目前存在的技术难题：自动化设备及应用方面实施的不理想

1.项目背景 化学反应器与精馏装置是石化生产过程中使用最为广泛的设备，也是最主要的耗能单元，反应器与精馏塔运行的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。反应与分离强化过程通常由多个单元耦合联接而成，其不仅涉及反应与分离能力的协同机制、多单元组合与系统整体运行效能的关系，而且强化过程具有强非线性、大滞后和多变量耦合特性，以及经济、环境与安全等不确定性因素的干扰，都对强化过程的平稳操作、协同调控与分级优化带来诸多的挑战。 采用反应与精馏强化技术，通过传质与传热的强化、物质流与能量流相互耦合，使强化过程具有大幅度提高反应转化率或选择性，降低生产能耗和污染物排放等优越性。然而这种集成优势只有在反应能力与分离能力动态协同作用条件下才能被充分发挥，而且强化过程具有多稳态、强非线性和多变量强耦合特性，这些都对强化过程的自动控制与优化理论提出了新的挑战。 采用传统控制模式，当系统受到干扰时，很容易引起反应与分离能力动态失调和工况发生大范围波动与偏移，造成产品质量不合格和能耗增加等控制难题。因此，在传统控制模式的基础上，探索反应与精馏强化过程的动态协同调控方法与动态优化理论，对解决集成装置的平稳操作与自动控制难题，切实提高系统运行品质，有效降低装置生产能耗和污染物排放方面具有重要意义 2.项目技术原理 南京工业大学绿色化工研究所，经过多年研究发明了不同工况反应与蒸馏集成技术，可根据不同体系的特殊要求，实现不同工况反应与精馏的最佳匹配，解决了反应与蒸馏操作条件必须一致等问题。本项目在对强化过程机理模型、经济稳态优化和动态特性分析的前期研究基础上，研究反应能力与精馏能力的动态协同调控新方法和强化过程的分级优化理论，提出反应与精馏强化过程一体化设计思想，对传统多单元生产过程具有很好的借鉴作用。项目针对反应与精馏过程自动控制系统设计与性能优化调节方面主要开展以下技术： （1）反应与精馏强化过程多变量自动控制方案的设计与性能分析 在对反应与精馏过程机理建模、经济稳态优化设计和动态特性分析基础上，采用稳态增益矩阵和奇异值分析方法，合理选择过程被控变量和操作变量配对模式，运用传统控制策略设计反应精馏强化过程多变量自动控制方案，采用ASPEN PLUS流程模拟软件和ASPEN DYNAMIC模块进行控制方案的动态模拟测试，并根据实际工艺扰动情况，通过在动态流程模拟系统上分别加入不同幅度和方向的多种扰动和改变系统设定值，评价传统控制模式闭环系统性能，在此基础上，改进自动控制方案设计，确保设计的自动控制方案在实际应用中能够维持平稳有效运行。 （2）生产负荷自动调节和优化技术原理 反应与精馏过程的生产负荷经常随着市场需求的变化进行调整，负荷的变化将可能引起系统工况的波动，产品质量下降，能耗增加等问题，甚至造成系统不稳定而被迫停机。本项目采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制与传统控制相融合方法，实现反应与分离能力动态协同调控；本项目在多变量基础控制系统上，在关键控制回路增加设定值智能调节模块和多变量协调预测控制模块，分别采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制（Error tolerant DMC）与传统控制相融合方法，实现反应能力与分离能力动态协同调控，使系统获得了良好的跟踪性能和鲁棒性。解决传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调，导致产品质量不合格、能耗和污染物排放增加等控制问题。在多变量协调预测控制模块设计中，对于反应器出口成分和产品质量等不可在线测量的关键变量，采用机理模型和经验模型建立产品成分软测量模型，实现对产品成分、反应转化率等不可测被控变量的在线估计。 （3）反应与精馏强化过程的系统性能优化技术 在经济稳态优化设计前期研究基础上，开展多目标多约束动态优化与多变量跟踪控制相结合的分级优化理论研究。在上层多目标多约束的动态优化设计中，是以能耗和操作成本最小为优化目标，以质量、尾气/废液排放和过程动态模型等为约束条件，采用多目标优化算法对强化过程的关键操作参数进行动态优化计算，给出工况最优调节方案。根据多目标动态优化给出的关键参数设定值最优调节方案，采用设定值多步长滚动优化给出多变量预测控制的参考轨迹，通过多变量协调预测控制和基础控制回路的跟踪调节，使系统输出快速跟踪设定值的最佳操作值，实现工况优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性，从源头降低工况大范围波动和事故发生的概率。 3.关键技术路线 项目针对反应与精馏过程，融合了化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术，采取理论研究、模拟实验和工业应用相结合的技术路线，如下图所示。项目分别开展反应精馏过程的多变量基础控制系统设计、反应与分离能力动态协同调控新方法、强化过程分级优化理论研究，并将项目成果融合，开展不同工况反应与精馏强化过程的一体化工程设计，研制一套流程模拟综合实验平台，进行模拟验证和工程应用研究。 4.项目技术特色和创新性 （1）针对反应与精馏强化过程，在传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调和工况偏移，导致集成优势难以充分发挥工程问题，项目提出将设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制、多目标多约束动态优化与传统基础控制相融合的动态协同调控新方法与分级优化理论，在反应与分离动态协同作用下实现工况的优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性。 （2）项目沿着学科交叉与融合方向，将化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术相结合，提出不同工况反应与精馏强化过程流程模拟、控制系统设计与集成优化理论相结合的一体化工程设计思想，并在常压反应与减压精馏集成的甲苯氯化反应精馏工业装置上进行工程应用研究，解决装置自动控制与平稳操作等实际控制问题，发挥强化过程高转化率/高选择性、低能耗的集成优势。

成果描述：本实用新型公开了基于电子信息技术的自动测试设备,包括第一壳体,所述第一壳体的顶部安装有第二壳体,且第一壳体和第二壳体为长方体结构,第一壳体和第二壳体的侧边之间安装有密封件,且密封件环绕在第一壳体和第二壳体之间,所述密封件的横截面呈E形,且密封件插接在第一壳体和第二壳体的侧边上,所述第二壳体的顶部安装有温度计,且温度计的探针插入第二壳体的内部,第二壳体的顶部嵌装有显示屏和键盘,第一壳体的底部插接有散热翅片,且散热翅片插入第一壳体的内部,所述散热翅片的侧边设有通孔,且通孔位于第一壳体的外部。本实用新型散热效果好,同时避免了由灰尘和湿气带来的干扰,测试更加准确,提高了元器件的寿命。市场前景分析：本实用新型散热效果好,同时避免了由灰尘和湿气带来的干扰,测试更加准确,提高了元器件的寿命。与同类成果相比的优势分析：国内领先

本技术来源于国家 863 主题课题“相贯曲线自动焊接数控装备技术与应用示 范”（编号：2012AA041307）。 相贯曲线的焊接问题在核电装备、电站锅炉、造船、压力容器、油气输送、 供水供暖等行业广泛存在。常见的管-管相贯曲线有垂直正交、斜交、偏心交等 多种相关形式，此外，还存在非管-管相贯形式，如：球-管相贯、弧形管-直管 相贯、椭球-管相贯、锥-管相贯等。常见相贯曲线的自动切割装备技术已经得 到突破并推广应用，但相贯曲线自动焊接装备关键技术仍有待突破，目前国内 外仍广泛采用手工焊接方式，焊接质量和效率远不能满足要求。大型、关键核 心部件，采用手工焊接，不但工作量大，而且对焊工的技能、体能及责任心均 有很高的要求，焊接难度很大，焊接质量很难保证。研究基于数控技术的空间 相贯曲线自动焊接装备技术是解决重点行业关键核心部件高质高效焊接迫切需 求的有效途径。 针对相贯曲线自动焊接/切割技术的应用需求，开发了相贯曲线自动切割/焊 接一体化数控装备技术，研发了 6 轴联动样机，进行了切割/焊接实验并进行了 应用示范，证明了课题技术的先进性和装备设计的合理性，具有广阔的应用前 景。该装备技术属国内外首创，已申请发明专利 5 项，软件著作权 2 项。

研发阶段/n基于机器视觉技术的干香菇等级自动分选系统与设备 技术简介：　　香菇生长过程中，在适宜的温度、湿度、光照、风速和温差条件下，表皮细胞与肉质细胞分裂不同步，生长速度过快的肉质细胞胀破表皮细胞，使菌盖龟裂形成褐白相间、菊花状的花纹，因而形成花菇。香菇可分为天白花菇、白花菇、茶花菇及光面菇。其中以天白花菇价值最高，与普通光面菇相比，价格可相差5-8倍。　　我国是香菇生产大国，香菇分级加工属于劳动密集型环节，长期以来依靠人工肉眼进行香菇颜色、形状、厚薄分级及破损、畸形、霉变香菇分级。

基于卫星定位的农业机械自动导航作业技术的系统。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 农业机械自动导航作业技术是智能农机装备的核心技术，可显著提高劳动生产率、资源利用率和土地产出率。项目团队从2004年起，在国内率先开展了基于卫星定位的农业机械自动导航作业技术的系统研究，突破了十项关键技术，取得了三大创新成果：1．突破了复杂农田环境下农机自动导航作业高精度定位和姿态检测技术；2．创新提出全区域覆盖作业路径规划方法、路径跟踪复合控制算法、自动避障和主从导航控制技术，提高了农机导航精度、作业质量和作业效率；3．创制了具有自主知识产权的农机自动导航作业线控装置和农机北斗自动导航产品。 在新疆等十省区累计推广农机自动导航作业产品2679套，已获授权发明专利17件，制定技术标准1件，发表学术论文46篇（SCI/EI 33篇）。培养博士9人和硕士17人，博士后2人，其中1人获2008年全国优秀博士学位论文奖。项目成果总体达到了国际先进水平，其中水田自动导航作业和主从导航作业居国际领先水平，打破了国外技术垄断，保障了我国农机导航装备的自主安全可控，引领了我国农机导航技术的创新发展，为我国智慧农业提供了重要支撑。 该成果荣获2020年度国家科技进步奖二等奖。

 本技术涉及一种轮式车辆惯导系统的自动标定、运动对准即自主定位方法，即如何在不借助参考路标点和其他外部传感器如GPS的条件下，实现实际路况下的惯导系统与车体间安装关系和里程计标度因数的自动标定，以及车辆行驶中的惯导系统运动对准与自主定位，抑制环境因素对里程计辅助效果的影响，提升陆用车辆导航系统的自主性、快速性、可维护性、环境适应性和精度指标。 惯性/里程计组合导航系统通常采用两种组合方式：航迹推算方式和反馈组合方式。航迹推算方式是一种简单的次优组合，它以惯性导航系统提供姿态基准，以里程计提供行程增量并在参考坐标系中投影累加得到当前位置；反馈组合方式则将里程计输出作为惯导系统的独立外部观测，反馈校正惯导系统的导航参数误差以及部分惯性器件误差，同时利用惯导系统的短期稳定性修正里程计标度因数误差。下表给出了两种组合方式的优缺点对比。反馈组合方式具有航迹推算方式所不具有的很多潜在优势，如在信息空间配准的前提下，反馈组合方式能够抑制环境因素对惯性器件精度和里程计精度的影响，如不依赖外部路标点实现惯性器件误差和里程计标度因数误差的自我修正，并缓解车轮的短时打滑问题等。

项目背景：大型工业软件是我国迈向制造强国的战略支 撑，实现智能制造的核心技术载体。欧美发达国家将“掌握 最先进的大型工业软件的核心技术”视为“持续掌控全球工 业产业布局主导权”的必要条件。《国民经济和社会发展第 十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》指出，要“加强 工业软件研发应用”。典型的大型工业软件 CAD 是提高我国 制造业核心竞争力，保证国家制造业战略安全所必须的关键 技术，但目前市场基本被国外产品垄断，核心技术受制于人。 发展我国自主可控的 CAD 软件，打破卡脖子局面势在必行。 面向行业的 CAD 软件是当前的发展趋势。在化工设备的 CAD 设计环节，其主流的技术已经逐渐从二维模型设计到三维模 型设计演进。但在化工设备的制造环节，仍然以二维工程图 作为唯一参考。由于诸多原因，通过软件自动将三维模型自 动生成二维工程图成为解决问题的较优解。二维工程图自动 生成是 CAD 行业世界性难题，国内外尚无一款软件完整实现 该功能。为了攻克 CAD 工业软件卡脖子战略性技术，提升国 产工业 CAD 软件的竞争力，大幅度提高化工设计的设计效率， 寻求合作以研制出具有自主知识产权的、符合化工静设备设 计要求的二维工程图自动生成关键技术。 所需技术需求简要描述：针对公司前期设计的三维模型 文件，自动创建二维工程图，满足以下关键技术需求：1.能 够覆盖 90%以上的静设备类型；2.设计架构可扩展，可以通过配置或者类似插件形式扩展的新的设备类型；3.支持的自 动出图内容包括图幅、视图、文表、节点图、管口方位图等； 4.支持的文表包括标题栏、明细栏、管口表、管口明细表、 技术特性标和零件参数表等，文表内容准确率 100%；5.支持 的视图元素包括投影视图、自动标注、管口引线、零件序号 引线等；视图表达正确、清晰、无歧义、符合行业习惯；6. 支持的图幅种类有装配图、零件图、部件图、管口方位图； 7.支持整套设备图纸自动布局，包括图幅的选择、图纸拼接、 图面内元素的自动布局等；8.尺寸正确率 100%，核心尺寸缺 失率 0%，整体尺寸缺失率<5%；9.图面美观，符合行业规范， 图纸完成度>90%；10.支持常见的图面布局形式，视图比例 恰当，各图面元素间结构关系合理，整体布局紧凑、美观。 可提供若干布局方案供选择。  对技术提供方的要求:1.具有化工设计行业知识和经 验，承担过石油化工相关项目。2.熟悉 CAD 软件的相关开发。 3.具有工学博士学位或高级职称，技术方案成熟可靠稳定有 创新思维。 

采用独立一体化模式，将各种控制实验专用测量仪器集成在实验箱中，一个实验箱就能支持自动控制原理的全部实验，测量分析手段全面升级，全新信号源，升级控制计算机及其接口电路，更加符合现代主流系统应用的需求。

 YJ-2102H全自动膏药软化点测定仪 YJ-2102H全自动膏药软化点测定仪是根据中华人民共和国药典标准2020年版四部通则2102膏药软化点测定法的要求，测定膏药在规定条件下受热软化时的温度情况，膏药因受热下坠25mm时的温度，用于检测膏药的老嫩程度，并可间接反映膏药的黏性。该仪器适用于可以满足各个膏药生产厂家、药检所以及相关单位使用。 一、主要技术特点 1、采用电脑智能控制、激光自动检测、液晶触摸屏人机界面、丝杠步进电机升降等技术，具有升温线性，浴液搅拌均匀，自动完成试样检测等特点。是一款自动化程度高、测试快捷方便、测试结果准确可靠的膏药软化点测定仪器。 2、仪器通过加热管溶液介质和膏药加热，通过磁力搅拌器搅拌使烧杯内温度均匀，控制器采用插补算法控制输出，使介质按照1.0-1.5℃/分钟线性上升。试验环内的膏药在升温过程中开始慢慢软化，当达到软化温度点时，试样环内的膏药在钢球重力作用下呈水滴状缓慢下降，当两个试样环内的膏药下降接触到下挡板时的温度平均值即为膏药软化点温度。 3、仪器主要由机箱支架、触摸屏人机界面、丝杠升降系统、加热升温调节系统、激光检测系统、磁力搅拌系统等部分组成。 4、为方便试验操作和组件在烧杯内的平稳升降，设计了一款试验平台，试验组件悬挂定位在试验平台上，通过丝杠驱动试验平台及试验组件平稳下降并定位精准，实现对射激光的光柱柱贴近下挡板的上侧面。 5、试验过程有动画模拟显示，触摸操作，人机交互界面，更直观，更方便。 6、温度控制采用斜率插补算法，精准升温，程序控制，实时控温。 7、分体式磁力搅拌采用无极调速，温度更加均匀。 8、激光对射自动检测判断样品下落，抗干扰能力强，反应灵敏度高。 二、主要技术指标和参数   1、测量范围 A.试样软化点在80℃以下者，5℃～80℃（蒸馏水）。 B.试样软化点在80℃以上者，32℃～162℃（甘油）。 2、温度分辨率:0.1℃（偏差可修正）。 3、加热管功率:700W。 4、升温斜率:升温速率稳定在1.0-1.5℃/min。 5、烧杯尺寸:直径110mm，高度130mm。 6、测量样品数:同时测量2个试样。 7、搅拌器 :磁力搅拌，搅拌速度连续可调。 8、试验结果处理 200组数据存储。 9、存储的数据可液晶调取显示，也可U盘转存查看(.csv文件)。 10、可选配微型打印机打印结果。 11、通讯接口 RS-485通讯接口，ModBus协议。 12、外形尺寸 390mm×300mm×575mm（长×宽×高）。 13、工作电源 220±10%VAC/50Hz。 14、整机功率 最大800W。 15、整机净重 12.0Kg。 16、使用环境： A.温度：15℃～35℃且相对稳定，无明显空气对流现象； B.湿度：≤85％；