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[摘 要]本文分析了计算机仿真及自动控制的应用发展趋势，提出用先进的计算机及网络技术对旧的氧化铝生产过程检测和过程控制系统进行改造和完善，实现氧化铝生产过程的优化控制，最终达到优化运行和优化管理的目的。
[关键词]氧化铝 计算机技术 自动控制
中图分类号：TF355. 4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-193-01
我國的氧化铝企业过程控制应用的起步晚，直到上世纪八十年代才逐渐开始采用自动控制和自动检测设备。目前的氧化铝生产工艺中，以DCS为代表的工业控制计算机的应用基本上集中在拜尔法生产部分的高压溶出、蒸发、分解和氢氧化铝焙烧等工序，基本实现了车间/工序级的自动控制。随着社会的发展，计算式网络技术普及迅速，在国内一部分氧化铝企业得到应用，实现了全场网络设施的建设，不仅提高了生产的自动化水平和管理效率，还取得了不错的经济效益。
一、过程检测和控制设备的应用发展趋势
1、新型仪表控解决测控难题
随着科技的飞速发展，高新技术被应用到自动化仪表工业，超声波流量计、雷达料位计、质量流量计等仪表设备的出现，解决了氧化铝生产检测中的流量测量和料位测量的许多难题；变频调速控制器、凸轮挠曲调节阀等设备的出现提供了更多的控制手段，解决了许多控制问题。这些新型仪表在氧化铝生产工艺中的应用，使得氧化铝的过程检测和过程控制进入了一个崭新的领域。如今，仪表正朝着智能化的方向发展，并逐步代替传统的仪表。
2、DCS进一步应用
DCS是分散拉制系统的简称，已经在氧化铝工业中成功应用，但是由于某些原因，莹莹范围受到很大的限制。限制DCS的主要因素是受测控方面的问题，不过测控问题已经逐渐被解决，这种限制必将消除。新型的DSC引入开放的思想，在网络结构上采取采取了三层网络结构，软件趋向采取WINDOWN平台，并采用分式数据库。
3、现场总线技术
现场总线具有开放性、数字化特点和网络化特征，近几年发展十分迅速。现场总线技术集控制技术、微电子技术、计算机技术、网络技术和仪表技术为一体，以此为核心的FCS已经逐步取代DCS，成为新型的控制系统。尽管现场总线技术的发展收到了诸多限制，但是它已经对氧化铝生产工艺产生了巨大影响。
二、软测量技术
氧化铝的生产工艺十分复杂，生产介质具有很强的腐蚀性，需要在高温高压的条件下进行，容易结疤却又难以清理，再加上化学成分复杂，导致了物化机理参数和产品质量指标不能够直接在线测量，单纯依靠理论和经验并不能保证测量结果的准确。软测量技术就应运而生，通过应用软件替代检测装置的硬件功能，选择容易测量的二次变量，通过已知的数学关系，得出一些难以测量或者不能不能测量的重要变量。软测量技术重要的问题是如何选择二次变量、对输入数据处理、建立软测量数学模型和在线校正等。建立软测量模型的方法有机理建模、系统辨识和状态估计、模式识别和模糊聚类分析、回归分析。
软测量技术特点：①软测量观测器支持各种软测量模型，包括基于机理分析的线性或非线性模型以及回归方法得到的计算模型。模型的形式可以是代数方程或微分方程。②软测量技术可以实现生产过程重要的不可实测变量以及产品重量指标的计算，为先进控制提供支持。实现质量指标的闭环卡边控制，提高质量、节能降耗。③软测量可以对软测量结果自动进行实验室化验数据校正，提高计算准确性和精度。④针对不同生产装置提供功能齐全的软测量模型软件计算包。
三、计算机仿真及自动控制方法和应用
1、模糊控制。模糊控制器根据人工操作思维程序工作，在操作人员的控制经验的基础上实现了对系统的控制，不需要建立特定的数学模型。被控制对象的特性还有参数的变化对控制质量的影响非常小，自适应能力较强，而且计算量小，实效性很好。
在氧化铝回转窑控制中，使用专家系统将冷却机器电流、火焰温度和主机电流结合起来，同时参与控制，并且结合计算机图像处理技术和信息技术，可以实现对此生产过程的计算机智能控制。
在此控制中，煤机转速是系统控制量，物料烧结温度是被控量。计算控制量则有粗调和微调两部分组成。粗调是规则直接给出的，微调则是通过PID的控制。经过实践研究，自动化投运率超过了85%，氧化铝的产率也提高了5%以上。这都表明，模糊控制在氧化铝生产工艺中的应用，可以节省能源，提高产量。
2、二神经元网络控制。人工神经元网络是模仿人脑神经活动开发出的一种智能技术，此网络可以学习样本的规律，在输入新的数据和状态信息的时候，进行自动推力和控制。
在计算机仿真程序中，可以对圣经网络的学习效果进行仿真模拟。在MATLAB仿真程序中，当网络训练完成72步之后，给定要求仅仅通过网路误差就可以满足。而用没有经过训练的数据进行检测，网络运算的结果和样本的期望差别很小。这表明网络的效果很好。
3、专家控制。这种技术建立在专家的知识和经验之上，知识库、控制器和推理机组成了专家控制器，其应用关键是表达及应用专家知识。知识库具有控制理论知识和工程经验，推理机根据系统的运行状态，选择一条事实，在知识库中找出能有使用的规则，若是匹配成功，通过控制器对系统进行控制。
4、先进控制方法。常用的先进控制方法有自整定控制和模型预测控制。模型预测控制的工作原理是通过过程动态模型与可测量信息预测即将发生的过程，并且保证预测过程和设计过程的过程响应差别最小。自整定控制能够适应过程特性，给出理想的PID参数，保证自调工艺参数的精准性。计算机仿真及自动控制在氧化铝生产工艺中的运用，解决了许多常规方法不能解决的问题，，将用于解决熟料窑温度控制和磨机负荷控制等难题中去。
四、氧化铝自动化生产过程中应当注意的问题
1、认识问题
对过去的经验进行总结，对所用产品的质量严格把关，吸取以前的教训，在时效的基础上才能追求先进的生产技术。应当明确对先进技术的认识，不仅近将自动化控制和计算机仿真技术看做是手段与工具，要将创造经济效益放在首要位置，追求以最小的成本得到最大的利益。不能将企业的发展都寄托在这些先进设备上，要鼓励改进生产设备和生产工艺上的不足。
2、实现自动化前提条件
计算机仿真技术和自动化控制技术都是为生产提供服务的，工艺的进行以来先进设备的控制，而自动化对工艺也有许多技术要求，这两者相辅相成，协调工作，保证了整个生产工序的顺利进行。所以，在引进先进技术的同时，必须的考虑好生产设备和工艺流程的可控性，企业管理水平、原材料条件和员工素质等多方面因素，才能达到预想的目的。
3、培养专业人才
在当今社会，“人才是第一生产力”这句话得到了充分体现。不懂得计算机技术和自动控制技术的领导很难对自动化的实施和运行进行有效的指导管理，不熟悉计算机技术和自动控制技术的技术人员也不能钩对设备进行合理的控制。所以，企业必须加大对有关人员的培训，并且吸纳高素质的专业人员加入，才能实现企业的统筹规划，向着更高的方向发展。
五、结束语
科技能够带动生产的发展，将计算机仿真技术与自动化控制技术应用到氧化铝生产工艺中去，能够更好的带动企业的发展。
参考文献：
[1] 蒋涛，王丽娟.全自动温度滴定仪在氧化铝生产过程控制分析中的试验与应用[J].轻金属.2011.8：36——41.
[2] 李永芳，李小斌，刘桂华，彭志宏.氧化铝生产中的见算计仿真与自动控制[J].轻金属.2002.1：18——19.
[3] 井社民.浅析氧化铝生产过程自动化的现状与发展趋势[J].河南科技.2010.5：86——89.
[4] 张红亮，陈祥涛，邹忠.我国氧化铝工业自动控制及信息系统的研究进展[J].冶金自动化.2006.5：97——104.
[关键词]氧化铝 计算机技术 自动控制
中图分类号：TF355. 4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-193-01
我國的氧化铝企业过程控制应用的起步晚，直到上世纪八十年代才逐渐开始采用自动控制和自动检测设备。目前的氧化铝生产工艺中，以DCS为代表的工业控制计算机的应用基本上集中在拜尔法生产部分的高压溶出、蒸发、分解和氢氧化铝焙烧等工序，基本实现了车间/工序级的自动控制。随着社会的发展，计算式网络技术普及迅速，在国内一部分氧化铝企业得到应用，实现了全场网络设施的建设，不仅提高了生产的自动化水平和管理效率，还取得了不错的经济效益。
一、过程检测和控制设备的应用发展趋势
1、新型仪表控解决测控难题
随着科技的飞速发展，高新技术被应用到自动化仪表工业，超声波流量计、雷达料位计、质量流量计等仪表设备的出现，解决了氧化铝生产检测中的流量测量和料位测量的许多难题；变频调速控制器、凸轮挠曲调节阀等设备的出现提供了更多的控制手段，解决了许多控制问题。这些新型仪表在氧化铝生产工艺中的应用，使得氧化铝的过程检测和过程控制进入了一个崭新的领域。如今，仪表正朝着智能化的方向发展，并逐步代替传统的仪表。
2、DCS进一步应用
DCS是分散拉制系统的简称，已经在氧化铝工业中成功应用，但是由于某些原因，莹莹范围受到很大的限制。限制DCS的主要因素是受测控方面的问题，不过测控问题已经逐渐被解决，这种限制必将消除。新型的DSC引入开放的思想，在网络结构上采取采取了三层网络结构，软件趋向采取WINDOWN平台，并采用分式数据库。
3、现场总线技术
现场总线具有开放性、数字化特点和网络化特征，近几年发展十分迅速。现场总线技术集控制技术、微电子技术、计算机技术、网络技术和仪表技术为一体，以此为核心的FCS已经逐步取代DCS，成为新型的控制系统。尽管现场总线技术的发展收到了诸多限制，但是它已经对氧化铝生产工艺产生了巨大影响。
二、软测量技术
氧化铝的生产工艺十分复杂，生产介质具有很强的腐蚀性，需要在高温高压的条件下进行，容易结疤却又难以清理，再加上化学成分复杂，导致了物化机理参数和产品质量指标不能够直接在线测量，单纯依靠理论和经验并不能保证测量结果的准确。软测量技术就应运而生，通过应用软件替代检测装置的硬件功能，选择容易测量的二次变量，通过已知的数学关系，得出一些难以测量或者不能不能测量的重要变量。软测量技术重要的问题是如何选择二次变量、对输入数据处理、建立软测量数学模型和在线校正等。建立软测量模型的方法有机理建模、系统辨识和状态估计、模式识别和模糊聚类分析、回归分析。
软测量技术特点：①软测量观测器支持各种软测量模型，包括基于机理分析的线性或非线性模型以及回归方法得到的计算模型。模型的形式可以是代数方程或微分方程。②软测量技术可以实现生产过程重要的不可实测变量以及产品重量指标的计算，为先进控制提供支持。实现质量指标的闭环卡边控制，提高质量、节能降耗。③软测量可以对软测量结果自动进行实验室化验数据校正，提高计算准确性和精度。④针对不同生产装置提供功能齐全的软测量模型软件计算包。
三、计算机仿真及自动控制方法和应用
1、模糊控制。模糊控制器根据人工操作思维程序工作，在操作人员的控制经验的基础上实现了对系统的控制，不需要建立特定的数学模型。被控制对象的特性还有参数的变化对控制质量的影响非常小，自适应能力较强，而且计算量小，实效性很好。
在氧化铝回转窑控制中，使用专家系统将冷却机器电流、火焰温度和主机电流结合起来，同时参与控制，并且结合计算机图像处理技术和信息技术，可以实现对此生产过程的计算机智能控制。
在此控制中，煤机转速是系统控制量，物料烧结温度是被控量。计算控制量则有粗调和微调两部分组成。粗调是规则直接给出的，微调则是通过PID的控制。经过实践研究，自动化投运率超过了85%，氧化铝的产率也提高了5%以上。这都表明，模糊控制在氧化铝生产工艺中的应用，可以节省能源，提高产量。
2、二神经元网络控制。人工神经元网络是模仿人脑神经活动开发出的一种智能技术，此网络可以学习样本的规律，在输入新的数据和状态信息的时候，进行自动推力和控制。
在计算机仿真程序中，可以对圣经网络的学习效果进行仿真模拟。在MATLAB仿真程序中，当网络训练完成72步之后，给定要求仅仅通过网路误差就可以满足。而用没有经过训练的数据进行检测，网络运算的结果和样本的期望差别很小。这表明网络的效果很好。
3、专家控制。这种技术建立在专家的知识和经验之上，知识库、控制器和推理机组成了专家控制器，其应用关键是表达及应用专家知识。知识库具有控制理论知识和工程经验，推理机根据系统的运行状态，选择一条事实，在知识库中找出能有使用的规则，若是匹配成功，通过控制器对系统进行控制。
4、先进控制方法。常用的先进控制方法有自整定控制和模型预测控制。模型预测控制的工作原理是通过过程动态模型与可测量信息预测即将发生的过程，并且保证预测过程和设计过程的过程响应差别最小。自整定控制能够适应过程特性，给出理想的PID参数，保证自调工艺参数的精准性。计算机仿真及自动控制在氧化铝生产工艺中的运用，解决了许多常规方法不能解决的问题，，将用于解决熟料窑温度控制和磨机负荷控制等难题中去。
四、氧化铝自动化生产过程中应当注意的问题
1、认识问题
对过去的经验进行总结，对所用产品的质量严格把关，吸取以前的教训，在时效的基础上才能追求先进的生产技术。应当明确对先进技术的认识，不仅近将自动化控制和计算机仿真技术看做是手段与工具，要将创造经济效益放在首要位置，追求以最小的成本得到最大的利益。不能将企业的发展都寄托在这些先进设备上，要鼓励改进生产设备和生产工艺上的不足。
2、实现自动化前提条件
计算机仿真技术和自动化控制技术都是为生产提供服务的，工艺的进行以来先进设备的控制，而自动化对工艺也有许多技术要求，这两者相辅相成，协调工作，保证了整个生产工序的顺利进行。所以，在引进先进技术的同时，必须的考虑好生产设备和工艺流程的可控性，企业管理水平、原材料条件和员工素质等多方面因素，才能达到预想的目的。
3、培养专业人才
在当今社会，“人才是第一生产力”这句话得到了充分体现。不懂得计算机技术和自动控制技术的领导很难对自动化的实施和运行进行有效的指导管理，不熟悉计算机技术和自动控制技术的技术人员也不能钩对设备进行合理的控制。所以，企业必须加大对有关人员的培训，并且吸纳高素质的专业人员加入，才能实现企业的统筹规划，向着更高的方向发展。
五、结束语
科技能够带动生产的发展，将计算机仿真技术与自动化控制技术应用到氧化铝生产工艺中去，能够更好的带动企业的发展。
参考文献：
[1] 蒋涛，王丽娟.全自动温度滴定仪在氧化铝生产过程控制分析中的试验与应用[J].轻金属.2011.8：36——41.
[2] 李永芳，李小斌，刘桂华，彭志宏.氧化铝生产中的见算计仿真与自动控制[J].轻金属.2002.1：18——19.
[3] 井社民.浅析氧化铝生产过程自动化的现状与发展趋势[J].河南科技.2010.5：86——89.
[4] 张红亮，陈祥涛，邹忠.我国氧化铝工业自动控制及信息系统的研究进展[J].冶金自动化.2006.5：97——104.