白。

1.2发达国家包装机械技术水平及发展趋势

上世纪50至70年代，电子技术和合成化工的迅速发展，对包装机械产生了委大的影响，出现了一系列以采用合成材料为包装材料的新包装工艺及设备。如机电密切结合的高速自动化包装机、调整操作方便的多功能包装机和劳动生产率极高的自动包装线的大量出现，使包装机械在产业机械中成为瞩目的一个领域。日本在那个时期的包装机械生产每年平均增长率达20％，进入稳定发展的80年代，增长率仍然高于10％。80年代，各发达国家为了维护本国包装机械市场，扩大出口能力，积极采用其他领域的新技术（如微电子、激光、热管、新材料等），成为开创包装机械新局面的关键性年代。欧 家的包装机械生产，以大、中型企业为主，以联合经营的方式扩大在国际市场上的竞争实力。欧美制造厂在经营上，重视展览会上的成交和销售；在发展方针上，不太注重本公司产品的品种，而是注重增加在原有品种的基础上继续研究改进性能。日本的包装机械制造厂则中小企业为主，最拿手的是微电子技术，用它来控制包装机，达以安全性高、无人操作、高生产率，大大提高了国际市场竞争能力。美国、德国、日本、意大利是世界上包装机械四强。

美国

美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，早已形成了独立完整的包装机械体系，其品种和产量均居世界之首。其产品以高、大、精、尖产品居多。现有包装机械制造企业700多家，1996年全美包装机械产值为43．9亿美元，90年代以来，美国包装机械市场以6％左右的年均速度增长，据预测，2000年美国包装机械市场规模将达到50亿美元，2005年将达到68亿美元。新型机械产品中以成型、填充、封口三种机械的增长最快，裹包机和薄膜包装机占整个市场份额的15％，厚纸盒封盒包装机在市场占有率中居第二位。美国的包装机械制造厂大部分附属于大包装材料厂，销售也完全依赖母公司。这是因为包装材料的产值一般是包装机械的20倍左右，机械产业与材料产业结合，自然获得了强大的资本后盾。而包装机械常常与包装材料一起进行系统化的销售，从而保证了其产品技术领先的地位。过去美国包装机械业是由小规模、家族式生产所构成，技术也甚为散乱，各自竞争。

到今天，包装机械业务越来越多是由专业经理人员经营，建造的机械不单供应庞大的美国市场，也出口到全世界。美国的包装机械与计算机紧密结合，实现了机电一体化控制。据世界包装机械协会总会（copama）表示，1997年全球的包装机械销售额为180亿美元，其中美国制造商占了50亿美元，约为总数的28％。据最近统计信息表明，美国包装机械占美国产业机械总值的1％强，1995后美国包装机械产值40．2亿美元，产业机械产值为3536亿美元，比例为1．1％；1996年此项比例为1．2％。美国国内包装机械市场规模在世界上也是名称前茅。1992年为43．8亿美元，1998年为48．3亿美元。美国包装机械出口额也较大，1998年美国对中国的包装出口额为3578万美元，与1992年的641万美元相比，增长了4．01倍。中国已成为继加拿大、墨西哥、日本、英国、德国之后，美国包装机械的第6大出口市场。

日本

日本与美国、德国相比，起步虽较晚，且包装设备经历了引进一消化一发展的研究过程，吸收国外的长处，并加以改进，目前已成为世界上仅次于美国的包装机械生产国。60年代以前，生产厂家不足60家，只能包装糖果、香烟等。60－70年代，是日本包装机械工业起步阶段，产值增长非常高。包机由1960的38亿日元剧增到1970年的560亿日元。70－80年代，增长速度虽不如60年代那么高，但年均增长率仍达13％。80－90年代，是日本包装机稳定增长的阶段，将微电子技术成功地应用于包装机械的控制，以后又将光导纤维技术、工业机械人技术、模块技术应用于包装机械，达到安全性高、无人操作、高生产率的水平，大大提高了其国际市场竞争力。

日本的包装机械制造厂以中小企业为主，包装机械的品种齐全，产品品种近500种,规格有700多个。其中，包装机械以中小型单机为主，具有体积小、精密度高、易安装、操作方便、自动化程度高等优点。90年代以来，已将变频调整、光电追踪、无触点电子开关、动态数据显示等技术运用在包装机械中。1992年产值达4670亿日本，近几年有所下降，1995年为4280亿日元，1996年回升到4400亿日元。亚洲是日本包装机械的主要出口市场。1996年日本对亚洲的包机出口额为221亿日元，比上一年增加22％。占出口总额的比例，也由1994年底的59％、1995年的60％提高到1996年的65％。从90年代以来，日本对中国的包机出口额连年大幅增长，由1991年的12．8亿日元分别增加到1993年的4．04亿日元和1995年的59．4亿日元，1996年又增加了14亿日元。自1995年起，中国取代美国而成为日本包装机械的最大出口国。1996年，日本对中国的包装机械出口额为73．4亿日元，占出口总额的21．6％。也就是说，日本出口的5台包装机械中就有一台是销往中国的。

德国

德国的包装设备在计量、制造、技术性能等方面居领先地位，特别是啤酒、饮料灌装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点，享誉全球。如haiag、boch、rovema等大公司生产的集机一电一液及微机控制于一体，采用

光电感应，靠光标控制袋长，并配有防静电装置。其中袋包装机速度达160袋／分钟，大型自动包机upm－600的最大包装容积达80l，制袋尺寸达800mm×1200mm。并能集制袋、称重、充填、抽真空、封口等工序在一台单机上完成。teepach co.（茶叶包装公司）生产出世界上最高速的茶叶包装机，其速度达350袋／分钟。

所以为了使我国的包装设备在当今激烈的国际竞争当中占有一席位置，我国必须在这方面加大科技投入，积极培养具有良好创新能力的人才设计队伍，摆脱我国在某些大型号、高精密包装设备长期依赖国外进口的现状，研发出具有我国自主知识产权的先进包装设备。

1.3.1 21世纪包装机械基础技术的发展重点：

从发达国家的包装机械企业发展的成功经验可以得到启示：美、日、德、意等国家积极采用其他领域的新技术（如微电子、激光、热管、新材料等），开创包装机械新局面。21世纪包装机械基础技术的发展重点：机电一体化技术的应用、热管技术、基础配套技术、设计技术、模块化技术、制造技术。机电一体化技术和微机应用可提高包装自动化程度及可靠性和智能化程度；热管技术可提高包装机械的封口质量；基础配套技术中配套的电子元件、专用泵、阀产品、传感器、电机及电器控制元件，开发各种在线或离线的检测设备；采用模块化设计技术和cad／cam技术，可以提高包装机械在材料选择、加工装备与工艺技术的水平。

1.3.2坚持技术创新，不断提高产品质量和开拓新品种

加入企业集团后，企业将逐步成为产业技术开发和投e的主体。如美国的包装机械产业与材料产业结合，自然获得了强大的资本后盾。而包装机械常常与包装材料一起进行系统化的销售，从而保证其产品技术领先的地位。我国也可以尝试借鉴他们的成功建立技术创新的运行机制，采用产、学、研相结合的方式，积极创造条件，鼓励科研院所与企业结合的经验。国外包装机械的成功经验表明：企业用于研究与开发的投资占销售额的1％，企业难以生存，占2％可勉强维持，占5％才有竞争力，而我国的包装机械企业平均水平不足1％。因此，在技术日新月异的今天，国际竞争日趋激烈的今天，仅靠扩大投资、扩大规模的粗放经营已被淘汰，要多渠道、多层次的增加科研经费，积极引进人才，开发出产销对路的高新技术产品。

1.3.3调整出口产品结构，开拓国际市场

我国应该立足接受国外技术，洋为中用，开发出“新、奇、特”的包装设备，开拓国际市场。世界已进入信息时代，竞争呈现出高速度、高强度、全方位的新特点，实施电子商务是包装机械企业开拓国际市场的必然趋势。

1.3.4增加智力投入、加强科研队伍建设

经济竞争的关键是技术竞争，技术竞争的实质是人才竞争，要在国内外市场竞争中取胜，必须重视培养和用好包装机械的技术人才，做到人尽其才。包装机械产品中的大部分生产线都是技术密集性产品，它是集机、光、电、磁、声、化、生、美为一体的高技术、高智能的产品，发展速度快、更新速度快。因此，有远见的领导和企业家要切实地从政策上与物质上支持包装机械的教育、科研、设计部门，使它们走在包装机械生产的前面，而不是滞后于生产需求。科研体制与机制改革，将使包装机械的工作与产品开发和生产更密切地结合，它们或者联合生产产品，或者组成科技企业、企业集团，或者与生产企业形成合体。总之，包装机械科研单位要向经济实体方向转变。例如，株洲工学院与广东中山包装集团共同成立的广东中山包装分院，就是产、学、研相结合的典范，已取得了良好的经济效益和社会效益，值得推广。

发展包装机械行业。既要有一大批学术带头人，专家队伍，也需要一批高级有管理技术人才，既懂经营、善于管理、有开拓精神懂得企业家队伍。在培养专门人才的同时，也要有计划、全面系统地提高行业职工的整体素质。

电气自动化调研报告篇四

安全监控系统工作调研报告

（一）

——自动化、管理信息化情况调研报告

-----李广铮----

山西离柳焦煤集团有限公司隶属于山西省吕梁市，是集采煤、选煤、焦化、发电、化工及新型建材生产经营为一体的大型国有煤焦企业集团。集团公司下属各矿分别分布于吕梁市孝义市、中阳县、临县以及内蒙古鄂尔多斯市。公司成立50多年来，坚持以煤为主、多元发展；以打造国内一流企业为目标，遵照循环经济的模式，不断延伸煤—焦—电、煤—焦—化、煤矸石—电—新型建材的产业链。针对我公司的现状，兑镇煤矿属自动化、信息化程度较高的矿井，现以该矿为例，对煤矿自动化、管理信息化的建设与使用情况汇报如下：

一、企业基本概况

该矿属霍西煤田汾孝矿区西部煤田。于1978年开始新建，1986年竣工试生产，1988年经山西省煤炭厅组织验收合格投产。矿井设计能力90万t/a，2010年矿井核定生产能力120万t/a。

证载井田面积为13.3326km2，本矿井田内可采煤层—9号、10号、11号煤。

（一）生产情况：兑镇煤矿现开采9号、10号、11号煤层，具体情况为：

(1)9号煤层

位于太原组中下部，煤层厚度1.35～2.01m，平均1.59m，为井田稳定可采煤层，煤层结构简单，不含夹矸，顶板为k2石灰岩，但大都有薄层泥岩伪

顶，底板为泥岩。

(2)10号和11号煤层

位于太原组中下部，上距9号煤层0.50～1.80m，属10号、11号合并层，煤层厚度6.09～9.91m，为井田稳定可采煤层，煤层结构复杂，含夹矸2～9层，煤层顶板为泥岩，底板大部为粘土泥岩，局部为砂质泥岩。

（二）安全管理：兑镇煤矿现设设有调度室、机电科、安全科、通风科、生技科等安全生产职能部室和综采一队、综采二队、开拓队、掘进队、通风队、运输队、探水队和综合机电队。各科室、各队部现都已实现计算机办公，网络构建也已实现。文档、图纸等技术资料已全部实现计算机管理。

二．自动化建设和运行情况

对现有部分系统的综合集成：现在各矿井正常运行的系统有紧急避险六大系统、井下通讯系统、风机在线监测系统、35kv变电所电力监测系统、束管采集系统、运输控制系统、工业电视系统等，兑镇煤矿已对部分系统进行了集成，实现了综合监控，极大的提高了安全生产效率。

三．煤矿管理信息化建设及运行情况

矿井已基本建成了以安全监控调度中心为平台的网络结构，监控调度中心现已构建了较为规模的服务器群。安全管理、安全信息监控、机电设备管理、材料出入管理、运输自动控制等都已实现信息共享。另外，集团公司还组建了安全短信发布平台，定时不定时的发布安全信息，使公司、矿井相关人员都能及时了解到井下实时生产情况，都能实时了解到井下有害气体参数及通风参数的监测数据。管理信息的建设和运行，及大提高了矿井的生产效率和安全系数，为大规模的实现现代化矿井奠定了坚实的基础。

四．煤矿自动化、信息化建设和使用中存在的问题

我们企业建矿早，基础差，员工文化程度低，业务素质较差，随着企业近年来的飞速发展，员工素质有了较大提升，充实了很多中高学历人才，但新老交替尚未完成，低文化程度员工尤以生产单位较为突出，使的两化的建设和使用较困难，具体存在以下一些问题：

1．专业技术人员严重不足

兑镇煤矿是一个老矿井，技术人员多以四十岁左右的为主，对近年来迅猛发展的煤矿现化化控制技术不能及时消化接受，新补充的年轻技术人员又缺乏井下作业经验，在三四年内不能担以大任。以上情况，造成了井下应用的新装备不能正常运行，对设备的使用和维修不能及时掌握和跟进维护，使得部分新设备不能正常运行，甚至于只能弃之不用。这样，即增加了成本，又浪费了资源。

2．设备的更新换代缓慢

对于一个几十年的老矿井，井下设备多，更新升级成本高，现有的机电设备通信协议不能接入新的采掘及控制装备，致使现化化建设不能一步到位，为了节约成本，最大化的提高生产效率，只能逐步对各种设备进行升级换代。这样，延缓了自动化的建设进程。

3．技术协议不规范

在建设自动化矿井的过程中，所使用的煤矿监测与控制系统协议不规范，各生产厂商多以技术保守，各自为方。煤矿又不可能所有的设备采用同一厂商的设备，这样造成各厂商的设备不能匹配。安装维修拖延扯皮现橡时有发生，严重影响了生产单位的投入效率。

4．政府对企业自动化和管理信息化建设扶持力小，推动力度不够，效果不明显。

五、取得的成效

矿井自动化和管理信息化的建设及使用，极大的提高了生产率，提高了办公效率，使企业的各项业务实现了模块化、集成化、集约化，提高了企业在市场中的竞争力，取得了以下一些主要成效：

1、自动化和信息化的应用，提高了产能，企业利税从2008年1.2亿元上升到2011年的2.49亿元；

2、提高了员工素质，降低了劳动强度，增强企业的核心竞争力；

3、企业管理实现了集约化、模块化、办公自动化，提高了企业的管理水平，堵住了管理上的漏洞；

4、通过物质供应系统和供应商管理，降低企业的库存，节约占用资金，节约生产材料，降低生产成本；

5、加速矿井安全生产知识在企业内部中的传播和存档，实现知识的及时更新和应用；

6、安全监控数据的共享，提高了企业的安全生产管理效率和水平，预防了安全生产重大事故发生。

六、取得的经验

近年来，我公司认真贯彻政府“两化融合”的决策部署，深入落实科学发展观，加强与各相关部门的协调配合，创新工作机制，完善工作举措，着力推动信息化技术在煤矿生产领域的全面渗透、广泛应用和综合集成，着力增

强企业的自主创新能力、可持续发展能力和企业竞争力，两化融合推进取得以下显著成效。

1、技术改造煤矿原有的落后设施，提高煤矿安全生产的效益。先以兑镇煤矿为信息化试点矿井，对“两化融合”进行了初步实践，现在又以朱家店煤矿作为“两化融合”示范矿井，通过对“两化融合”的技术进行理论论证和科学实践，逐步摸索出一套适合企业发展的“两化融合”道路。

2、全面推广信息化技术，支撑煤矿产业升级。取得了一批重大理论技术和实践技术的突破：

 六大系统联网：实现安全监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统的系统联网集成；

 无人值守：变电所、主通风、主运输、液压制氮、主排水无人值守；

 矿山物联网：通过感知层、网络层、展示层，利用二维码、rfid射频识别技术、wifi射频定位、gps定位技术、网络视频技术技术实现人员识别定位、设备实时监控、物资动态监控和管理；

 集团私有云计算及存储：通过集团私有云的建设，实现云端数据的海量存储；通过虚拟技术，实现集团软硬件资源的集中共享，避免重复投资；通过网络安全技术，实现集团内数据的安全共享；

 掌控矿山和移动办公：利用交互式镜像技术和屏幕图像处理技术，实现手机终端与应用系统的互动，通过网络连接和手机终端，实现矿端的掌控矿山和集团层面的移动办公。

七、建议

政府助推不足导致矿井自动化建设动力不足；企业专业人员缺乏，没有成型的优异案例，导致现代驱动力不足；服务厂商繁多，技术力量不足，产品间的集成度差。

安全生产指挥中心

2013．4

电气自动化调研报告篇五

2012年电气自动化技术专业

调研报告

为了适应经济建设的发展，满足社会对电气自动化专业类高等职业技术人才的需求，进一步推动高等职业教育体制改革，把电气自动化专业办成精品专业、特色专业，加快了电气自动化专业的建设步伐，机电学院按照教育部关于大力发展职业教育的有关文件精神，制定了切实可行的专业人才培养方案和措施。电气自动化专业教师团队通过深入走访周边企业，了解企业的生产情况、人才需求状况等，现将调研情况报告如下：

一、电气自动化技术专业的社会需求

1.电气自动化技术专业人才需求的社会背景

电气自动化技术是电气控制领域的一门重要学科，其由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非常迅速，现在也比较成熟。已经成为高新技术产业的重要组成部分，广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。

自动控制理论和电力系统是电气自动化专业的基础，电力电子技术、控制技术则为其主要技术手段，同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。该专业还有一些特点，就是强弱电结合、电工电子技术相结合、软件与硬件相结合，具有交叉学科的性质，电力、电子、控制、计算机多学科综合，使本专业毕业生具有较强的适应能力，是“宽口径”专业。

2.西安市及周边城市的电气自动化专业人才需求现状

从专业技术层面看，电气类专业的技术发展迅猛，电气控制装置向系列化、模块化、标准化方向发展。机电一体化的设备日趋增多，高新技术的发展需求更多的电气自动化技术专业的学生。经市场调研，电气自动化技术方面的人才市场有着相当大的潜力，技术人才需求旺盛：配电柜与电气控制柜的安装、调试，电气设备生产与工艺技术操作，维修电工，自动化设备的安装、调试、维护及运行等方面的人才，企业普遍反映缺乏。因此，与工业高速发展不相适应的是：高素质的技能型人才极为短缺，主要表现在以下几方面：

（1）电气自动化技术在制造行业生产及管理中的应用现状

随着企业新一轮技术和设备的引进、嫁接改造的完成，电气自动化技术已经越来越广泛地应用在现代生产过程中，成为现代设备控制和工艺过程控制中不可缺少的重要部分。无论是整个生产线的连续生产工艺控制，还是单机生产控制，无论是单个工艺指标的检测调整还是最终产品的质量控制，plc、dcs、fcs、工控机等技术与设备在生产中广泛应用。一些重要的生产环节和生产线，没有自动化系统的正常工作，整个生产就无法进行。

（2）企业对自动化专业人才需求状况

信息化带动工业化的大潮正浩浩荡荡地席卷着传统制造业。汽车工业、钢铁工业、机械制造业等作为国家的支柱产业和信息化规划的重点，对信息化及相关技术和人才的需求是非常急迫的。

现场技术人员和劳资部门告诉我们，企业生产中的自动化系统的特点是由专业厂家开发调试。在投入正常生产后，需要有专人跟班对自动化系统的运行状况进行监测、维护及操作，并对可能出现的问题及时跟踪分析，判断故障点，使得自动化系统充分发挥对生产工艺过程、工艺参数的最佳控制。另外经常需要根据

生产工艺和设备状态设置、调整控制参数，这些工作往往是保证生产过程正常、产品质量优异、以及控制生产成本的关键。从人才结构层次分析，此类岗位最适于高职毕业生来承担。

（3）高职层次自动化人才需求量

从我国目前的情况来看，电气自动化技术人才传统上大多来自高校自动化及相关专业的毕业生，虽然具备较强的理论基础，但实践动手能力较为薄弱，同时也不愿到生产一线从事应用与维护性的工作。另一方面，中专层次的学生只能从事一些技术含量低的操作，没有能力从事系统的管理、开发与维护，这样就造成了电气自动化技术人才结构的断层，需要职业院校培养大量高级技能型、应用型人才，以完善我国的自动化人才结构。

为了进一步地了解自动化人才的需求状况，我们分别对西安、咸阳和宝鸡20多家企业单位进行了市场调查。调查显示，大部分单位对现有在岗的电气自动化人才不满意，原因主要集中在以下两个方面，一方面是部分专业人才学历较高，但实际工作能力和实践动手能力较弱，上岗后往往需要重新培训；另一方面是部分老技术人员不能适用现代技术的发展，在新技术面前无能为力。80%的企业表示仍需要大量的技能型自动化人才。

随着产品和产业结构的调整，技术含量高的企业在迅速发展。企业产品质量、效益的提高，主要取决于劳动者的素质。一是在现代企业中，设备更新、管理方式现代化、工艺流程自动化程度的提高，导致岗位群的构成发生变化，新的职业岗位对从业人员提出了新的要求；二是由于企业经营方式和生产方式的变化，对原有技术岗位提出了更高要求；三是随着新技术的不断出现，新产品的不断问世，企业在科技成果的商品化转化过程中，需要大量既懂产品设计又熟悉生产工艺、具有较强工程实践能力的人才。高素质、高技能的电气自动化技术专业人才是现代企业迅速发展不可缺少的。

我们还对其它地区和其它行业进行了调查得到的信息是：大量事实证明，生产过程的自动化和集约化、生产技术的精密化和高度化、生产设备的复杂化和信息化，更依赖于大批高级生产过程自动化人才。一些国家和地区，正是由于培养了大批自动化高级技术人才，为运用科技成果，引进、吸收世界先进技术，最终为形成自主技术提供了人力条件，才带来了经济的腾飞。该专业的课程设置紧密结合企业的技术需求，就业面宽，市场需求旺盛。

二、电气自动化技术专业化的岗位能力要求

1.对高职生素质和能力结构的要求

由于计算机技术及计算机网络技术的发展，工业控制系统已经不再是传统意义上的单机控制模式。plc技术和单片机技术在设备控制上的大量运用，使得工业控制实现了网络化、集成化。企业普遍提出，希望电气自动化专业的学生，要有吃苦耐劳精神。要求他们既了解生产工艺、生产设备，又懂得自动化的基本知识和操作技能熟练的复合型高素质、高技能型人才。在企业以后的发展中，机电一体化的观念逐渐加强。现代制造技术的发展和微电子技术的大量运用，现代化的设备已经很难将机械技术与电气控制技术截然分开。因此，现代企业对于技术人员，尤其是生产一线的应用型技术人员都要求具备必要的机械和电气知识。这就对操作人员提出了更高的要求，高职学生应加强这方面的能力培养。

2.高职层次自动化人才在企业中的定位（岗位群)

该专业就业方向比较灵活：可就业于各类工矿企业，如汽车制造、冶金、化工、电力、纺织、烟草等行业，从事自动化系统及设备的日常维护、技术改造、故障

抢修等工作；也可在中央控制室、专业产品营销等部门工作；或在技术服务型公司，从事技术合作项目的洽谈、系统设计、安装、调试和后期技术服务工作等。

通过在本行业的调查，使我们更加认识到，为各类企业培养具有行业背景的电气自动化技术人才的重要性和紧迫性。随着我国制造业的快速发展，社会急需高素质、高技能的掌握机械、电气自动化、生产过程自动化的复合型人才，电气自动化技术专业具有广阔的发展前景。

3.用人单位对电气自动化专业学生的素质要求

统计表明，企事业单位对电气自动化技术专业学生的素质要求较高，按需求的重要性进行排序是：

①电气自动化技术专业及相关的技术基础理论水平。

②电气自动化设备维护、改造能力。

③计算机控制技术能力。

④外语综合能力及科技写作能力。

⑤组织管理能力。

⑥人际交往能力。

⑦自然科学及人文科学基础等。

三、调查反映的问题及几点认识

1、学生的“语言、文字表达能力”有待提高

提高学生的“语言、文字表达能力”是企事业单位对大学教育提出的又一点建议。现在的学生虽然高考作文好、计算机应用熟练、外语通过等级考试，但自然科学的文字功底浅，表现出归纳总结能力差、对事件或具体的工程技术状况表述不清，甚至词不达意。虽然素质教育、文化氛围在高校也提了不少年，也加强了这方面的建设，但如何实际的用在生产、开发和科学技术研究中的交流、总结中，还明显不足。

2、情商亟待提高

调查告诉我们，所有的企事业单位对学生的非智力品质都有强烈要求，它们都要求学生具有强的适应环境的能力，吃苦耐劳、脚踏实地的工作作风，敬业与拼搏精神，合作精神，甚至要培养学生“抗挫折能力”。只有能够战胜困难和失败，坚持不懈、锲而不舍，才可能赢得创新成果。而目前，工程技术人员的创新动力、创新目标和百折不挠的创新毅力都较缺乏，我们的社会、家庭及学校教育对此都未能给予足够重视。

通过广泛的社会调研、与企业的交流和讨论，我们强烈感受到社会对电气自动化类应用型人才的强烈需求，看到目前的高等职业教育所培养的人才与市场所需求的人才之间还存在不相适应的方面。电气自动化类专业的人才培养模式改革不仅势在必行，而且非常迫切。

四、《电气自动化技术专业2012级人才培养方案》修改意见

根据调查结果结合我院学生的学习现状，为了对课程进行有效整合、提高

教学

（1）公共课保持稳定，维持10门不变，总学时由756减少到750学时；专业平台课由11门缩减为7门，总学时由708缩减为627学时；专业核心课由13门缩减为10门，总学时由1482缩减为1458学时；所有课程总学时由3146缩减131学时，为3015学时；

（2）《军训》增加24学时理论授课；增加《机械基础》课程实训30学时，总学时达到100学时；增加《电子技术》课程7学时，总学时达到105学时；《变频调速技术》增加25学时，总学时为100； 《传感器检测技术》增加5学时，总学时为80；《组态控制技术》增加7学时，总学时为75；《自动化生产线技术》增加30学时实训，总学时为98；

（3）将2011级电气自动化专业人才培养方案的《机械制图》与《电气工程cad》两门课程合并为《机械制图与cad》，总学时由140学时缩减为120学时；

（4）取消《电机及拖动》、《电机拖动综合实训》两门课程，更改为《电机与电气控制》课程，学时由原来的98学时缩减为92学时；《电工基础与测量》实训30学时，课程学时由原来的108学时缩减为80学时；

（5）《英语》减少20学时，为140学时；《电力电子技术》由70学时缩减为65学时、《自动控制基础》由68学时缩减为65学时；缩减《工厂供配电技术》3课，总学时为95学时；缩减《单片机原理及应用》10学时，总学时为95学时；缩减《plc原理及应用》30学时，总学时为105；《液压与气动技术》减少8学时，总学时为60；《岗前综合实习》减少30学时，总学时为210；

（6）其余课程学时保持不变；

五、总结

通过广泛的社会调研、与企业的交流和讨论，感受到社会对电气自动化类应用型人才的强烈需求，看到目前的高等职业教育所培养的人才与市场所需求的人才之间还存在不相适应的方面，通过修订人才培养方案，希望能够培养出更多的适合市场需求的电气自动化专业毕业生。

自动化教研室

2012年4月

电气自动化调研报告篇六

油气田生产数字化建设与应用情况调研

报告

信息管理部 2010年6月

油气田生产数字化建设与应用情况调研报告

“十一五”以来，随着集团公司信息化建设的深入，各油气田企业陆续加大了生产操作过程的数字化建设与应用，把面向生产前端的数字化管理作为转变生产发展方式的重要抓手和举措，实现信息系统和自动化设备的充分结合，在优化生产作业流程、精简组织机构、提高企业管理水平、减少员工劳动强度、降低操作成本、提高安全生产等方面发挥了显著作用，同时也极大地丰富了集团公司统一部署的信息系统的建设和应用。

为进一步了解和推动油气田生产数字化建设，深化“十一五”统一建设信息系统的应用，做好“十二五”信息技术总体规划，按照集团公司领导的指示精神，信息管理部和勘探与生产分公司共同组织油田专家，于3月下旬至5月末深入到9个油气田（大庆、辽河、长庆、塔里木、新疆、西南、吉林、大港、华北）的井场、站库、作业区、采油厂等生产一线开展了专题调研（详见附件1），并通过调研问卷方式收集了其他油气田数字化建设情况。同时，邀请多家国外公司进行了交流研讨（详见附件2）。现将调研情况和主要收获汇报如下：

一、油气田生产数字化建设与应用情况

油气田的信息化建设总体上可以划分为三个层面：一是面向生产操作过程的数字化；二是面向生产管理、科学研究的信息化；三是面向企业经营管理的智能化。“十五”和“十一五”期间，按照信息技术总体规划，集团公司统一组织实施的勘探与生产技术数据管理系统、油气水井生产数据管理系统、erp系统等，在很大程度上是集中在后两个层面的信息化建设。

近些年，随着技术的进步，围绕油气田生产的自动控制、通讯、视频监控、信息应用等技术日趋成熟；各油气田企业按照集团公司战略发展的要求，结合生产管理需要，对一些生产地域分散、自然条件较差、人工作业较难的生产现场实施了第一个层面的数字化建设。面向生产操作过程的数字化建设主要由数据自动采集系统、数据传输网络系统、生产管理系统、自动化控制系统、井站配套支持系统等部分组成。通过在井场、站库等现场安装数据自动采集、监控装置及自动化控制设备，实时采集各项生产数据和工业视频信号，并通过无线或有线网络将这些数据、信号传输到后方的生产指挥调度中心或中央控制室进行集中管控，借助生产管理系统对收集的信息进行汇总、综合处理与应用分析，提供生产指挥决策支持，初步实现了生产操作自动化、生产运行可视化，管理决策系统化。

本次调研主要就是针对第一个层次，即面向生产操作过程的数字化建设。

（一）各油气田企业都围绕井站开展了数字化建设工作，取得了初步成效。

目前，大多数油气田都开展了以井、站库为核心的面向生产前端操作过程的数字化建设试点工作，实现了井口温度、压力、载荷、流量等生产数据的实时自动采集和站库生产流程运行状态的实时监控。2

我们现场调研的九家油气田各具特色，均取得了试点成功，有些油田正在组织力量推广。

大庆油田积极探索，取得初步成效，已经完成1296口井、628座站的数字化试点建设。采油二厂通过实施工业视频监控，实现全厂中转站、联合站的视频监测、安全报警，保证了一线生产设备的安全运行及女工人身安全。天然气分公司则通过实施的生产自动监控与指挥系统实现172条、总计1220公里长的油气输运管道的集中管控，大屏可视化展示。

辽河油田充分发挥钻采院技术力量，将信息技术与自动控制设备相结合，已经完成2291口井、45座站的试点建设。在曙光采油厂实现了产液量的自动计量和汽窜报警停抽；在特油公司实现了井口、井下实时动态数据采集。

长庆油田成功探索出适合“三低”油气藏有效益开发的数字化管理模式，将开发生产前端的数字化与劳动组织结构和生产工艺流程优化相结合，已经完成8834口井、294座站的数字化建设，正在全面推广。长庆苏里格气田预计产能达到200亿立方米时，用工控制在2000人以内，有力支撑油田快速发展。

塔里木油田数字化建设起点高，单井产量高，已经完成212口井、50座站的数字化建设，目前正在研究全油田推广方案。英买力、克拉

2、迪那气田自动化率达到100%。其中克拉2气田通过对生产全过程监控，有效保证井口、处理厂内各装置安全运行，为西气东输管线提供稳定气源。

新疆油田通过融合信息化、自动化系统，将现场生产管理由传统的经验管理、人工巡检，转变为智能管理、电子巡井；将前方分散、多级的管控方式，转变为后方生产指挥中心的集中管控，已经完成3914口井、609座站的数字化建设，正着力推进改造进度。陆梁油田实现了市区外240公里范围生产现场的远程监控，大大改善了沙漠油田一线员工的生产生活条件。

西南油气田积极试点高含硫天然气田的数字化建设，已经完成233口井、251座站的数字化建设。在利用信息技术、自动化技术提高安全生产、实施集中管控等方面正做着有力探索。

吉林油田推进信息化和自动化集成应用试点，已经完成111口井、303座站的数字化试点建设，长岭气田初步实现了单井、集气站、指挥中心为生产控制单元的三级生产管理网络。

大港油田依托地面简化优化工程的实施，经过近几年的大规模建设，成功实现了油水井自动计量和诊断；实现了老油田撤销计量站、停运掺水系统、缩短工艺流程，达到了优化工艺、节能降耗、高效管理的目的，已经完成2324口井、25座站的数字化建设，正

总结

华北油田逐步形成了自我为主研发、建设、管理和维护的发展模式，已经完成1779口井、201座站的数字化建设。通过采油五厂数字化示范建设试点，推动以区块、油田为单元整体建设和劳动组织形式转变。2009年在沁水盆地建成国内第一个数字化的煤层气田。目前用工控制在400人，而传统管理却需要1300人。

（二）由于条件不同、重视程度不一，各油气田企业的数字化建设范围、规模也不同。

通过综合分析各油气田面向生产操作过程的数字化建设，可以看出油井与气井建设的不均衡、井与站建设的不均衡、东部与西部建设的不均衡、新区与老区建设的不均衡。

在单井方面，目前集团公司油气水井总计22.8万口，已经实现数字化自动采集和监控的约2.36万口，占总井数的比例为10.3%。其中油水井21.9万口，实施数字化的比例为9.0 %；气井8996口，实施的比例为43.7 %。出于安全生产和管理的需要，数字化管理的气井数普遍高于油水井。

在联合站、中转站、处理站、计量间等站的建设方面，据不完全统计，目前集团公司约11007座，实现数字化的站为2640座，约占24%。其中：联合站已建606座，占总数的50.8%；中转站已建472座，占总数的50.1%；处理站已建279，占总数的63.1%；计量间已建1283座，占总数的15.2%。

在地域方面，西部油田由于生产地域相对分散、自然环境恶劣，需要技术创新，数字化建设及探索较之东部油田实施的程度和数量都比较高。从单井角度统计数字化建设程度可知，新疆15.1%、长庆22.3%、塔里木16.2%；而，大庆1.5%、辽河10.9%、吉林0.4%。

在试点建设进展方面，多数油田在新产能建设的同时，设计数字化应用环节，取得经验和效益后，推广实施到老油田改造。在建设规模上，多以局部试点实施为主，长庆、新疆等部分油田经过这几年的快速发展，具有一定规模，成效明显。如长庆苏里格气田3个处理厂、62座站点及2800余口气井全部纳入数字化管理，实现了自动采集、远程传输、电子巡井、视频监控、远程开关控制等功能，从而对整个气田生产过程进行实时管控和决策指挥；新疆陆梁作业区2座处理站、62座计量站及1124口油水井完成数字化后，中控室搬迁到克拉玛依市内，使油田生产步入了现代化的集中管理模式，大幅提高了生产管理效率。

（三）国际油公司始终把面向生产操作过程的数字化建设作为油田开发的重要基础。

国外油公司开展数字化建设的时间比较早，持续进行了一系列的数字化技术的探索与应用。20世纪60年代，arco油气公司在iatan east howard油田将自动化技术用于注水控制，并很快发展到报警、泵控、撬装试井装置等领域。20世纪90年代，dcs的功能越来越强，工作效率越来越可靠。随着通信技术的发展，scada（supervisory control and data acquistion，即监控与数据采集系统）越来越多地用于油田的生产控制与管理。进入21世纪后，各油公司的应用越来越普及，目前国际油公司基本上都实现了生产数据的自动收集、处理、计量；并在此基础上进一步发展形成生产自动预警、生产装置自动监控、支持生产指挥决策。比如，英国石油公司的工程师可以通过测量井下压力和温度等参数的传感器获得实时数据，对生产进行监控和优 6

化，保证地层油气达到最大采收率。壳牌石油公司对中东阿曼的3000多口油井通过数字化改造，实现了油田无人值守，所有员工可以在任何地点，实时获得油井及其设备的实时数据，通过监视持续的信息流，进行快速响应，实施远程操作。bp公司已经在20个油田使用了油井监测技术，获得了1—3%的产量效益。

近些年，国际石油公司非常重视油田生产信息化和自动化建设，已经充分认识到在提高工作效率、降低生产和管理成本上的巨大作用，并不断加大在这方面的投入，进一步实现企业流程再造，变革企业生产发展方式，提高企业经济效益和增强竞争力。

二、油气田生产数字化建设效果

油气田生产数字化建设一开始就是从企业的战略发展出发，从实际的生产管理需要出发，通过反复研究与实践，实现了信息系统和自动化设备的充分结合，在优化生产作业流程、精简组织机构、提高企业管理水平、减少员工劳动强度、降低操作成本、提高安全生产等方面发挥了显著作用，实现了生产发展方式的转变，在一线生产管理中发挥了实际作用，取得了很好的效果，真正体现了为企业创效、为员工谋福。具体表现在：

（一）改变了传统的生产管理方式，提高了工作效率和管理水平数字化建设使生产管理方式转变成为可能，使现场生产管理由传统的经验管理、人工巡检、大海捞针、守株待兔的被动方式，转变为智能管理、电子巡井、精确制导的主动方式。将前方分散、多级的管 7

控方式，转变为后方生产指挥中心的集中管控，这些方式的转变有助于围绕生产运行管理，优化工艺参数、简化工艺设施，优化生产过程，从而大大提高生产效率。例如巡井由平均3天一次，提高到5-10分钟一次，效率提高了800倍。

（二）优化了生产管理流程，减少了一线用工总量，节约了成本 将数字化与劳动组织结构和生产管理流程优化相结合，使作业区与联合站共建、井站结合、多站合建成为可能，从而减少了管理层级，控制了一线用工总量，构建了与数字化管理相配套的新型劳动组织架构。例如长庆西峰油田由原来的五级流程转变为三级流程后，用工总量由1700人下降到1000人以内，新疆陆梁油田优化流程后用工总量控制在500人以内，用工仅为新疆油田同等规模采油厂的20％，实现了市区外240公里生产现场的远程监控，改善了沙漠油田一线员工的生产生活条件。

（三）提供了更好的技术手段，保证人员、设备的安全和生产持续稳定运行

电子巡井、实时跟踪、过程监控、智能预警等数字化技术的应用，能够及时、准确、连续地掌握一线生产动态，保证了生产持续稳定运行；实现了生产现场的自动连续监控，一旦发生生产异常等情况可以及时采取措施，避免现场设备启停带来的风险；减少了员工和车辆的出行，降低了高压、高温装置的巡检、有毒有害环境下的操作风险。

(四)改善了员工的工作生活环境，提高了素质，体现了以人为本的理念

油田生产现场往往远离城市，地域分散，环境恶劣，传统的管理主要依靠现场人员值班，耗费大量的人力和物力。通过油气田生产数字化，将员工从驻井看护、油区巡护、资料录入等简单、重复性劳动中解脱出来，员工集中居住。使员工的工作生活环境和生活质量得到大大改善；同时，员工有更多的时间学习和培训，提高了素质，促进了一岗多能、复合型员工队伍的建设。

油气田生产数字化建设也是响应国家发展战略的要求，节能降耗，清洁生产、保护环境的重要举措，通过井站合并，减少了耕地、草原等占用；通过采用太阳能或风能等环保型供电方式，减少了碳的排放量，保护了环境。所有这些必将进一步提升企业形象，促进社会和谐发展。

三、油气田生产数字化建设的体会和认识

通过这次调研，了解到不同油气田生产数字化建设的成果和做法，深刻认识到数字化建设工作在勘探开发生产管理中的重要作用，主要有以下几点体会和认识：

（一）油气田生产数字化建设十分必要、实施效果明显

面向生产操作过程的数字化建设，就是通过信息技术与工业生产的融合，紧紧围绕生产运行管理，提高生产操作每个单元的自动化程度，保证了生产持续、稳定、高效运行；为优化生产管理流程，实施 9

精细化管理创造了条件，提供了保障，并根据生产管理特点，按流程建立劳动组织架构，优化一线员工布局，从而把人和机器的效率发挥到最佳水平。长庆、新疆、塔里木等油田的实践充分证明数字化建设十分必要的、能够有力地支撑油田科学快速的发展。

（二）实施油气田生产数字化建设的技术是成熟的、经济可行的各油气田地理特点、气候条件、社会环境各不相同，井网密度、开发历史和建设基础差别较大，在数字化建设过程中通过不断试点摸索，充分应用国内外的成熟技术和产品，逐步成功研发出适应当地生产实际和管理要求的技术和产品，并得到了实际的应用。总体上看技术是成熟的，产品大多实现了国产化，价格在不断降低，并且形成了一些有效的建设模式。如以新疆陆梁为代表的沙漠油田数字化模式和以长庆苏里格为代表的气田数字化模式，对于后续数字化建设推广具有十分重要的借鉴和学习意义。

（三）数字化生产管理融入到整个生产管理流程中，实用性强

数字化以油田或区块为单位，分析优化生产作业流程，从生产一线需求出发，与岗位相结合、与生产相结合、与安全相结合开展实施建设，解决生产过程中的实际问题，使生产操作的每个环节和过程都是基于数字化管理，成为日常工作的一部分，改变了以往的粗放型生产管理方式，管理更加科学和有效。体现了业务主导，满足了实际应用需要。

（四）领导高度重视，员工积极参与、持续稳定投入是成功的关键

数字化是一场深刻的管理革命，必须与优化生产流程和组织结构相结合才能取得明显的成效。实践表明，只有企业的主要领导充分认识到数字化的作用和意义，大力支持，动员企业全体员工共同参与，才能克服困难，取得成功。

四、存在问题

数字化建设在一些油田取得了一定成效，但还存在着问题和不足，主要表现在以下几个方面：

（一）数字化建设没有统一规划，无企业统一标准，建设不平衡 集团公司层面尚未统一规划，统一设计，还处在各油气田公司自发组织建设，目前各油田采用的技术标准不统一，应用的产品设备不标准，数据开放性差，不同厂商的水平参差不齐。同时各油田公司投入不足、实施范围和程度不同，建设不均衡。

（二）生产现场网络基础差

中转站、联合站、处理站与采油厂和油田的网络连接通常采用有线的方式。而计量间和单井点多面广，大多数远离城市，地处偏僻的山区、戈壁或沙漠，可依托的公共通信资源稀缺，需要的投入较大，多数尚未接入公司企业网络，严重制约了数字化的发展。

（三）数字化建设投入有限，缺乏专项投资

数字化建设投入主要来自新区产能建设投资和老区配套改造投资。由于成本控制，数字化建设的费用往往有限。通常，百万吨产能的油田用于数字化建设的投入大约在2亿元左右，在整个投资中不足3%。目前，往往还是通过挤占勘探开发的投资，直接影响了数字化的推进。

（四）认识理念的束缚

数字化建设是一场新的革命，是企业转变生产发展方式的有效途径，必将带来管理思想、认识理念、体制、流程、组织模式、工作习惯的改变，会面临机构固化、人员求稳等困惑，需要积极的引导和疏通。

五、下一步工作建议

（一）总体思路

数字化建设要总体规划，统一标准，因地制宜，稳步推进。新区数字化建设要与产能建设同步进行；老区数字化建设要以井站工艺流程改造与数字化技术应用相结合为突破口，全面推进数字化应用。“十二五”期间面向生产操作过程的数字化建设要作为重点工作来抓，力争基本完成油气田生产数字化建设任务。建议开展三方面的工作：一是，编制油气田生产数字化建设指导意见，开展数字化建设标准研究，跟踪国内外行业标准，建立中国石油油气田生产数字化建设标准体系。

二是，编制油气田生产数字化建设总体方案，开展可行性研究，引入物联网技术，设立信息化专门项目，建成油气田生产物联网系统。三是，加强国际合作交流，吸收国内外先进技术和建设经验，提高技术和产品的国产化率；培育拥有自主知识产权、高素质专业化的技术队伍。

（二）“十二五”油气田生产数字化建设的主要内容

近年来，基于井场、站库等油田生产现场的数据采集、智能识别、数据融合、过程控制、参数优化等油气田物联网建设凸现重要。将油气田生产数字化建设和物联网技术结合起来，统筹考虑，是油气田信息化建设发展的必然趋势。油气田生产数字化建设主要包括数据自动采集系统、数据传输网络系统、生产管理系统、自动化控制系统和井站配套支持系统，共五个部分。

其中，数据自动采集系统、数据传输网络系统和生产管理系统与信息化的关系更为紧密，建议在“十二五”期间，以“油气生产物联网系统”为项目名称，完成老油田数字化改造。自动化控制系统、井站配套支持系统按油田配套项目组织实施。

（三）组织方式

数字化建设要继续坚持“业务主导，部门协调”的原则，在各油气田同步开展，全面推进。

（1）在集团公司层面设立项目建设指导委员会，负责项目的总体 13

协调。下设项目经理部和由生产工艺、自动化、信息等方面人员组成的技术专家组，负责项目的组织和技术把关。各油气田建立相应的组织机构，负责项目的具体实施。

（2）由信息管理部和勘探与生产分公司在集团公司层面明确建设的目标范围、技术标准，确定产品选型，统一组织入围招标，并做好项目实施的全过程监督与控制。

（3）由于项目具有实施范围广、资金投入大等特点，为充分调动各油气田的积极性，建议根据各油气田的工作量情况按年度直接下拨建设资金，各油气田在集团公司的总体框架下，按照信息管理部和勘探与生产分公司审定的方案组织实施。

（4）项目实施过程中要注重技术人才的培训工作，总部技术专家组与各油气田技术人员定期开展技术交流，把握项目技术方向，指导项目实施。

（四）投资估算

长庆苏里格气田数字化生产管理系统3年总投资2.8亿元，平均每口气井的自动化和信息化投资10万元，其中信息化约为2.5万元/井，集气站（计量站）55万元/站，处理厂496万元/厂。

新疆陆梁油田数字化建设5年总投资1.2亿元，平均油井5.5万元/井，计量站40万元/站，处理站500万元/站。

根据长庆苏里格气田和新疆陆梁油田数字化建设的模式和经验，结合其他油气田的实施情况，初步测算油、气、水井单井数字化建设 14

费用分别为2.9万元，2.6万元和2.1万元，井场网络建设的单井费用为2.5万元。考虑各油气田建设方式的不同，老系统整合、接口开发和生产管理系统建设等因素，依据由集团公司统一投资建设规模为60%，初步估算油气生产物联网系统建设总投资约为172亿元。其中，油气水井数字化建设费用为56亿元，井场及站库网络建设为97亿元，系统整合、接口开发及生产管理系统建设费用为19亿元。

油田配套项目建设投资估算为96亿元，其中，自动化控制系统10亿元、井站配套支持系统86亿元。

同时，由于建设投资较大，建议分别由总部信息化投资、勘探与生产分公司信息化配套专项投资和各油气田配套投资分别投入。

信息化与自动化紧密结合是石油行业信息化建设的一个重要方向，有着广阔的应用前景。通过长庆、新疆、塔里木等油气田生产数字化建设的不断实践和积累，“十二五”期间应积极推进物联网技术应用，搭建油气田生产物联网系统平台，从集团公司层面建设数据自动采集、数据传输网络、生产运行管理三个系统，配套自动化控制、井站配套支持两个项目，全面实现生产操作过程的数字化，为集团公司持续调整优化结构，加快转变生产发展方式，实现科学发展，着力推进综合性国际能源公司建设发挥巨大作用。