自动化技术在节能减排中的应用

1 自动化技术在节能减排中的应用自动化技术在节能减排中的应用 2009 年 12 月 世界的目光都聚焦到了丹麦首都哥本哈根 因为在这里将 举行一次有关人类命运的会议 12 月 7 日 联合国气候变化框架公约 第 15 次缔约方会议 暨 京都议定书 第 次缔约方会议在丹麦首都哥本哈根召 开 这次会议也被称为哥本哈根联合国气候变化大会 2009 年 12 月 22 日 为期 11 天的哥本哈根会议在一片争议声中落下了帷 幕 虽然由于发达国家和发展中国家存在严重分歧 会议没有形成一个具有法 律约束力的国际气候协议 但是这次会议却让节能减排成为了一个为世界所关 注的课题 节能减排是关系经济社会可持续发展的重大战略问题 是国家确定的经济 社会发展的重大战略任务 现阶段 我国工业正处于加速发展的重要阶段 面 临着资源能源消耗高 环境污染重 投入产出率低等约束 节能减排是我国当 前工业发展的重要任务 面对工业化 信息化 城镇化 市场化 国际化深入发展的新形势 我国 提出了大力推进信息化与工业化融合 走科技含量高 经济效益好 资源消耗 低 环境污染少 人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路 在这一道路 上 利用信息化技术改造传统行业 是实现节能减排的重要技术手段之一 在 节约资源 降低能耗 减少污染等方面都大有可为 在推进节能减排的工作中 信息化与自动化技术手段改造起到了重要的作用 我国 GDP 的支柱产业中 IT 建筑 电力 煤炭 钢铁与石油化工等重工业 都是高污染 高耗能的大户 同时 那也无疑将是自动化技术大有作为的领域 在此仅介绍自动化技术在钢铁工业和智能建筑两方面在节能减排工作中的应用 钢铁工业钢铁工业 钢铁工业自动化不仅是现代化的标志 而且是能获得巨大经济效益和高回 报的技术 我国钢铁工业自动化技术的应用实际上是从解放后开始 经过 60 年的努力 我国钢铁工业自动化得到了迅猛的发展 在基础自动化方面各钢铁企业采用 PLC DCS 或工业控制机进行控制已较普 及 可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller PLC 是一种数 位运算操作的电子系统 专为在工业环境应用而设计的 它采用一类可编程 的存储器 用于其内部存储程序 执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数与算 术操作等面向用户的指令 并通过数字或模拟式输入 输出控制各种类型的机 械或生产过程 下图 1 1 为常见的可编程逻辑控制器 PLC 外观 2 图 1 1 常见的可编程逻辑控制器 PLC 外观 集散控制 Distributed control system DCS 直译为分布式计算机 控制系统 技术的含义是分散控制集中管理 DCS 是计算机技术 数字通 讯技术和现代控制技术结合的产物 是 信息时代的控制技术 通常 DCS 系 统的体系结构分为三层 现场控制级 集中操作监视级 综合信息管理级 DCS 是面向整体 面向系统的 控制技术 目标是整个系统的最优化控制 包括现场实时控制的最优化和综合信息管理的最优化 图 1 2 为分布式计 算机控制系统 DCS 图 1 2 分布式计算机控制系统 DCS 应用高技术方面 公认的自动化高技术 CIMS 和机器人的应用 我国钢 铁厂如宝钢 鞍钢 武钢等大型钢铁集团公司等都设有或在建 而且大都以 ERP 为核心的系统 最新的三级 CIMS 系统中的 MES 系统也在主要机组中实现 宝钢等大型钢铁集团公司更设有电子商务系统 正向着与 CIMS 系统连接成为 当代世界上最先进的 WIMS 网络集成制造系统 方向前进 计算机集成制造系统 Computer Integrated Manufacturing System CIMS 是在自动化技术 计算机技术及制造技术的基础 上 通过计算机及其软件 将制造工厂全部生产 活动 设计 制造及经营管理 包括市场调研 经营决策管理系统 计算机辅助设计与制造 柔性制造单元与系统 3 生产决策 生产计划 生产管理 产品开发 产 品设计 加工制造以及销售经营等 与整个生产 过程有关的物料流与信息流实现高度统一的综合 化管理 构成一个优化的完整的生产系统 右图 1 3 为计算机集成制造系统组成框图 下图 1 4 为 计算机集成制造系统的初始概念 图 1 3 计算机集成制造系统组成框图 图 1 4 计算机集成制造系统的初始概念 智能建筑智能建筑 智能建筑 又称为智能大厦 是把现代建筑技术和信息技术有机地结合起 来 设计和建造安全 舒适 高效 节能 方便灵活的现代化建筑 智能建筑通过综合布线系统与各种信息终端来 感知 建筑物内各个空间 的信息 经过计算机处理作出相应对策 使建筑物具有某种 智能 建筑物 的使用者和管理者可以对大楼的供热 供水 空调 电气 电梯 照明 音乐 防火 防盗 电话 传真 闭路电视 或卫星电视 计算机通信 购物 保 健等设施实现按需控制 对建筑物的关键部位或特殊部位进行监控并提供与互 联网的有效连接 智能建筑包含三大基本要素 即楼宇自动化系统 BAS 通 信自动化系统 CAS 和办公自动化系统 OAS 三者是有机结合在一起 成为 智能建筑 3A 结构 楼宇自动化系统对大楼供电 照明 报警 消防 电梯 空调等设备监控 和管理 对设备运行参数进行实时控制与监视 或节能控制 非正常运行状态 报警 并通过与办公自动化及通信自动化系统的综合设计 支持面向用户的服 务功能 提高大楼的舒适性 安全性 节能性 降低费用 实现高度的集成化 管理 传统的楼宇自动化系统采用的是集中监视 集中控制的方式 图 2 1 为 楼宇自动化系统的构成 楼宇自动化系统 设备监控系统火警消防系统公共安全系统 电力供应及照明系统 火警报警系统 防盗报警系统 供热系统 空调及通风系统 卫 星 接 收 及 有 线 电 视 系 统 多媒体音像系统 智能卡系统 停车场管理系统 给排水系统 消防灭火及喷淋系统 消防联动系统 出入口控制系统 闭路电视监控系统 保安巡更管理系统 电梯运行监控系统 周边防卫系统 应急广播系统 应急照明系统 应急呼叫系统 4 图 2 1 楼宇自动化系统的构成 通信自动化系统是大厦智能化的 中枢神经 它由各种通信设备 通 信线路以及相关计算机软件组成 它主要包括传送话音 数据和图像的基本通 信网络 实现楼层间 内 各种终端 微机 工作站之间通信的楼层局域网 沟 通楼群或楼内计算机与楼内各个局域网间通信联系的楼群或楼内高速主干网以 及与公共信息资源 如 Internet 相通的远程数据通信网 下图 2 2 为智能建筑 的通信网络结构 图 2 2 智能建筑的通信网络结构 办公自动化系统具有文字处理 资料管理 行政管理 图像或图形处理 声音处理 网络通信等多种功能 可以对智能大厦内的数据网络控制中心提供 动态信息资源分配 故障诊断及恢复 信息处理及网络性能等进行监控 用户设备 部门子网 楼层局域网 高速主干网 中央主机 5 智能建筑的概念 在本世纪末诞生于美国 第一幢智能大厦于 1984 年在美 国哈特福德 Hartford 市建成 我国于 90 年代才起步 但迅猛发展势头令 世人瞩目 智能建筑是信息时代的必然产物 建筑物智能化程度随科学技术的发展而 逐步提高 当今世界科学技术发展的主要标志是 4C 技术 即 Computer 计算机 技术 Control 控制技术 Communication 通信技术 CRT 图形显示技术 将 4C 技术综合应用于建筑物之中 在建筑物内建立一个计算机综合网络 使建筑 物智能化 4C 技术仅仅是智能建筑的结构化和系统化 智能建筑在我国虽然还是一个新兴的事物 但随着各种先进技术的发展和 成熟 更多智能建筑的出现 将为人们的生活带来更大的便利和舒适 在低碳经济已成为全球经济的潮流和趋势的今天 节能减排已成为一项必 要而紧迫的任务 一条寻找经济发展和生态平衡双赢的有效途径 而自动化技 术在节能减排工作的发展中起着举足轻重的作用 作为新一代大学生的我们 应该努力学习好自动化专业的相关知识 不断钻