全过程自动化（精选12篇）
全过程自动化 篇1
摘要：规划全过程监督检查测量内业处理内容主要包括:数据输入、编辑与计算、统计与输出等;在基于数据流向对处理内容进行分析的基础上,建立标准化的数据输入规则、内业处理流程和成果内容、样式等,并通过定义处理规则,明确内业处理中可以实现的自动化内容,从而为内业处理自动化的实现提供参考。
关键词：建筑工程规划,监督检查测量,内业处理,自动化,标准化,分析
规划全过程监督检查测量是由规划竣工验收测量逐步扩充而来,其按照建设工程项目在建设实施过程中的关键节点分为:建设工程开工放样预测、建筑工程开工放样检测、建筑工程±0检测、建筑工程结构到顶检测和建筑工程竣工规划验收5个阶段。规划全过程监督检查测量作为规划管理部门执法管理的重要依据,是规划管理部门检核建设单位是否按规划审批建设的保障性工作。随着社会的发展,城市化进程的加快,建设单位对规划全过程监督检查测量项目的生产周期提出了更高的希望,规划管理部门也对规划全过程监督检查测量项目成果表达的内容和样式提出了更高的要求。
在目前的规划全过程监督检查测量项目的内业生产实践中,虽然已有一些针对某个环节或某些工序的自动化处理工具,但总体来看,自动化程度仍然较低,效率不高,主要体现在:大量信息未被有效利用,关联性数据存在大量的重复录入、计算、统计、检查;而且因为成果制作环节的大量人工干预,也使得项目成果的表达难以统一。规划全过程监督检查测量内业处理自动化研究将建筑工程规划项目的5个阶段视为一个整体,通过分析内业处理的数据和生产方式,建立了标准化的数据输入规则、内业处理流程和成果内容、样式等,并定义数据处理规则,明确了规划全过程监督检查测量内业中可以实现:信息的一次录入多次利用,成果图的自动或半自动生成,报表、客户盘片、晒图文件的自动生成、成果图的批量按序打印等自动化内容。结合该研究在上海市测绘院基于EPS地理信息工作站中的实现,最终大幅减少内业生产中不必要的人工干预,实现基于整个项目的高程度自动化。
1 规划全过程监督检查测量内业处理分析
规划全过程监督检查测量内业处理的主要任务是将任务单(即任务书)、规划许可信息、规划控制线、外业测量数据、地形图数据5块数据进行编辑处理后,按照特定的规则、要求进行组织、表达,然后形成各阶段的成果文件:包括成果图、报表、客户盘片、晒图文件等。其中编辑处理环节的主要工作包含数据输入、编辑与计算、统计与输出3类5项内容。相对于统计与输出,数据的编辑与计算环节也可以归类为数据输入,为了方便阐述,该节暂将数据输入、编辑与计算两个环节均视为数据输入,并将编辑与计算环节中产生的数据视为一个文件,为此基于数据的流向对3类5项内容进行分析的方法、步骤如下:(1)确定数据输入来源文件、最终输出文件,对其组成要素进行详细区分,最后按照文件在内业生产中出现、使用、生成的先后顺序对文件进行编号。(2)穷举数据输入来源文件、最终输出文件中所有出现的数据(对于数据穷举困难的文件,其数据可以进行适当抽象),并按照文件编号的顺序,依次对数据进行编号,但对于当前文件中出现的上一文件的数据须使用上一文件的数据编号。(3)分析穷举数据间的关联性,然后引用编号确定关联数据间的逻辑关系。(4)分别对成果图、报表、文件被使用的阶段及其中出现的数据进行阶段描述,以组织建立数据、成果图、报表、文件与各阶段的关系。
2 内业处理的标准化
内业处理的标准化是为了保证程序能够按照固定的规则读取、处理、输出数据信息,是实现内业处理自动化的基础。
2.1 数据输入格式化
数据输入的格式化主要包括项目基本信息填写的规则化组织、初始数据文件预处理方案等。
项目基本信息是规划全过程项目的原始输入,一般以纸质文件存储,是项目全阶段共有的信息。其主要包括项目任务单信息(简称任务单)、建设工程规划许可证信息(简称许可证)、建设工程目表信息(简称项目表)和规划批准总图信息等(简称批准总图)。通常,项目表的内容并不固定。基于第2节的数据分析,通过梳理和归纳,对项目基本信息制定了如下统一的内容及隶属框架(见图1),以实现对数据的规则化组织。
图1中,A、B、C、D代表文件编号,B1、B2-3(即B2、B3)代表许可证文件(编号为B)中包含的3项信息。
初始数据文件主要指的是创建初始作业图的电子数据,包括地形图、各类规划控制线和外业碎步测量及编辑数据等,有时也会直接利用项目前一阶段的最终作业图作为初始作业图。初始数据文件的格式化输入主要指对数据按照已有规范(如无相应规范则定制相应标准)进行预处理,确保程序能够按照固定规则读取数据信息。
2.2 作业流程标准化
通过梳理和归纳传统的作业方式,参照第2节对数据的分析情况,将数据按照输入、编辑、输出进行抽象归类,最终确定规划全过程监督检查测量项目内业处理的工序、流程如图2所示。
在图2中,数字序号代表数据使用或操作的顺序,分别代表了内业生产中的10个大环节。在实际应用中,只需差别化使用第8、9、10个环节,即可组成各个阶段的内业处理工序。
2.3 成果内容及样式的标准化
在满足规划管理部门要求的前提下,参照现行标准,结合第2节的数据分析,将成果图和报表的内容进行明确和量化。并在此基础上,建立标准的成果图样式。由于成果中,地形图已有标准的要求,客户盘片的内容与平面图的内容相似,晒图文件的内容与地形图的内容相似,故其内容、样式基本无需标准化。对于以Word或Excel呈现的报表,其样式可以通过定制模板实现,在此无需赘述。
2.3.1 成果图和报表内容的标准化
将成果图、报表的各子项视为由若干常量和变量组成的组合变量,通过分析、归纳,确定了成果图的10个标准子图(见图3)和报表的9个标准子表(见图4)。
在实际应用中,可以通过差异化使用上述各子项来组成各阶段的成果图和报表,从而组成个阶段的成果。
2.3.2 成果图样式的标准化
在成果图可以通过变量化表达的基础上,通过定制成果图中所有出现的注记要素的图上尺寸,并建立注记要素尺寸与成果图框尺寸的对应关系,进而实现成果图样式的标准化。
3 定义数据处理规则
数据处理规则的定义主要包括数据属性结构设计及关联方式和配置表定义等。其目的是实现信息自动提取、面积自动计算、成果自动半自动生成和成果图批量按序打印等。
3.1 属性结构设计及关联方式
在规划全过程监督检查项目内业中,最终作业图和成果图是其他所有成果的来源,所以属性设计主要针对作业图和成果图进行:根据需要,共定义了5个基本属性表用于存储项目基本信息、11个主属性表用于存储成果图信息、5个公用属性表用于存储生成主属性表信息的信息。属性表间的联系通过建筑物名称或成果图图框与图形的拓扑关系构建,从而方便实现数据提取、面积统计,成果图批量按序打印等。
下面选取了正负零属性表(见表1)、面积块信息属性表(见表2)和建筑物分层图框属性表(见表3)分别对基本属性表、公用表和主属性表的情况进行示例。
实际上,上述属性表也可以定制为配置文件和数据文件。
3.2 配置表定义
在实现内业处理自动化的某些环节,需要定义部分配置表(见表4)以实现图形自动提取、信息自动判断、面积自动计算等功能。如依据配置表从最终作业图提取图形生成成果图、判定四至尺寸跟随的颜色等等。并且依据给定封闭区域内一点可以进行拓扑构面这一软件基本功能,可以通过定义代号所对应的面积类别、系数等面积计算配置信息实现面积自动计算。
4 结语
该文通过对规划全过程监督检查测量内业处理数据、环节进行分析,建立了标准化的数据输入规则、内业处理流程和成果内容、样式等,并通过定义处理规则,明确了如面积自动计算,成果自动半自动生成、成果图批量按序打印等可以自动化的内容。结合该研究在上海市测绘院基于EPS地理信息工作站中的实现所呈现的结果,表明该研究对通过程序开发实现规划全过程监督检查测量内业处理自动化有较大指导意义。
参考文献
[1]国家技术监督局.GB/T17986.1-2000,房产测量规范第1单元:房产测量规定[S].
[2]国家技术监督局.GB/T17986.2-2000,房产测量规范第2单元:房产图图式[S].
[3]国家建设部.GB/T50353-2005,建筑工程建筑面积计算规范[S].
[4]上海市建设和交通委员会.DG/TJ08-2030-200,建筑工程规划检测规范[S].
全过程自动化 篇2
本生产过程自动化技术专业按照中央财政支持专业建设要求,积极深化教学改革,在原有建成2门精品课程的基础上又启动了4门优质课程建设，使所有专业核心课程建成为精品课程或优质课程。同时启动了两门主干课程教学改革，一门是由原来理论、实践分开两门课程合并成一门理实相结合教学做一体的课程，一门是基于六化建设的课程改革。有两门课程建有试题库。
在人才培养过程中，将职业资格鉴定标准融入教学，积极组织技能竞赛，使课、证、赛深度融合，强化了职业能力的培养。
啤酒糖化生产过程自动化的研究 篇3
摘要：本文详细介绍了啤酒厂啤酒糖化过程控制系统的设计说明、硬件配置、软件结构，以及施工中所要注意的问题，用小型集散系统代替常规的仪表系统是我国啤酒厂糖化生产技术改进的重要方面，通过小型集散系统的应用，我们可以对啤酒糖化过程实施先进控制技术，这对提高产品质量，降低产品成本，减轻工人劳动强度都有很好的效果。
关键词：啤酒糖化生产自动化
1啤酒糖化生产原理
啤酒生产工艺主要是由麦汁制备、啤酒发酵、啤酒罐装等工艺流程组成，而其中麦汁制备过程俗称糖化。糖化的目的，是通过物理和生化的措施，使麦芽(包括辅料)的内容物大部分溶解出来，也就是说通过煮沸(醒液和麦汁)以及控制温度和PH等，以及发挥酶的作用来实现，且保持最大的收得率和最少的损失率。糖化的任务是在经济合理的基础上，保证麦汁的组成分能适合酵母的繁殖并顺利地进行发酵。
2工艺流程简介
根据工艺要求，定量大米和定量麦芽分别粉碎并且与适量的水混合形成米粉醒液和麦芽醒液，并分别送入糊化锅和糖化锅按一定温度曲线进行煮醒反应。两种醒液在糖化锅内混合，并继续按一定温度曲线进行反应，其间可能加入适量的磷酸以调整醒液的PH值。这个过程称为并醒反应。混合醒液反应完成后被送入过滤槽进行过滤。过滤后麦汁液经过预热送入煮沸锅，并加入洗糟水稀释到指定的原麦汁浓度后开始进行蒸发。蒸发过程可分为两个阶段，其一为沸腾前期为小蒸发：将麦汁从80℃左右快速升温至沸腾温度，并可加入酒花、白糖及微量物质用于调节啤酒风味以及加入适量的磷酸以调节PH值，其二为麦汁沸腾期，常称为大蒸发，麦汁充分翻腾以加大水分蒸发面积，在规定的时间和煮沸强度下，使麦汁的浓度和PH值达到要求。煮好的热麦汁送入沉清槽进一步沉清后，在泵入薄板冷却器冷却至规定温度，麦汁制备即为完成。
物质变化。不同的啤酒品牌，不同的啤酒工艺最大的生产区别主要在第二步麦芽粉碎后糖化制成麦芽汁，因为主要的物质变化都集中在这里。糖化过程的物质分解主要有：淀粉分解、蛋白质分解。大麦约含淀粉584-60％，辅料大米含淀粉75％-82％，辅料玉米含淀粉69％-72％，淀粉是由直链淀粉及支链淀粉组成的，淀粉分解主要在。淀粉酶和p淀粉酶的作用下最终生成低聚糊精和以麦芽糖为主的糖类，在发酵过程中，麦汁中的可发酵性糖类是酵母的营养物质，供酵母繁殖和代谢，从而形成酒精和具有各种风味的代谢产物：而低聚糊精则形成啤酒残余浸出物的主体，给啤酒带来粘度和口味的浓醇性。麦芽粒中的蛋白质是由多种含氮物质的混合物组成的，蛋白质的分解是在蛋白酶的作用下进行的，最终分解成氨基酸，氨基酸是酵母合成含氨的直接来源，如果麦汁缺乏氨基酸，酵母增殖会困难。糖化过程淀粉、蛋白质都要求分解的比较彻底，以使发酵时酵母有足够的营养和保证糖化过程足够的原料收得率。
3糖化方法
不同原料不同糖化法，做好的啤酒，因该有好的麦芽，但是由于大麦来源的不同和大麦品种、质量的变化，以及制麦操作不稳定、不正确等原因，一个啤酒厂要经常使用质量很不一样的麦芽，一个啤酒厂要生产同样的啤酒，质量差的麦芽要进行适当的补救。不管啤酒的类型、浓色、淡色，不管原麦汁浓度的高低，不管原质量的优劣，均用一种糖化方法，虽方便了工人操作，却不能得出合乎要求的麦汁成分，也就酿造不出好的啤酒。糖化方法有：煮出糖化法、浸出糖化法、双醛煮出糖化法。国内大多用双醛辅料、麦芽分别投入糊化锅、糖化锅，液化和煮沸后并入糖化锅，达到所需要的糖化温度。辅料在糊化锅内糊化、根据糖化锅并醒的次数，分为一次、二次、三次糖化法。
糖化工艺要求。①原料中有用成分得到最大限度的萃取。主要是原料中的淀粉转变成可溶性无色糊精和可发酵性糖的转化程度。②原料中无用的或有害的成分溶解少。主要指麦芽的皮壳物质、原料的脂肪、高分子蛋白质等。他们会影响啤酒的风味和啤酒的稳定性，在麦汁的制备过程中减少溶解或通过麦汁处理，使他们减少是提高啤酒质量的关键之一。③制成的麦汁的有机或无机组分的数量和配比符合啤酒品种、类型和酵母生长繁殖的要求，在原料质量不稳定的情况下，依据工艺原理进行调节，尽量得到质量均一的麦汁组成；在相似原料的情况下，通过不同工艺控制，制成不同组分的麦汁，来酿制不同风格的啤酒。④保证上述三原则的前提下，缩短生产时间，节省工时，节省能耗也是实际的需要。
4啤酒糖化控制系统总体构成
啤酒糖化控制系统的总体构成如图所示。
控制系统由模拟屏手动操作和计算机自动控制两部分组成。模拟屏功能：①手自动切换，当模拟屏手自动按钮打到手动时，当前操作以模拟屏输出为有效信号，计算机输出被屏蔽{②实现各种模拟量数据的实时显示，主要通过各种量程的数显表、光柱来完成，信号直接取自生产现场的变送器；③能实现对各种调节阀、变频泵的手动遥控操作，主要借助于手操器完成；④显示各种阀门开／关状态，电机、泵的运行／停止状态，由接近开关检测出状态反馈到控制室通过各种指示灯完成：⑤手动遥控阀门、电机，主要由按钮[带自锁)加继电器电平转换完成：⑥实现一定功能的安全联锁功能，主要由不带自锁的按钮加上一定数量的继电器完成。
计算机控制部分又分为控制站和操作站两部分。在该系统中选用了两套SIEMENS的S7-300可编程控制器为控制站，配有电源模块，CPU模块[带有MPI接口、DP接口)，模拟量输入模块，模拟量输出模块，开关量输入模块，开关量输出模块，机架接口模块等，控制站完成现场的各种阀、电机、泵的实时控制，保证糖化的正常生产，当发生故障时程序自动调用故障处理子程序。操作站由两套研华lPC610工控机组成，这两套工控机通过MP工网同时与控制站实现实时通信，可以通过任意一台操作站完成各种功能。每台操作站均可以以多种方式显示现场数据及设备状态；同时生成各种生产管理报表，由打印机将报表打印输出，另外两台操作站又通过NE200。网卡通过HUB与另外一套发酵集散控制系统相连接，完成某些数据的共享。
5实时控制系统的上位网络结构
计算机机网络技术也在工业自动化生产和生产管理中得到了迅速的发展。在工控机插上一块网卡加上一些必要电缆线及接头，就可以把原有的相互独立的各车间级DCS集散控制系统组成局域以太网，形成更高级的管理层的DCS监控系统。利用该网络将现场车间实时数据、报警信息等重要实时数据直接送到厂部领导和生产管理部门，将会为生产指挥和管理工作的进行提供极大的方便，具有很高的性能价格比。
既能有效的正确的传输实时数据，而又绝对不影响原有的实时控制系统的实时控制，是工业生产管理网络组网的关键，也是与一般商业局域网的最大区别，在最坏的情况下，网络系统各环节中不论发生何种情况的阻塞或断线，我们必须保证各车间的计算机能正常运行，从而不
影响各车间的正常生产，因而要求我们提供一套可靠的网络编程方法。Sockets最初是UNlx系统中最流行的网络通信接口，经过移植和扩展，扩充了一些异步函数，并增加了符合Windows消息驱动特性的网络事件异步选择机制，成为Winsock(是Windows Sockets的简称)，Winsock是在Windows下的标准网络程序设计接口。
Winsock通信机制。Winsock是一个基于Socket(套接字)模型的APT，它规范定义了一个TCP／lP网络上开发windows程序的接口标准，它以D比来实现对底层硬件(网卡或串行口)的控制，来实现网络通信。在使用Winsock编程时，首先需要考虑使用什么样的协议。经过扩展的Windows Sockets 2可以支持很多协议，而在VB中Winsock控件只支持TCP和UDP。两种协议之间的重要区别在于它们的连接状态：TCPl#42，是基于连接的协议，可以将它同电话系统相比，在开始数据传输之前，用户必须先建立连接；UDP协议是一种无连接协议，两台计算机之间的传输类似于传递邮件i消息从一台计算机发送到另一台计算机，但是两者之间没有明确的连接。另外，单次传输的最大数据量取决于具体的网络。到底选择哪一种协议通常是由需要创建的应用程序决定的。在收发数据的时候，应用程序如果需要得到客户端或者服务器的确认信息，则使用TCP协议，在收发数据之前先建立明确的连接。又如果数据量特别大(例如图象与声音文件)，在连接建立之后，丁CP协议将维护连接并确保数据的完整性。不过，这种连接需要更多的计算资源，因而是比较“昂贵”的。但数据发送是间歇的，例如，如果应用程序在某个任务完成的时候需要通知某个计算机，UDP协议是更适宜的，UDP协议适合发送少量的数据，在过程控制系统的组网中就是这种情况，属于控制站的各台计算机把每个控制周期的实时数据送到厂部领导和生产管理部门的上层计算机集中显示，每个周期传送的数据量不会很多，而且希望通信时少占用计算机的资源，以让各控制站的计算机有更多的资源用于生产过程的实时控制。
啤酒糖化生产控制系统总体框图中已经包含了两层网络结构，计算机与PLC通讯的下位网络，和计算机与计算机通讯的上位网络，其中下位网络为PLC自带的MPI网络，波特率为187，5K，通讯速率较低。两套独立的集散控制系统分别独立运行于各生产车间，而对于厂部领导来讲，车间的实时生产情况却不能即时了解，基于这个原因，我们准备开发一套把这两个独立的集散控制系统连成网络的更高级的实时数据管理系统。
全过程自动化 篇4
“梯度洗脱”是流动相由几种不同极性的溶剂组成，通过改变流动相中各溶剂组成的比例改变流动相的极性，使每个流出的组分都有合适的容量因子，并使样品种的所有组分可在最短时间内实现最佳分离。“梯度洗脱”常用于多种成份样品分析中。通常在冲洗系统时，首先用含少量的有机溶剂的超纯水冲洗系统中的无机杂质，然后再用纯有机溶剂冲洗系统中的有机杂质，从而实现系统的清洁和稳定。因此，可以应用“梯度洗脱”的特点改变溶剂组成的比例实现对系统冲洗;同时设定一个方法对进样量、泵的流速、关灯的宏命令进行特定的设定，就可以实现自动关闭系统的功能。这种方式就叫做“梯度洗脱”冲洗方法。该方法与系统本身的功能结合就可以实现全过程自动化无人操作。
“梯度洗脱”冲洗方法的具体操作：
1)从“方法”菜单中选择“编辑完整方法”，选中除“数据分析”外其它三项，点击“确定”，进入下一界面;
2)在“方法注释”中加入方法信息，如：冲洗方法。点击“确定”，进入下一界面;
3)自动进样器设定：选择“标准进样”，“进样量”为0μl，点击“确定”，进入下一界面;
4)泵参数设定：在“流速”处输入流量0ml/min(流速一定要设为零，否则，冲洗完毕后，泵仍然按设定的流速工作而不停泵。)，在“时间表”中通过“插入”来编辑冲洗系统的有机溶剂和水的比例、时间、流速，“停止时间”为“时间表”中梯度冲洗的总时间，点击“确定”，进入下一界面;
5)柱温箱参数设定：设为室温。点击“确定”，进入下一界面;
6)可变波长检测器参数设定：“波长”无要求，在“特殊设定值”中选择“当灯关闭进可进行分析(E)”，点击“确定”，进入下一界面;
7)“在运行时选项表”中选择“数据采集”和“运行宏命令”，“运行宏命令”中写入“pump all off”(在运行冲洗方法时，检测器的灯自动关闭)，点击“确定”。
8)从“方法”菜单中，选择“方法另存为”，输入方法名称，如：“冲洗方法”，点击“确定”。
一个有自动冲洗系统、自动关闭系统的冲洗方法建立完毕。下面讲如何运用这一方法用于样品分析的自动进样、自动分析、自动冲洗系统、自动关闭系统的全过程自动化操作。
准备足够用的流动相，把所处理好的样品放置于自动进样器的样品盘内，紧随样品后面放入一个空样品瓶(也视为一个样品)，然后在工作站上建立一个样品序列表，对样品分析选择相应的分析方法，对空样品瓶选择冲洗方法。在系统稳定平衡后，就可以开始采样分析。整个过程就可以实现自动进样、自动分析、自动冲洗系统、自动关闭系统的自动化操作。这一方法据有省时、省力、节约、高效的功能，不仅给操作人员带来极大的放便和解放，而且充分发挥了系统的价值和功效。
摘要：高效液相色谱仪使用方便、分离效能高、选择性高、检测灵敏度高、分析快速的特点得到广泛的运用。但是这些特点是在对其精心维护和正确操作的前提下才能实现, 尤其是使用完毕后要对系统进行长时间冲洗, 无杂质后方可关闭泵及电源, 操作人员才能离开。这给大批量样品分析带来不便, 能找到一种实现自动进样、自动分析、自动冲洗系统、自动关闭系统的全过程自动化无人操作是使用者追求的最理想境界。
关键词：“梯度洗脱”冲洗方法,自动进样,自动分析,自动冲洗系统,自动关闭系统
参考文献
全过程自动化 篇5
精品源自政治科
摘 要:本文简单的阐述了我国现代制造工业当中过程控制系统的整体水平及主要内容,在总结实际生产运用情况的同时也分析了这一领域所面临的严重考验,并提出了自己的观点和看法。
关键词:制造工业自动化控制过程控制系统
中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)03-0022-01 自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用,自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展,自动控制技术的应用日益广泛,其重要作用也越来越显着。生产过程自动控制(简称过程控制)是自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用,是自动化技术的重要组成部分。
1、过程控制系统的特点
(1)生产过程的连续性:在过程控制系统中,大多数被控过程都是以长期的或间歇形式运行,在密闭的设备中被控变量不断的受到各种扰动的影响。
(2)被控过程的复杂性:过程控制涉及范围广,被控对象较复杂。
(3)控制方案的多样性:过程控制系统的控制方案非常丰富。
2、工业中过程控制系统的主要应用
2.1 自动检测系统
利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录。
2.2 自动信号和联锁保护系统
自动信号系统:当工艺参数超出要求范围,自动发出声光信号。联锁保护系统:达到危险状态,打开安全阀或切断某些通路,必要时紧急停车。(如图1所示)2.3 自动操纵及自动开停车系统 自动操纵系统:根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统:按预先规定好的步骤将生产过程自动的投入运行或自动停车。
2.4 自动控制系统
利用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制,使他们在受到外界扰动的影响而偏离正常状态时,能自动的回到规定范围。
3、过程控制系统的组成 3.1 检测元件
该单元的主要作用是检测被控元件的物理量。
3.2 控制器
将设定值与测量信号进行比较,求出它们之间的偏差,然后按照预先选定的控制规律进行计算并将计算结果作为控制信号送给执行装置。
3.3 执行器
该部分元件作用是接受控制器的控制信号,直接推动被控对象,使被控变量发生变化。
4、过程控制系统中的闭环控制系统
按照自动控制有无针对对象来划分,自动控制可分为“开环控制”和“闭环控制”。区分“开环控制”和“闭环控制”最直接的办法是看是否有最终对象的反馈,当然这个反馈不是人为直观观察的。目前工业自动化控制中采用最为广泛的就是闭环控制系统。
4.1 闭环控制系统的优缺点
闭环控制系统主要是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的控制系统。其主要优点为,不管任何扰动引起被控变量偏离设定值,都会产生控制作用去克服被控变量与设定值的偏差。其主要缺点为,由于闭环控制系统的控制作用只有在偏差出现后才产生,当系统的惯性滞后和纯滞后较大时,控制作用对扰动的克服不及时,从而使其控制质量大大降低。
4.2 闭环控制系统的主要类型 根据设定值分为定值控制系统,随动控制系统和程序控制系统。
(1)定值控制系统,其特点是设定值是固定不变的闭环控制系统称为定值控制系统。
作用为克服扰动的影响,使被控变量保持在工艺要求的数值上。
(2)随动控制系统 ,其特点为设定值是一个未知的变化量的闭环控制系统称为随动控制系统。作用为以一定的精度跟随设定值的变化而变化。
(3)程序控制系统可以看成是随动控制系统的特殊情况,其分析研究方法与随动控制系统相同。其特点为设定值是变化的,且按一定时间程序变化的时间函数。作用为以一定的精度跟随设定值的变化而变化。
5、过程控制系统的性能指标及要求
过程控制系统的常见信号有:阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。我们在生产中使用最频繁的就是阶跃信号,其数学表达式为:
当A=1时称为单位阶跃信号。其特点是易产生,对系统输出影响大,便于分析和计算。在阶跃信号作用下,被控变量随时间的变化表现的形式有:发散振荡过程,非振荡衰减过程,等幅振荡过程,衰减振荡过程,非振荡发散过程。
通过以上的陈述不难看,过程制造系统在我国各行各业已经有了十分广泛的应用,并且技术也在日趋成熟。随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈,产品的质量和功能也向更高的档次发展,制造产品的工艺过程变得越来越复杂,为满足这些更高的要求,做为工业自动化的重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。
参考文献
全过程自动化 篇6
关键词：现代化工仪表；化工自动化；过程控制
前言
化工自动化指的是将自动化的生产设备安装到化工生产设备中，以代替人工作业，这个过程，便被称为化工自动化。在我国经济的发展过程中，化学工业所扮演的角色举足轻重，在一般条件下，化学工业的生产过程应该在全密闭的容器中进行，而人工操作不仅不方便，也会有一定的危险。在这种条件下，化学仪表的自动化便能够实现化工生产过程的安全高效，也能够实现对化学工艺指标的科学控制。
1.当前运用化工仪表的主要类型
在化学工业进行自动化生产的过程中，会广泛使用化工仪表，而主要的化学仪表可以根据不同的特点大致分为以下几种类型：
1.1化工温度仪表
化学工业在生产过程中，因原料与产品的特殊性，对温度具有较高的要求，一般情况下，生产过程中的温度都要控制在零下200摄氏度到1800摄氏度之间，在整个化工产品生产时，划分到化工温度仪表中使用频率最高的便是热电偶与热电阻两种仪表。其基本原理是依托于总线技术，将相关信息输入到DCS与其他温度采集装置中，以完成对化工生产温度上的自动控制。
1.2化工压力仪表
在化学工业生产过程中，压力是除温度以外的另一种必要的化学反应因素，如果在整个生产过程中没有控制好压力，那么整个生产的效果也会大打折扣[1]。与此同时，化工生产设备也会在一定程度上受到压力的影响，因此，在化工生产的过程中，压力仪表的运用也是必不可少的。压力仪表的类型也比较多，如特种压力表、压力传感器、变送器等。
1.3化工物位仪表
所谓物位仪表在整个化学工业生产中所起到的主要作用便是控制化工生产的原料量，也是整个化工生产过程中所必不可少的，在整个化工产品生产时，划分到化工物位仪表的主要有超声波、直读、电接触、浮力、激光辐射、差压以及电容等诸多方式，而其中使用最为广泛且具有较强精确度的主要有矩阵涡流式、雷达式以及磁极伸缩时三种类型。
1.4化工流量仪表
而化工流量仪表也是化工生产中必不可少的仪表之一，其测量原理主要有容积与速度两种方法，在测量体积流量方面比较合适，而质量流量则普遍采用推导法或直接法进行测量。化工流量仪表中流量的含义与普通的流速存在一定的差异，流量指的是有效截面在单位面积留过的流体的体积以及质量，有时还要借助积算仪对某段时期内的流量进行计算，而对流量的测量则要结合实际情况进行，有的要求大口径的流量，有时候则是微小的流量，此外，一些固体的接遏制的流量和多相及脉动流量等在介质上都体现出了不同性质[2]。
除以上四种仪表之外，还有一种在线过程分析仪表，主要用于相对高端的分析仪器，在普通的化学生产过程中，并不经常用到。
2.当前化工仪表的主要应用情况
在科学技术不断发展的前提下，当前化工仪表需要随着时代的发展也拥有了越来越多的功能，主要体现在以下几方面：
2.1记忆功能
在传统的化工仪表中，只能做到在指定的某一时刻做出最简单的记忆，而且记忆不能够被完整保存，具有较大的缺陷。但将自动化设备加入到化学仪表中去，则能够利用计算机中的存储器，将仪表所显示的信息做出完整记录，且将其系统保存，以便日后查看。例如，微机引入仪表后，存储器就能够对前段状态的信息进行记忆并将其保存下来，在需要的时候可以对存储记忆进行重现。
2.2可编程功能
在化学仪表中，将运用大量的高科技软件取代体积庞大的仪表硬件，并在电路控制的过程中，运用芯片位控技术，控制相对繁杂的系统功能，进行比较简单的软件编程[3]。
2.3数据处理功能
在化工生产的实际操作中，化学仪表不可避免的会遇到自动检测与校准、线性化处理、工程测量值相互转换等一系列问题，而且还会时不时的伴随着外界干扰。而在化工仪表中运用科学的计算机装置，便能够有效的运用软件来规避以上问题，使化工生产中的硬件负担更小，在数据的处理方面更加优化。
2.4計算功能
计算机的运用也意味着计算功能的实现，在化学仪表中运用微型计算机，不仅能够计算相对复杂的数据，还能够在很大程度上提升计算结构的精确性，而计算功能的实现能够帮助化学仪表完成以下比较复杂的计算任务，以确定化工生产中的极大极小值等。
2.5复杂控制功能
与普通的化学仪表相比，实现化工仪表自动化功能之后，能够做到很多以前无法实现的功能，举例来说，在化工色谱仪器中，运用自动化的化工仪表便能够通过色层分离的方法来实现相对复杂混合物的分离工作，进而确定混合物中化学成分的含量。
2.6测量精确度更高
化学仪表的自动化意味着计算机设备在化学仪表中的充分运用，而计算机能够完成短时间内的反复数据测量，进而计算数据的平均值，这也就在很大程度上提高了相关数据的准确性与精确度，减少了数据测量的误差。
3.结论
化学工业的自动化涉及到很多综合性技术，在对化学仪器自动化控制的过程中，以科学的计算机技术为依托，能够为化工生产过程提供更好服务。在未来的化工生产中，现代化工仪表需要与化工自动化形成一个系统结构，以提升化工仪表的准确性，促进化工生产的自动化进程。
参考文献：
[1]高东方，崔岩峰.执行《工程建设标准强制性条文》中石油和化工建设工程部分注意事项[J].石油规划设计，2013，08（15）：218-219.
[2]沈耀亚，赵德智，许凤军.功率超声在化工领域中的应用现状和发展趋势措施[J].现代化工，2014，06（22）：187-188.
柳钢高炉生产过程自动化控制 篇7
1 高炉生产过程的自动化节制的工艺设备及节制系统配置
1.1 上料工艺及控制系统配置
高炉是一种高温持续产业, 需要日夜不间断持续运行的炼铁装备, 按照不同的装备型号, 日产量也很不不异, 有可达千吨至万吨。产量如此之大当然需要有精确的称量、配料、上料顺序和精湛的工艺作保障。之前是由人工操纵高炉出产的各个环节, 效力低下、质量差, 跟着计算机技术的成长, 产业主动化已经是当代产业出产的标记, 上料的主动化成为了必定。
高炉生产过程的自动化控制中上料是经过框槽配料系统, 包括振筛、称斗、称重、输料皮带、除尘阀门五个重要组成, 经由过程溜槽倾角、溜槽回转角、料流调节阀开度三个绝对值编码器反馈布料器位置状况。布料系统首先是槽下体系起调节上料作用, 装料入罐, 并开启炉顶装置, 完成向高炉装料, 然后依据设定布料数据开始布料。将批料装入受料罐。装料指定启动, 放散阀起始卸压, 开启上料闸, 上罐中的炉料就被装入下罐, 此时装料完毕, 封闭上料闸, 密封阀封锁, 然后封闭放散阀, 此时探尺下降到料线深度提探尺的同时向下罐均压, 下料闸的开口大小就可以控制料流速度, 炉料均匀进入炉内。在这个过程中, 为了保证上料准确无误, 系统对下面的信号进行了重点参数处理:包括炉料 (含炉料中的碳铁比, 碱度, 氧化度, 含铁量以及单位时间的铁量等) 、鼓风 (包括风速, 风量, 湿度, 风压, 燃料的喷吹量) 、液相产物 (包括生铁和炉渣的比例, 均一时间内的渣量和铁量, 铁水温度及炉渣的Ph度等) 、气相产物 (包括煤气的流量、温度, 煤气成分等) 。
此外还通过计算机预测各种因素的变化, 从而调剂喷吹燃料的用量及湿度, 以达到炉中温度的控制。
1.2 系统硬件配置
目前利用最广泛的高炉自动化控制硬件操作是全PLC操作系统, 利用工业以太环网布局, 形成了自动化控制系统硬件的基本布局。通过网线连接着交换机, 由总线继电模板和电机驱动模板构成。由电磁阀对液压油路和气流的走向进行调节, 从而控制阀门的开或关是总线继电模板。而里面整合了接触器, 直接调节电机的起和停, 则是电机驱动模板的主要功能;其分为单向和双向两种, 双向电机驱动模板调节电机正向反向起停, 单向电机驱动模板只能调节单方向的起与停。
1.3 主要工艺控制及软件应用
高炉生产过程的自动化控制通过组态软件系统实现, 其中包括西门子PLC组态、AB公示的RSLogix5000及参数配置、网络通行配置、系统监控程序设计以及工程师站操作员站人机界面设计。在西门子WINCC和AB公司Factory Talk View组态监控界面下, 下位机监控和PLC组态及参数配置均可完成, 且功能丰富、方便使用, 如软件仿真测试可以大大缩短调试时间。梯形图、功能图是高炉和热风炉的两种程序, 不同的控制流程选择不同的编程方式。
2 自动化控制在高炉生产过程的方法
2.1 原料系统自动化在高炉生产过程中的控制
高炉生产过程的自动化调节通过设计原则联合经验与技术, 以计算机调节监控系统达到自动化控制。其中的处理方式包括计算机收集和处理数据以及记录和反应图形。计算机系统就对原料系统进行控制应用较早, 也处于相对成熟的阶段。其主要过程就是将每次实际加入的原料数据记录下来, 减去排料后的剩余值, 得到每次装入高炉的实际值, 这样以后与之前的给定量做比较, 下一次装入的时候就予以补正。
具体步骤分以下几点:自动校正下次称重质量, 通过卸空称量与满装称量后计算机的读取, 这样再次卸空漏斗后计算机会显示为零值;负荷传感器测定称料漏斗中原料称量值, 然后对实际称量值和卸料设定值进行磁力比较运算, 当实际值占卸料设定值的95%, 计算机发出供料指令进行减速供料操作, 达到100%时, 计算机发出停止指令, 显示满, 超过100%但是供料设备没有停止运行时, 计算机发出105%的紧急停运信号;等到称料漏斗放料完成, 空信号发向计算机, 计算机发出信号关闭料斗阀门, 启动斜仓给料器, 发出放料指令, 按照规定开始操作。
高炉生产过程中原料系统自动化的控制就是这样通过预先计算确定原料给定值, 从而进行准确无误的给料称料控制。
2.2 热风炉自动化在高炉生产过程中的控制
高炉生产过程中热风炉自动化的控制系统是通过确定最佳的换炉时间, 同时保持最佳燃烧状态, 分析燃料的废气成分、湿度、高炉顶部湿度等, 通过计算机计算自动启动调节燃烧空气和煤气量来实现。
高炉生产过程中热风炉自动化的控制系统中一般包括三座热风炉, 且有一定的工作周期。在每一个工作周期内, 热风炉炉内温度循环性变化。随着送风时间的延长增加, 风的温度会降低。通过减少送风时间, 可迅速达到稳定阶段, 从而缩短了燃烧时间。所以, 合理地设置燃烧控制系统和换炉控制系统是充分发挥热风炉控制系统的潜力, 增加储热本领、提升风温, 保证热风炉设备安全, 提高热效率、降低能耗的关键所在。
2.3 自动化自控在高炉生产过程中的控制
高炉生产过程自动化自控系统中, 气体、液体、固体的相互化学反应使得炉内生产过程相当复杂, 而且每一个过程有一段相当长的时间过程, 在此过程中原料的质量会发生上下波动, 种种因素给高炉自动化自控带来了相当的难度, 因而相较高炉生产过程中自动化控制中相对成熟的原料系统自动化的控制和热风炉自动化的控制, 高炉生产过程中自动化自控系统显得并不是十分成熟。计算机对炉体的监控, 对高炉操作数据的收集和显现, 对炉况的操作指导和调节是现如今使用的降低设备故障导致过程的变化给产品带来的干扰的主要控制功能。控制输入的大量参数表化, 准确的测量出可控参数, 减少很多不可控参数以及未知变化对产品的干扰。
开环控制调节和闭环控制调节是自动化控制系统两个重要控制方式, 两者有本质的不同之处。计算机操作人员进行操作, 这个过程中计算机不接受自动化控制的各种调节和反馈, 直接按照操作人员的意图进行, 或者计算机之显示和打印, 不参与控制系统, 直接由操作人员;这种操作就是开环控制调节。而闭控制调节是计算好几对测试的结果进行计算后执行控制方案, 计算机自行完成高炉参数的变化与检测, 比较和判断后启动合理的控制方案, 此过程中不仅打印结果数据, 还直接对反馈信息进行炉况调节, 从而保证高炉高效的生产。图1是炼铁厂计算机对各高炉实时监控报表。
3 结束语
通过对当前高炉生产过程的自动化控制中高炉自动化控制的工艺设备及控制系统配置的相关了解以及对高炉生产过程自动化控制的工艺流程及其特点、生产过程的自动化控制方法的粗略分析和研究中得到, 虽然我们基础的控制技术比较成熟, 但我们仍然需要在原有的基础上继续发掘新的方法, 我们应该不断的对高炉自动化控制进行完善, 为我国高炉自动化控制的发展做出贡献。
参考文献
[1]钱亚平, 卢鸣.马钢新区炼铁厂自动化系统设计与实施[J].2010年全国炼铁生产技术会议暨炼铁年会文集 (下册) , 2010 (12) .
[2]王茂华.高炉炼铁过程控制及专家系统[J].武钢技术, 2004 (06) .
对浮选过程自动化的探讨 篇8
1 浮选过程中的主要工艺参数
(1) 矿浆浓度, 即单位体积矿浆中所含固体量。
在浮选过程中矿浆浓度不得超过某个上限值, 浓度太高浮选效率下降, 浓度太低浪费浮选药剂, 从提高浮选效果和节省浮选药剂的角度考虑, 浮选浓度最佳值一般为100 g/L。
(2) 药剂用量。
加药量是浮选工艺的一个重要指标, 加多了不但浪费浮选药剂, 而且会降低精煤质量, 加少了则会降低精煤产率。
(3) 药剂比。
各种浮选药剂有各自的作用, 但它们之间存在一个最佳比例, 在生产过程中必须保持这个比例。
(4) 浮选机的液位高度。
浮选机的液位低了泡沫刮不出来, 影响精煤产率, 高了会使尾矿被刮出来, 降低产品质量, 因此生产过程中浮选机的液位应当保持在最佳高度。
2 浮选过程自动化过程
浮选过程自动化的主要作用就是通过对浮选参数的自动控制, 达到提高浮选效果, 节省浮选药剂, 提高浮选精煤产率, 从而提高经济效益的目的。
(1) 入浮矿浆浓度的自动测控。在浮选机入料管处安装矿浆浓度计和矿浆流量计, 在泵的入口附近接入加水管, 并安装加水调节阀门。对入浮矿浆浓度的控制分为3个阶段:第一阶段是浮选系统开机到重介质或跳汰主洗系统开机前的时间, 此时浓缩机还没有入料, 上次停机后存在于浓缩机中的那些煤泥, 由于沉淀时间过长, 底流排放浓度肯定超过了最高入浮浓度的上限, 必须加水稀释, 使其达到入浮浓度要求;当主洗系统已经开机洗煤, 存留在浓缩机中的煤泥被处理完后, 浓缩机底流排放浓度已经低于允许入浮浓度的上限, 即停止加水, 转入第二阶段, 通过入浮浓度信号自动控制放料量, 使入浮浓度保持在最佳值, 这样既控制了入浮矿浆浓度, 又使浓缩机自动处于动态平衡状态, 不积累矛盾, 不会出现压耙事故;第三阶段是主洗系统停机后, 浓缩机失去了入料, 此后停止浓度控制, 固定入料量, 待入浮矿浆浓度降低到某个最小值时, 关闭放料, 停止浮选。
(2) 自动加药。这是浮选过程自动化的主要内容。现代化的自动加药技术就是采用准确可靠的测量仪表 (矿浆浓度计和流量计) 由计算机在线自动算出加药量;再采用准确可靠的药剂流量测量仪表, 测出实际加药量, 通过对两者进行比较, 由比例积分调节器对其偏差进行运算整理, 计算机根据运算结果自动控制加药装置进行加药, 达到既保证产品质量, 提高精煤产率, 又节省药剂的目的。
(3) 浮选机液位高度自动控制。采用灵敏准确的液位测量仪表, 测出微小液位高度的变化量, 计算机自动控制浮选机的放料装置, 使液位自动保持在给定的最佳高度
(4) 药剂罐液位的自动测量和显示。在药剂罐中安装液位高度测量仪表, 通过计算机显示它们的实际液位高度, 以便加药。
3结语
目前大部分选煤厂都没有实现对浮选参数的自动控制, 只停留在人工操作、人工加药的阶段, 普遍存在着加药量大、浮选指标难以控制等问题。试验结果表明, 仅节省加药量这一项计算, 半年便可收回成本。
总上所述, 浮选参数的自动控制, 对提高产品质量, 提高浮选的回收率, 节省浮选药剂, 都有着重要的意义, 其经济效益是相当可观的, 所以, 加大对浮选过程自动化的投入力度, 有着非常重要的现实意义。
摘要：介绍了浮选工艺参数对分选效果的影响, 提出浮选工艺参数自动化技术, 从入浮矿浆浓度测控、自动加药、浮选机液位高度控制和药剂罐液位控制等方面阐述了浮选参数自动控制的意义, 并建议加大推广浮选参数自动控制的力度。
非线性回归的自动化建模过程 篇9
在技术、经济、社会等诸多研究领域中, 存在着大量的非线性问题。在进行非线性回归建模的过程中, 如何确定模型的非线性形式一直是应用中的难点和热点问题。在很多实际工作中, 分析人员经常会根据自身经验来尝试各式各样非线性模型形式。这种通过人为判断以及反复实验的过程来确定的非线性模型, 往往很难找到可以遵循的计算规律, 也使得建模工作量变得很大[1,2,3,4]。
在此类问题的研究中, 存在着许多经验式的工作方法。而在理论方法研究中, 贡献突出的是F.S.Fogelman (2006) 提出的工业化建模过程[6]。她通过采用多项式函数构造拟线性回归模型的办法, 将非线性模型变换成线性模型, 然后再采用交叉有效性的方法确定最终的模型形式。该方法为研究非线性回归的自动建模机制提供了重要的研究思路, 但是在实际应用中还存在一定的局限性。首先, 它在函数形式的选择上存在较大的局限性。事实上, 除了多项式函数形式外, 在自变量之间还有可能存在更加复杂的函数形式。其次, 在对多项式函数做拟线性的变换后, 在自变量的集合中会存在严重的多重共线问题。如果采用经典的最小二乘方法进行变量筛选, 必然会受到多重共线问题的影响[1,2,3,4], 从而破坏模型的精度和可靠性。
在工业化建模过程的思想基础上, 本文拟讨论一种更加广普的非线性回归的建模方法。该方法的主要特点是在建模过程中, 研究人员可以根据经验和猜测, 设置多种备选的非线性函数形式。然后, 采用基于Gram-Schmidt过程的变量筛选方法[5], 选择对因变量解释性最强的函数形式, 排除对因变量无显著解释作用的函数形式。此外, 在模型中还要删除所有冗余的函数形式, 从而克服拟线性模型中的多重共线问题。
在回归模型质量评估的操作上, 传统的建模技术主要是要考虑模型的拟合效果。为了保证模型的预测效果和稳健性, Francoise Fogelman-Soulie、Erik Marcade (2006) 提出了基于统计机器学习的模型选择方法[6]。该方法将数据集划分为训练集、确认集和测试集, 利用训练集对所有的备选模型进行数据拟合, 利用交叉有效性验证的方法在确认集检验模型的预测效果, 从中选择最好的模型, 最后利用测试集来评价模型的总体效果。具体的模型选择过程如图1所示。
上述模型选择的过程的优点是可以更好地保障回归模型的预测效果, 同时能够自动的确定回归模型的形式, 并给出模型的质量检验, 实现了建模的自动化过程。
而为了进一步加强回归模型的稳健性, 本文在上述模型选择方法的基础上, 通过多次随机抽样的方法, 对分析数据集合进行随机分割, 并反复重复上述交叉有效性的建模过程[7]。在经过多次建模计算后, 在诸多的模型结果中, 被选中次数最多的模型形式即为最终被确定的模型。
2 非线性回归自动建模过程
本节主要介绍非线性回归自动建模过程, 其中包括备选模型集合的构建、筛选方法以及模型质量评价的方法。
第1步, 采用随机不放回抽样的方法将全部数据集划分为3个部分, 即从全部数据集中随机抽取50%的样本作为训练集, 25%的样本作为确认集, 最终剩余的25%的样本作为测试集[6]。
第2步, 根据应用研究人员的实际经验, 设定模型中的各种备选函数形式。即在回归模型的自变量项中增加各种可能的非线性项。例如在一元非线性回归的建模过程中, 针对自变量x, 可以假设在模型中还有可能存在x2, x3, x4, lnx, ex, 1/x等形式的非线性项。于是, 备选模型集合将从这些可选项中产生。
第3步, 利用训练集中的数据, 采用基于Gram-Schmidt过程的回归方法[5], 对模型中的函数形式进行筛选。该方法可以选择对因变量解释性最强的函数形式, 排除对因变量无显著解释作用的函数形式, 同时还会删除所有冗余的函数形式。在建模过程中, 通过采用确认集的数据, 对模型进行交叉有效性分析, 从而确定本次被选中的模型形式。该模型被称作是一个“备选模型”[8]。
重复第1～3步n次, 得到n个备选模型。在经过多次建模计算后, 在诸多的模型结果中, 被选中次数最多的模型形式即为最终被确定的模型。
依照上述方法确定最终的模型形式后, 再利用全部数据集来计算模型参数, 这样, 一个最优回归模型便选择完毕。
为了衡量最终被选中模型的质量, 可将n次随机划分的测试集分别代入所得到的最终回归模型, 并计算该测试集的残差平方和, 这样可以得到该模型的残差平方和的分布情况。
为了进一步说明上述建模过程, 下面以一元非线性回归为例, 说明其自动化的建模过程。在该模型中, 因变量为y, 自变量为x.
步骤1:假设在回归模型中还存在其它非线性形式的函数, 如x2, x3, x4, lnx, ex, 1/x, 等等。
步骤2:确定进行模型选择的次数n.
步骤3:对于i=1, 2, …, n, 重复下列步骤3.1～3.3。
步骤3.1:针对全部数据集合, 利用不放回抽样的方法随机选取50%的数据作为训练集, 25%的数据作为确认集, 最后25%的数据作为测试集。
步骤3.2:对于变量x极其所有的非线性展开项, 记数量为m, 则产生m个备选模型, 记备选模型为M1～Mm.对于j=1, 2, …, m, 重复步骤3.2.1～3.2.3。
步骤3.2.1:前j项变量进入模型选择过程。
步骤3.2.2:在训练集中, 建立基于Gram-Schmidt过程的回归模型, 记该模型为Mj, 并确定回归模型变量的系数。
步骤3.2.3:将备选模型Mj代入确认集中, 计算Mj在确认集中的因变量y的误差平方和。
步骤3.3:选择误差平方和最小的模型为第i次选择过程中被选中的模型, 记该模型为Mk (k=1, 2, …, m) , 并记录Mk被选中的次数。
步骤4:选取被选中次数最多的模型作为最终选中的模型, 记该模型为ML.
步骤5:利用全部数据集计算回归模型ML的参数。
步骤6:将n次测试集的数据分别代入到模型ML中, 计算因变量y的估计残差平方和, 并绘制直方图来评价模型的质量。
以上给出了一元非线性回归的自动化建模过程。而事实上, 多元非线性回归模型的自动化建模过程可以完全仿照上述过程加以实施。
3 仿真研究
本节将通过仿真实验来说明文中所提的回归模型选择方法的有效性。为此, 首先采用随机数发生器令x服从 (0, 1) 均匀分布, 生成1000个随机数。并在此基础上构建自变量集合与模型因变量y:即在自变量x1=x的基础上分别得到
本节首先采用以往常常采用的建模方法, 即利用全部数据采用基于Gram-Schmidt过程的回归方法对该数据集合进行回归建模。
经文献[5]中所提到的基于Gram-Schmidt过程的回归方法对总体数据进行回归分析后, 进入回归方程的自变量项目分别是x2, x4, x5, x6, 具体的回归模型表达式为
y=1.682x2-0.208x4+4.994x5+2.069x6-2.080
即
可见, 仿真模型中最初所设定的自变量项并没有完全进入最终的回归模型中, 也就是说当初所设定的模型形式没有被选择到。
下面采用本文所提出的模型选择方法对该数据集进行回归模型的选择。
经100次模型选择过程, 最终选择结果如表1所示。
回归模型选择的结果是被选中次数最多的模型形式, 即此回归模型选择的模型表达式为y=β0+β1x+β2x2+β3lnx.可见, 仿真实验中当初所设定的回归模型表达形式被选择出来。
在模型形式被确定之后, 下面便使用数据集中所有的数据来确定回归模型的参数。经计算, 具体的回归模型表达式为
为了衡量模型1与模型2的建模质量, 将两个回归模型表达式分别代入在模型选择过程中的测试集中, 计算每个测试集中的因变量y的离差平方和, 这样可以查看两个模型在所有测试集上因变量离差平方和的分布情况。具体结果见图2与图3。
从图2和图3可以看到, 模型2的离差平方和的分布明显右偏于模型1。同时, 模型1的离差平方和均值为2.68, 而模型2的离差平方和的均值为2.55, 也小于模型1。可见, 在测试集的建模质量表现上, 模型2要明显优于模型1, 也就是说利用交叉有效性的方法进行模型选择所得到的模型在预测效果和模型的稳健型上要优于基于Gram-Schmidt过程回归方法所建立的模型。
4 总结
本文讨论了一种非线性回归自动建模过程。分析人员可以根据自身需要, 建议在模型中放入自变量可能存在的多种非线性形式。文中首先将基于Gram-Schmidt过程的回归方法与交叉有效性分析相结合, 构造出备选的回归模型集合。然后, 在反复多次地构造备选模型后, 采用投票的方式, 挑选出被选中次数最多的模型作为最终确定的回归模型。这里, 如果样本数据足够, 可以采用抽样的方式对数据集合进行划分;如果是小样本情况, 则可以采用“留一法”[7]进行交叉有效性检验。仿真研究表明, 采用本文所提出的自动化建模方法, 可以合理有效地确定最终模型, 并且其模型还具有较好的稳健性和预测效果。
参考文献
[1]任若恩, 王惠文.多元统计数据分析——理论、方法、实例[M].北京:国防工业出版社, 1997:52~60.
[2]王惠文.偏最小二乘回归方法及其应用[M].北京:国防工业出版社, 1999:30~41.
[3]内特等.应用线性回归模型[M].张勇, 王国明, 赵秀珍译.北京:中国统计出版社, 1990:101~116.
[4]Wold S, et al.The multivariate calibration problemin chemistry solved by the PLS method[A].Proc.conf.matrix pencils, Lectures notes in mathematics[C].Heidelberg:Springer-Verlag, 1983.
[5]王惠文等.Gram-Schmidt回归及在刀具磨损预报中的应用[J].北京航空航天大学学报 (自) , 2008, (6) :729~733.
[6]Soulie-Fogelman F.L’industrialisation des Analyses-Besoins, Outils&Application[Z].Conférence deKnowledge Extraction Engines, 2006.11.INA-PG.
[7]Witten I H, Frank E.数据挖掘实用机器学习技术[M].董琳等译.北京:机械工业出版社, 2006:125~132.
全过程自动化 篇10
一、行动导向课程体系开发要素
基于工作过程以行动为导向的课程体系开发首先确立三个要素，第一是目标要素，必须以就业为导向，以能力为本位，以岗位需要为依据，以学生职业生涯发展为愿景;第二是结构要素，课程体系的建构要以工作过程为主线，以工作任务为中心，以连续线性结构化形式构建项目课程，以非连续同心圆形式构建学习领域课程;第三是内容要素，行动导向课程体系的课程内容，以培养学生一定的专业能力、方法能力和社会能力为目的，以反映职业工作本质的典型工作任务为内容，以围绕完成工作任务的职业活动即行动为核心，整合理论与实践，形成知识、能力和素养培养三位一体的融合形式。
二、行动导向课程体系构建思路
行动导向的课程体系就是将课程目标要素、结构要素和内容要素加以排列组合，使各个课程要素在动态过程中统一指向课程体系目标的系统。生产过程自动化技术专业课程体系的构建，是按照课程体系开发原则，以项目为职业能力训练的载体，以学习领域课程为各项目实施的主体，构建以行动为导向的现代职业教育的课程体系，具体归纳为三过程。
1. 明确专业定位，调研岗位工作任务，归纳典型工作任务，梳理职业活动体系中的全部职业行动领域，归纳出典型行动领域的知识、技能和素养要求，将行动领域结合通用学习内容形成学习领域，确定本专业传授的职业技能和知识，学习的目标和范围。
2. 以工作过程为主线，以工作任务为中心，以国家职业标准为参照，选择合适的概貌项目、课程项目、专业贯穿项目、综合项目，确定以学习领域课程为项目实施主体的项目课程体系架构。
3. 规划学习领域学习难度范围，对学习领域排序，确定学习领域课程，同时按序排列概貌项目、课程项目、专业贯穿项目、综合项目全部子项目，将各子项目按功能分类至各学习领域课程之中，确定课程设置及课程标准，按认知规律和能力成长规律，编排课程教学顺序。
三、生产过程自动化技术专业课程体系设计
基于工作过程系统化开发原则和构建思路，通过以下开发环节，生产过程自动化技术专业设计了以行动为导向的课程体系。
1. 以市场需要和职业生涯发展为目标，通过广泛的市场调研，确定专业岗位和人才培养目标。生产过程自动化技术专业岗位面向为：初始岗位—安装运行岗位，主要负责设备安装调试、生产过程操作运行和生产工艺调整等工作;核心岗位—维护/保障岗位，主要负责仪器仪表和系统的维护/维修、技术改造等工作;拓展岗位—技术管理岗位，主要负责技术决策、项目组织与实施等工作。专业的培养目标为：培养德、智、体、美全面发展，具备自动控制知识和技能，能从事生产过程温度、压力、物位、流量参数检测与控制，自动化仪表、控制装置与电气设备的安装、调试、运行、维护、检修、管理工作的高素质技能型人才。
2. 以职业岗位结构完整综合性典型工作任务为背景，寻找职业行动领域。通过调研和行业、企业及职业教育专家头脑风暴，归纳出如“现场仪表的安装与调试”等10个行动领域，17条职业能力，139个知识点，179个技能点。
3. 以职业岗位能力、知识、素养为目标要求，以工作过程为主线，建立以行业工作体验、专业能力训练、岗位工作实战的三段认知模式，并按职业能力逐步线性连续上升的成长规律，设计了1个专业概貌项目(含2个子项目)，2个专业贯穿项目(乙醛氧化塔生产过程控制系统的集成与运维，含19个子项目;某自动化生产线控制系统安装与调试，含13个子项目)，13个课程项目(如安全用电与触电急救等项目)，4个综合项目(如基于DCS乙醛氧化生产乙酸温度控制系统的开发、顶岗实习等项目)，共计51个子项目。
4. 以项目为载体，以学习领域课程为实施主体，构建理实一体化的课程体系。分析职业行动领域，结合通用教学内容，转化出“过程控制系统安装与运维”等14门学习领域课程，并制定课程标准，明确各课程教学内容和考核要求。同时将51个子项目按功能同心圆形式分类，全部分解到各学习领域课程之中，分配时低年级以观摩、实操体验型小项目为主，中年级以基础操作能力项目，常规电器、仪表操作和常规控制类项目为主，高年级以综合控制类项目、企业顶岗实习项目为主。由此构成了以功能为主的学习领域课程非线性结构形式，再按教学规律、认知规律编排各学期的学习课程，分配课程学时学分。
基于行动导向的生产过程自动化技术专业课程的顶层设计，打破了传统学科体系的束缚，通过项目载体，将学习过程、工作过程与学生的能力和个性发展联系起来，将工作过程中的职业活动和课堂上的学习整合起来，让学生获得综合职业能力的同时，保证这些与职业相关的经验、知识和技能在结构上系统化，工作过程系统化。基于行动导向的课程体系的开发，是一项艰巨的工作任务，对学院的师资和教学环境都是巨大的挑战，我们会在实践中不断地摸索和学习，不断地调整和改进，制订出符合市场人才需求、满足现代职业教育需要的人才培养方案。
摘要：目前我国高等职业院校均十分关注教学体系的改革和教学质量的提升, 课程体系的建设与改革是提高教学质量的核心, 也是教学改革的重点和难点, 本文以常州工程职业技术学院生产过程自动化技术专业课程体系开发为例, 探讨行动导向课程体系设计的方法和过程问题。
关键词：课程体系,行动导向,项目课程
参考文献
[1]姜大源.关于工作过程系统化课程结构的理论基础[J].职教通讯, 2006.1.
[2]戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京:清华大学出版社, 2007.6.
[3]姜大源.职业教育学研究新论[M].教育科学出版社, 2007.1.
[4]姜大源.论高等职业教育课程的系统化设计——关于工作过程系统化课程开发的解读[J].中国高等教育, 2009 (4) .
[5]牛全峰.基于行动导向教学法的专业课程体系构建[J].职业技术教育, 2010 (32) .
[6]叶华光.高职对外贸易专业基于行动导向课程体系构建[J].煤炭高等教育, 2010.3.
[7]魏彩慧.高职国际商务专业课程体系开发研究[J].北京市经济管理干部学院学报, 2010 (89) .
全过程自动化 篇11
关键词 机械自动化 机械制造 应用研究
科学技术的进步与发展都离不开机械自动化，它将更好地促进我国的经济水平。机械自动化对于机械制造是尤为重要的，机械制造技术的进步及其自身的发展手段和发展方向都是在机械自动化为前提的基础上进行的。现今就我国发展现状而言，企业部门的生产离不开机械自动化在机械制造中的相关应用。因此，只有将机械制造与自动化技术相结合，才能更好的为机械制造提供高效率的技术指导与支持。
一、机械自动化简介
机械自动化，即不借助任何人力的操作或者干扰，完全依照机械自身来对工作进行一些列步骤的完成。机械的自动化在企业的加工生产中有着极为重要的意义，机械的自动化可加快生产原料加工处理的速度，真正实现节约人力，提高生产效率的目的。机械自动化技术与传统的机械方式相比有显著的优点，机械自动化技术可以提高产品质量、促进产品更新、降低生产成本、减轻工人劳动量、提高生产率、缩短生产周期、促使相关技术得到提升。机械的自动化是我国乃至世界机械发展的新方向，其可以促进整个世界的生产力发展水平的提高。机械自动化在机械制造中的应用随着机械自动化发展历程的不同而不同。机械自动化的应用给予机械制造业的发展强有力的技术支持。
二、机械自动化在机械制造中的应用研究
机械自动化起初是被应用在冷加工的批量生产与制作中，直到20世纪中后期，才逐渐建立起可变性自动化系统，为机械自动化在市场中的应用打下了基础，也提高了机械制造业在市场中的适应能力和灵敏度。企业必须清楚他们自身生产发展的条件和需求，以此为参考，在此基础上应用机械自动化技术，我国的机械制造行业正在逐步迈向集成化、智能化、虚拟化与柔性化，计算机集成制造也与之联系起来，计算机在机械制造中的集成技术已成为机械领域未来发展的重要趋势之一。机械自动化在机械制造中的相关应用为：
1、集成化在机械制造中的应用
机械自动化是依赖于计算机来完成的，其中计算机的集成化制造主要包括：计算测试、计算机辅助设计、柔性制造工艺、数控加工措施、评估及信息管理系统等的高度集中体。其过程是运用过程重组、精简系统机构的手段来实现其机械自动化生产的。运用计算机网络和工程数据库，把在企业制造中需要的要素和生产经营活动结合起来，可为企业的生产效率的提升、企业产品的研发及产品质量的操控打下基础。
2、智能化在机械制造中的应用
机械智能化应用是人工与智能技术相融合、贯通、作用而成的，是模拟技术专家的智力，来替代专家在原本的机械制造中需要完成的工作。智能化在机械制造中的应用主要体现在，其是将机械制造技术、人工智能技术、自动化技术相互融合在一起而成的一种人工智能化系统。将智能化运用在机械制造中，可实现系统的自主思考、自主判断、自主决定等一系列智能化的行为。
3、柔性自动化在机械制造中的应用
机械制造中应用柔性自动化系统是十分重要的，机械在拥有智能化的条件下，还应具有一定的应变能力。只有机械制造企业具有优良的应变能力，才能适应社会各种需求，并且能够根据当前的科技发展和市场变化及时对生产的机械结构和功能进行控制和调整。柔性自动化在机械制造中的应用可使其生产的商品更有效的适应市场的变化，在市场分析的前提下，对内部组织来进行优化的改良。
4、数控技术在机械制造中的应用
数控技术是实现机械制造自动化的根基，数控技术在机械制造中的应用是通过使用计算机程序设置来实现的，即用计算机来编写生产制造中的各种程序。运用计算机编写机械生产中的各种程序可使机械制造业的生产力在很大程度上得到提高。
5、虚拟化在机械制造中的应用
虚拟化制造技术是一种综合性系统技术，虚拟化是由多媒体技术、机械制造工艺、人工智能、信息技术等多种学科相互構成的。现代机械制造技术加入了CAD、CAPP等机械制造工艺和计算机作图技术，其可以对机械设计图迅速的进行修改，摒弃了重新在做一次新图的麻烦。在机械制造过程中应用虚拟化制造技术来对机械制造活动进行模拟分析，可有效发现生产过程中的各种问题，并予以解决，这种技术能够有效地提高机械制造成功率、降低研发成本、提高企业的生产竞争力。
三、结束语
机械自动化技术的成功应用是企业科技水平提高的重要表现，其不仅仅带动了企业的市场竞争力的提高，也为企业的产品制造打下了坚硬的基础。机械自动化技术的应用，可大大提高机械生产的工作效率，是产品质量和劳动效率的良好把控手段，其不仅仅减少了机械生产的劳动力支出，也极大的缩短了生产时间、减少了生产成本。
参考文献：
[1]王平.机械自动化在机械制造中的应用[J].蓬莱巨涛海洋工程重工有限公司，2013，23（14）：12-13.
中药提取生产过程与自动化控制 篇12
我国已经投入运行的中药提取过程控制系统大多是独立运行的自控系统, 这些系统均不同程度地解决了优化控制问题, 提高了生产的安全性和生产效率, 保证了设备控制的一致性。
但是, 就目前运行情况来看, 中药提取过程控制系统存在以下不足: (1) 控制程序固定, 在更换新产品时, 往往需要编程人员添加、修改控制程序; (2) 企业把产品生产工艺流程细节完全介绍给项目承包单位负责控制软件编程的技术人员, 不利于保密; (3) 虽然具备工艺参数管理功能, 但功能大多不规范、不完整, 不具有版本控制和审计跟踪功能; (4) 生产管理人员不能从控制系统直接获得完整的过程信息。
1 提取车间生产控制的结构形式
中药提取车间生产控制的结构形式如图1所示。
2 主要工序操作控制
2.1 提取罐控制 (手动/自动)
中药固液萃取最常用的设备是提取罐, 一般分为动态提取罐和静态提取罐, 多个提取罐可构成套提装置。提取罐的基本操作控制如图2所示, 大致包括如下内容:
(1) 试漏控制。仪表/执行机构:进水阀、流量计。完成功能:自动定量进检漏水、提示检漏;
(2) 定量加溶媒。仪表/执行机构:流量计、阀门。完成功能:加水到设定量;
(3) 人工投料。完成功能:指示灯请求投料, 人工投料完成后, 按投料完成按钮;
(4) 升温控制。仪表/阀门:温度变送器、压力变送器、蒸汽流量调节阀和直通阀。完成功能:自动开蒸汽流量调节阀和直通阀, 检测罐内料液温度和夹套压力, 温度升到设定值时, 控制料液循环一定时间, 如果温度降到设定值以下, 继续升温过程, 否则, 进入恒温控制;
(5) 恒温定时。仪表/阀门:温度变送器、压力变送器、蒸汽流量调节阀。完成功能:检测料液温度、夹套压力、控制调节阀开度保持料液温度在设定值±2℃范围内, 计算机计时达设定时间, 进入下一步;
(6) 定时循环。执行机构:泵、阀。完成功能:升温/恒温期间, 按计算机设定的启动时间和间隔时间启/停循环操作;
(7) 定时搅拌、排料控制。执行机构:泵、阀。完成功能:自动选择出料路经, 控制出料, 品名、批号随料液传递;
(8) 酒精回流、芳香油回收、排渣控制。完成功能:操作员站和机旁操作箱提示请求排渣, 按排渣和排渣完成按钮完成排渣操作;
(9) 反吹控制、直接蒸汽控制、清洗控制。执行机构:泵、阀。完成功能:打开提取罐底盖, 开清洗阀, 启动清洗水泵, 按设定时间进行清洗, 完成后关闭底盖;
(10) 煮罐。完成功能:关闭底盖, 加水检漏, 加水到设定值, 升温、保温计时, 循环, 到设定值时, 切断蒸汽, 排水;
(11) 报警。完成功能:夹套压力、罐内压力、冷凝器冷凝液出口温度、冷却水流量等异常情况报警;
(12) 安全连锁。执行机构:压力变送器、流量计, 温度变送器、限位开关, 蒸汽流量调节阀和直通阀。完成功能:在回流时, 流量计如果检测不到冷却水流量或冷凝器冷凝液出口温度超高时, 则报警并自动停止加热, 当罐压升至上限时报警, 升至超高限时停止加热。料液未排干时排渣门不允许打开, 料液未排干时排渣门不允许打开, 排渣门未关上, 不允许加溶媒。
2.2 三效加热蒸发
三效浓缩器由3个加热器、蒸发器、分离器等组成, 基本操作如图3所示, 包括:
(1) 进料控制。仪表/执行机构:液位开关、阀。完成功能:判断传输路径, 控制传输操作, 批号跟踪;
(2) 定量进料。仪表/执行机构:压力变送器、放空阀、真空阀、液位开关、阀门、真空泵。完成功能:将三效置于准备好状态, 开真空泵和相关阀门, 控制自动进料, 进料达到蒸发室液位后自动关进料阀, 停止进料, 配雷达液位计;
(3) 加热器蒸汽压力 (温度) 控制、蒸发器末效真空控制、冷却水流量检测、冷却水温度检测、倒料控制、密度检测和收膏控制。仪表/执行器:密度计、液位计、泵、阀门。完成功能:当蒸发室料液密度达设定值时, 停止蒸发, 提示收膏。另外, 还有自动消泡、液位控制、冷凝水排放控制、清洗控制、煮罐控制等。
3 结语
【全过程自动化】推荐阅读：
过程自动化模型06-20
生产过程自动化技术06-19
过程控制与自动化仪表09-12
实现自动控制模式过程07-19
全过程管理07-15
全过程保密05-20
全过程达标06-15
全过程周期06-30
工程全过程07-04
全过程实施08-15