化工智能制造技术专业怎么样_就业方向_主要学什么

高考 填报志愿 时，化工智能制造技术 专业怎么样 、 就业方向 有哪些、主要学什么是广大考生和家长朋友们十分关心的问题，以下是相关介绍，希望对大家有所帮助。

1、培养目标

本专业培养德智体美劳全面发展，掌握扎实的科学文化基础和化学基础、自动化技术、化工生产工艺智能控制与运行等知识，具备化工智能生产与管理、大数据系统运维等能力，具有工匠精神和信息素养，能够从事化工生产控制、工艺运行和生产管理、大数据系统运维和管理等 工作 的高素质技术技能人才。

2、 就业 方向

面向化工产品生产工艺人员、化工生产工程技术人员、智能制造工程技术人员等职业，化工生产控制、技术与生产管理、大数据系统运维和管理等岗位（群）。

3、主要专业能力要求

具有使用智能制造系统、 *** 作智能制造设备进行化工生产控制的能力；

具有利用智能制造系统进行生产管理的能力；

具有对智能制造系统及软硬件进行日常维护及监控，保证其平稳运行的能力；

具有利用大数据分析结果，周期性评估化工生产全过程，协助发现生产技术问题，进行安全隐患整改的能力；

具有进行数据分析、挖掘，优化工艺指标，实现优质低耗生产的能力；

具有选择智能制造系统、功能开发，协助实施与验证的能力；

具有开展化工生产岗位安全、环保、经济和清洁生产的能力；

具有化工生产专业领域相关标准、法律法规的查询、理解和执行能力；

具有探究 学习 、终身学习和可持续发展的能力。

4、主要专业课程与 实习 实训

专业基础课程：基础化学、物理化学、化工制图、化工HSE与清洁生产、过程控制技术、 计算机 网络技术、数据库应用基础、Python编程 语言 。

专业核心课程：化工单元生产技术、化工生产技术、化工安全与环保技术、化工自动化技术、大数据平台运维、大数据分析及应用、化工智能化应用技术。

实习实训：对接真实职业场景或工作情境，在校内外进行化工单元 *** 作、化工自动控制、大数据技术、物联网技术、化工智能制造（仿真）等实训。在化工智能制造生产企业、化工智能制造仿真工厂等单位进行岗位实习。

5、职业类 证书 举例

职业技能等级证 书 ：化工精馏安全控制、化工危险与可 *** 作性（HAZOP）分析、大数据分析与应用

6、接续专业举例

接续高职本科专业举例：化工智能制造工程技术、应用化工技术、现代精细化工技术

接续普通本科专业举例：化学工程与工艺、能源化学工程

数字化工厂是指利用数字技术和物联网技术，对生产流程、产品生命周期和供应链进行全面的数字化和智能化管理的工厂。数字化工厂的优势在于提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量、缩短产品上市时间等方面，适合以下类型的企业：

高技术含量的制造企业：高技术含量的制造企业往往需要采用先进的设备和技术进行生产，数字化工厂可以通过数字化技术和物联网技术，实现生产流程的自动化和数字化，提高生产效率和生产质量。

大规模生产型企业：大规模生产型企业需要处理大量的数据和信息，数字化工厂可以通过数字化和智能化管理，实现对生产流程和供应链的实时监控和管理，从而提高生产效率和管理水平。

高定制化的制造企业：高定制化的制造企业需要根据客户需求进行快速生产和交付，数字化工厂可以通过数字化技术和智能化管理，实现生产流程的灵活性和可控性，从而满足客户的多样化需求。

多地生产型企业：多地生产型企业需要对多个生产基地进行统一的管理和协调，数字化工厂可以通过数字化技术和物联网技术，实现对多个生产基地的实时监控和管理，从而提高生产效率和管理水平。

高资本密集型企业：高资本密集型企业需要投入大量的资本进行生产，数字化工厂可以通过数字化和智能化管理，实现生产流程的自动化和数字化，从而降低生产成本和提高生产效率。

综上所述，数字化工厂适合高技术含量的制造企业、大规模生产型企业、高定制化的制造企业、多地生产型企业和高资本密集型企业等。数字化工厂可以提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量、缩短产品上市时间等方面的优势，有助于企业提高竞争力和市场份额。

现代化工：在现代化生产和现代化新科学的长期发展下的化工行业；
绿色化工：高效、洁源，对环境无害，从始至终实现“绿色”生产，对空气、水等不产生危害；
智慧化工：利用现代技术，实现化工厂的设备智能化、生产高效化、安全监测预警等，例如我们用令容网络的物联网技术实现化工园区智慧化，也属于智慧化工的一部分。

对于化工园区管理者来说，频繁发生危化品重大风险事故，是严峻的挑战，而信息化正是解决这些问题有效的技术手段之一。锋物科技的智慧园区解决方案已经比较成熟，并应用于多个化工园区项目，想做智慧化园区的可以参考与借鉴。
化工园区是危险化学品生产、使用、储存、运输等集中的区域且数量众多，监测预警难度大，化工园区的管理方式目前存在很多常见的问题，比如过于粗放，信息化建设单一，园区防控管理业务应用不足；还有应急资源、救援力量不能共享、缺乏与救援指挥系统协调等。
锋物科技采用先进的SaaS平台、IoT云、AI智慧安防系统技术，实现了工业园区空间智慧化、企业智慧化、社群智慧化、产业智慧化，实现了对智慧环保系统基于物联网感知和大数据分析，建设综合监测监控一体化平台，将原有的分散的环境监测数据纳入统一的数据中心，实现环境保护的智慧化管理与服务。
同时锋物科技通过人脸识别、智能分析、电子围栏、多系统联动等新技术应用，对园区关键卡口、厂区周界，建筑物的关键区域（危化品存储、重要设施等）进行全方位管控，实现全态感知，全域监控。端到端识别助力园区在第一时间、第一现场发现问题解决问题。不忘初心坚持原则。

建设数字化工厂的资金来源，一方面是投资者投资，另一方面有政府补贴。
数字化工厂（Digitalfactory）是指以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。同时也是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。
数字化本身其实就是智能的一部分，是一个入口；而智能工厂是在数字化工厂的基础上附加了物联网技术和各种智能系统等新兴技术于一体，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预。数字化工厂是智能工厂的落脚点，而智能工厂又是工业40的基础和落脚点。只有实现了数字化工厂，才有可能实现工业40。

工业40是由德国提出的，在2020年建成智慧工业模式，利用人工智能等技术建造智慧化工厂。互联网+指的是将互联网应用于各种产业中，利用互联网进行各种商业活动。通俗的理解就是要用到互联网，例如互联网金融，便是利用互联网这种基础，开展各种金融活动。云计算是高性能计算的一种，可以说是高性能计算发展的最新最高境界，综合了其他各种高性能计算模式，为大数据的发展提供了有力支持。

大数据，通俗的理解便是具有5v特性的数据。但是有一点需要强调，大数据不仅仅是指数据量大，而且更要强调数据的全面性，也就是说对某一类问题尽可能全面的数据。对这种全面的数据进行分析，更能得出可靠结论。

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聚羧酸减水剂生产控制系统的工业物联网框架设计与实现

严海蓉1，王子明2
（1北京慧物科联科技有限公司，北京 100124，2北京工业大学，北京 100124）

摘要：工业物联网既提供了在生产过程中获取并控制聚羧酸减水剂生产设备的信息的方式，也提供了基本的网络架构，方便系统集成和扩展。该框架在分析了聚羧酸减水剂生产流程的基础上被划分为设备控制层、通讯层和应用服务层。根据实际应用需求，描述了工业物联网架构可以方便接入设备，贴近工艺完成软件，并让机器具有智能。企业应用案例表明该系统能够有效地实现生产状态跟踪监测和生产设备自动控制的目标，对进一步研究工业物联网技术和解决方案具有一定的参考价值。
关键词：工业物联网；自动化控制系统；聚羧酸减水剂生产设备
中图分类号：TP273 文献标识码：A

Theindustrial IOT design of automatic control system for polycarboxylate superplasticizer
YAN Hairong1, Wang Ziming2
（1．Beijing Sophtek Corp，2 Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）

0引言
原来的聚羧酸减水剂生产自动化控制不能充分满足生产工艺要求，存在的主要问题是：
1） 新设备接入非常困难；
2） 同类不同厂家设备不方便更换；
3） 匀速滴加过程中不能达到理想的控制速度，传统PID算法波动较大，常需要人工手动干预；
4） 温度控制需要人工参与控制，无法完成全自动；
电话 扣扣53O934955
工业物联网是工业40的支撑框架。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。它的发展离不开应用，面向工业自动化的工业互联网技术是物联网的关键组成部分[1]。工业物联网通过将具有感知能力的智能终端、无处不在的移动计算模式、泛在的移动网络通信方式应用到工业生产的各个环节，提高制造效率，把握产品质量，降低成本，减少污染，从而将传统工业提升到智能工业的新阶段[2]。
工业物联网框架中，整个系统具有强大的数据服务器，能够进行大数据的计算。在数据量足够的时候能够利用网络智能来帮助企业进行决策、配方优化和自动的设备维护等。
整个控制系统具有分布式智能能力。整个系统中，可以把数据都送到中控部分来完成；也可以将一些需要及时处理的，如温度控制等，直接由现场控制来完成。系统通常分为中央控制单元和分布的现场控制单元，中央控制单元由工业控制计算机充当，现场控制单元则由高可靠、抗干扰的工业级微控制器和与当前控制需求相配套的附加电路模块组成。依托微控制器的实时处理能力可以完成对现场生产进行实时调节控制，并且通过总线实现现场控制单元与中央控制单元进行数据交互，使生产过程表现出整体性、协调性，从而优化生产工艺、提高生成效率。
系统通过总线把各个独立的控制模块组织成在一起。控制模块的独立性，使得系统中各个分布的控制模块检修、升级、数量扩充都很方便，也为在生产规模扩大时控制系统扩充预留了接口。
因此工业物联网框架才能彻底解决传统控制的一些问题，真正贴合聚羧酸减水剂生产工艺。
1 系统概要设计
根据聚羧酸减水剂的生产过程，可以将聚羧酸减水剂自动化控制系统分为设备控制层、通讯层和应用服务层，系统框架如图1所示。
图1 系统框架图
图1中，应用服务层主要实现对生产过程中实时数据和生产状态的跟踪监测和管理，同时提供各种应用UI接口，用户可以通过使用计算机、手机等手持设备登录客户端来访问或获取所需要的数据或信息等，从而实现物联网的厂内处处可访问。一旦将企业网络与公共网络连接，用户登录后就可以实现生产数据随处可访问。
应用服务层中还包括有控制逻辑层，控制逻辑层通过与 *** 作人员进行交互，并且汇集、分析、存储和处理生产过程中的实时数据和生产状态，实现生产过程的逻辑控制。
通讯层主要实现设备控制层、控制逻辑层和应用服务层之间的可靠传输。
设备控制层主要实现原始数据的采集与分析、数据和状态的上传、控制指令的接收等。嵌入式控制器内的智能逻辑将和聚羧酸减水剂生产各工序要求的生产工艺（加料、滴加、温度调节、pH调节）等紧密贴合，并与控制逻辑层相互通讯完成所要求的工艺精密控制。
整个系统采用划分层次的设计思路使得系统具有很好的可移植性，各种传感器可以灵活的接入系统。这样新系统的总体实现或者旧系统的扩展可以采用“搭积木”的方式完成构建。

2 系统详细设计
根据以上设计的系统工业物联网框架和体系结构，本研究将以北京某公司的具体项目为例，详细介绍该系统的设计和应用过程。
21设备接入示例
基于工业物联网架构的设计，可以很容易的接入各种设备。比如如图2所示的聚羧酸减水剂自动化控制系统接入了一个服务器、一个 *** 作员站、若干显示器、2个控制站，若干现场设备和用户手机。
图2基于工业物联网架构的设备接入实例
服务器负责存储生产数据，包括生产 *** 作日志和生产过程数据，便于生成台帐和报表。也可以与各种财务、资产管理软件连接。同时，负责承载起局域网与大网络的连接工作。
*** 作员站上运行的软件，方便 *** 作员在中控室来 *** 作现场各种阀门、电机等开停，从而按照工艺过程完成生产。
控制站自动获得 *** 作员 *** 作命令来控制现场设备，比如阀门等，同时也自动从现场设备获取各种状态，比如称重数据等传给控制室控制机器。
现场设备是包括传感器和各类执行器，比如秤、阀门等自动工作。
图中的手机设备是为了表示出工业物联网框架可以任意接入设备的特性。比如，在该框架下，巡视人员可以通过手机进行接入，完整现场紧急控制一些阀门的开或者是关。经理等就可以通过手机来查看每天生产数据。
同时，对于不同厂家的同类设备，该工业物联网框架也有较好的兼容能力。
22贴合工艺的软件设计
软件包括生产线管理软件和工业现场控制软件。生产线管理软件工作于生产管理计算机，主要实现工艺管理、配方管理；通过网络，根据权限，可调出 *** 作人员的现场 *** 作记录，完成对现场的远程管理。工业现场控制软件工作于车间级服务器中，主要通过与工艺以及现场布置相同的画面显示，使得 *** 作人员便于 *** 作，以实现现场设备仪表信号的采集、处理，配方管理和现场数据实时界面显示和控制等功能。
图3 聚羧酸合成控制生产工艺示意图

根据实际生产过程和自动化控制系统的特点，当前聚羧酸生产过程分大单体预化过程、 A、B料预混过程、A、B料计量罐加料过程、碱计量罐加料过程、A、B料滴加过程、反应釜搅拌控制过程、反应釜温度控制过程，针对不同的过程，分别实现其控制目标，从而达到完整生产过程的控制。
下面以工艺中的A、B料计量罐滴加控制为例来说明软件设计功能。
首先控制系统为用户提供友好的A、B滴加控制对话框，方便用户可视化 *** 作。用户可以选择采用以前输入的备用方案进行控制，也可以选择自己新输入方案进行空控制。总之都能够根据配方在规定的时间内，将指定质量的物料匀速加入到对应的反应釜中。
图4 启动已存备用方案滴加
图5 启动自定义方案采用三阶段定量滴加示例

其次控制系统采用分段式匀速滴加模式（图5），启动滴加时，控制系统计算出三个阶段分别的预期流速。控制系统实时读取当前计量罐的质量，并根据当前时间，计算出实时流速。控制系统根据实时流速和预期流速的差值，控制调节阀的开启度，从而控制滴加速度。
图6 滴加控制效果示意图（多阶段不同流速）

最后，显示出实时滴加工作界面（图6），工作工作误差一般不大于1%。
23机器学习的智能能力
原来控制系统由于没有采用物联网框架，数据存储量不充分，从而无法让机器自主学习。各种设备常常需要人来手工调整，设定最高最低值；控制过程需要人工进行干预，来辅助机器完成自动控制。
而现有的工业物联网架构，拥有了专门的数据服务器，从而可以存储较大量的数据。而对于这些数据进行分析而产生的机器智能不可小觑。
比如，以前温度控制时，只能根据人工经验设定一个固定的值。反应釜的材质、容量、夹套、搅拌电机、搅拌桨叶等设备本身因素会影响调温结果。
而往往由于冬夏的自来水、室内温度、物料温度、反应剧烈程度等也会影响调温结果。因此在控制系统安装后要进行长时间的人工参与测试来努力找到一个合适的最大最小值。而测试时间毕竟短，这个值一旦这个值固定后，后续生产时就无法轻易改变，为此生产 *** 作员常需要来观测这个温度控制过程并且来参与控制，否则很难达到理想的控制效果。
再比如对于滴加控制的PID算法，往往由设计者人为给定一个PID参数，也无法完全适应实际设备磨损等情况。
而基于工业物联网架构的控制时，可以在服务器端运行一个智能控件，由它来自动学习历史调温或者滴加流速的变化情况，不断训练软件，让软件重新找到合适的上下调节阈值，这样才可以真正达到完全自动化。整个系统拥有了自己不断学习的机器智能。

3 系统测试结果
基于工业物联网的聚羧酸减水剂自动化控制系统在设计和开发完成后，在北京某工厂的实际生产线上投入使用。目前，该系统运行安全、稳定，大部分功能已经实现，达到了预期的效果。
在系统正式投入使用后，对系统的工业现场控制软件、生产线管理软件和嵌入式控制器进行了长时间的测试。针对实现过程中遇到的问题做了大量的调试工作。下面以实现滴加A料为例对系统的测试进行描述。
*** 作人员在控制室通过点击用户 *** 作界面的A料滴加阀门按钮进行滴加参数的配置，如图7所示。 *** 作人员需要输入的参数为滴加质量和滴加时间，同时系统也支持分阶段滴加。在点击开始滴加按钮后，服务器会向嵌入式控制器发送滴加A料指令。
图7 滴加A料配置界面
嵌入式控制器在接收到服务器下发的滴加A料指令后，会进行自动化控制，实现A料的滴加 *** 作，具体效果如图8所示。
图8 5个反应釜同时进行A料滴加曲线示意图
图8中5条不同颜色的线分别表示5个不同计量罐的A料滴加曲线，系统支持多个计量罐同时进行滴加 *** 作。左侧上升的直线表示向计量罐加入A料的过程，系统支持多个计量罐同时加料，质量控制精确，定量加料的误差在01%以内。右侧下降的曲线表示滴加A料过程，曲线的斜率即为速度。由图可知，系统基本上能够实现匀速滴加A料过程，同时，系统也支持连续4小时的滴加 *** 作，时间误差在1分钟左右。
基于工业物联网的聚羧酸减水剂自动化控制系统投入运行后，提高了聚羧酸减水剂的产品质量，提高了工艺生产的自动化程度，大大减轻了 *** 作人员的劳动强度，提高了企业的竞争力。
4 结束语
本研究基于工业物联网架构设计的聚羧酸减水剂自动化控制系统对聚羧酸减水剂生产过程可以进行高效的跟踪管理，在实际应用中具有重要作用。它使聚羧酸减水剂生产设备具备了一定的数据感知、处理和通信能力，从而为企业制定更好的工艺流程提空帮助。同时，它也促使聚羧酸减水剂生产管理过程更加科学和精细化。该系统的成功开发设计为工业物联网在化工行业的推广打下了基础，做出了积极地探索。

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总体来说智能工业软件化工行业应用分为三个应用版块，设计工程、生产运营和绩效与优化，比如AVEVA™ E3D 三维协同设计平台，能通过平板电脑或移动设备访问 3D 设计以审核和批准模型更新，在生产环节， AVEVA Unified Learning通过云访问大量培训和模拟应用程序组合。打造了协调一致的员工学习体验，将现成的选项与量身定制的解决方案相结合。而在绩效与优化环节，PI System™借助可信的高质量运营数据实现数字化转型。从边缘到云端，实时收集、增强、传输和共享数据。利用工业物联网技术支持新的商机，可以去上百度看看。

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