我國建材工業(yè)早在50年代就以水泥工業(yè)為起點(diǎn)開始自動(dòng)化的研究開發(fā)與應(yīng)用， 主要是參數(shù)檢測和單回路調(diào)節(jié)，70年代進(jìn)行模擬和數(shù)字計(jì)算機(jī)的應(yīng)用研究，80年 代以來，建材工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展速度較快，除了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用外，分析檢測儀器和 裝備也取得了較大的進(jìn)展，另外，自動(dòng)化作為建材工業(yè)引進(jìn)技術(shù)和裝備的重要內(nèi) 容之一，使得我國建材工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平與世界的差距迅速縮小，但整體來講， 與發(fā)達(dá)國家相比仍存在相當(dāng)?shù)木嚯x。
我國建材工業(yè)自動(dòng)化的現(xiàn)狀
目前，我國建材工業(yè)主要生產(chǎn)領(lǐng)域中，自動(dòng)化系統(tǒng)或裝備的配備及應(yīng)用已較 為普遍，但裝備水平和應(yīng)用效果參差不齊。
1?自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件裝備水平
各種類型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用較為普遍。大、中型水泥廠和大多數(shù)機(jī)立窯水 泥廠都裝備了生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)，至少是生料配料自動(dòng)控制系統(tǒng)。其中，日產(chǎn) 1000噸以上（包括部分日產(chǎn)700噸）新型干法生產(chǎn)線大多采用計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)（D CS）；約70％的浮法玻璃生產(chǎn)線采用DCS；建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)除引進(jìn)的生產(chǎn)線外，自 動(dòng)化水平較為落后，對于引進(jìn)的生產(chǎn)線或近幾年新建的生產(chǎn)線，一般在制坯過程采 用可編程控制器（PLC），窯爐采用小型DCS；新型建材中的石膏板生產(chǎn)線也采用DCS； 玻璃纖維生產(chǎn)中，除新近引進(jìn)的池窯拉絲生產(chǎn)線采用小型DCS、IPC、PLC外，大部 分還處于單片機(jī)、甚至單板機(jī)的水平。從整個(gè)建材行業(yè)來看，盡管硬件配備水平的 高低差別較大，但就好的而言，與國際上的差距并不太大。國際上一些主流系統(tǒng)或 設(shè)備在我國建材工業(yè)中都有應(yīng)用，如：BAILEY公司的N—90系統(tǒng)和ABB公司的MASTER 系統(tǒng)、HONEYWELL公司的MICRO TDC—3000系統(tǒng)、FOXBORO公司的I／A系統(tǒng)等。
2?分析檢測儀器裝備
計(jì)量和檢測是實(shí)現(xiàn)有效的自動(dòng)控制的基礎(chǔ)，我國建材行業(yè)引進(jìn)或自行開發(fā)了一 系列分析檢測儀器和計(jì)量裝置，并在建材工業(yè)自動(dòng)化中發(fā)揮了重要作用�，F(xiàn)在應(yīng)用 比較普遍的分析儀器主要有：多元素物料成分分析儀、在線／離線鈣鐵分析儀、煙 氣成分分析儀、中子測水儀、發(fā)熱量分析儀等。檢測儀器主要有：全自動(dòng)壓力試驗(yàn) 機(jī)、精密測長儀、比表面積分析儀、回轉(zhuǎn)窯酮體測溫儀、比色高溫計(jì)、磨機(jī)負(fù)荷電 耳、在線玻璃缺陷檢測儀等。計(jì)量裝置主要包括：各種料位計(jì)、大口徑氣體流量計(jì)、 皮帶秤、失重秤、圓盤秤、絞刀秤、核子秤等。
3?控制方法、軟件及應(yīng)用
控制方法和軟件是自動(dòng)化的靈魂。目前，在水泥回轉(zhuǎn)窯、機(jī)立窯上開始采用模 糊邏輯控制，專家控制系統(tǒng)和自適應(yīng)預(yù)測控制也開始進(jìn)行試驗(yàn)，在個(gè)別玻璃廠和水 泥廠已開始探索和試用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）。但總體來講，我國在這方面與 國際先進(jìn)水平差距還比較大。自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用大多數(shù)還停留在設(shè)備啟停的順序 控制、工藝參數(shù)的自動(dòng)檢測、CRT畫面顯示、報(bào)警、記錄、報(bào)表打印及信息儲(chǔ)存上， 許多重要工藝環(huán)節(jié)的自動(dòng)調(diào)節(jié)并未真正投入運(yùn)行，尚未充分發(fā)揮自動(dòng)化的綜合控制 作用。
存在的主要問題
經(jīng)過近20年的努力，我國建材工業(yè)自動(dòng)化有了重大進(jìn)步，但從現(xiàn)狀看，仍存在 許多不可忽視的問題。主要表現(xiàn)在： 1?重裝備、輕應(yīng)用，總體投運(yùn)率不高 隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展以 及建材工業(yè)自身技術(shù)水平的提高和新技術(shù)、新工藝的不斷出現(xiàn)和推廣應(yīng)用，對自動(dòng) 化的需求越來越強(qiáng)烈、要求也越來越高，自動(dòng)化已經(jīng)受到普遍重視，并被擺在重要 地位，對自動(dòng)化的投資也逐漸加大，以日產(chǎn)1000噸水泥生產(chǎn)線為例，用于自動(dòng)化的 投資（不包括強(qiáng)電部分）大約占到總投資的5％，可達(dá)1200萬元左右。 但是，對于自 動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，特別是與生產(chǎn)工藝密切結(jié)合的應(yīng)用，以及在應(yīng)用中不斷開發(fā)和 提高卻重視不足，甚至是根本不重視。
造成大部分自動(dòng)化系統(tǒng)沒有全面投入運(yùn)行， 作用不能充分發(fā)揮，有些甚至成為擺設(shè)或“展品”。自動(dòng)化在穩(wěn)定、優(yōu)化生產(chǎn)過程、 提高產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量方面的重要性并未充分體現(xiàn)出來。
2?重啟停、順控，輕穩(wěn)定調(diào)節(jié)
設(shè)備的啟停和運(yùn)行過程的順序控制只是自動(dòng) 控制系統(tǒng)強(qiáng)大功能的一部分， 它在20年前的建材工業(yè)中是自動(dòng)化的重要甚至是主 要內(nèi)容。在目前建材生產(chǎn)企業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中， 這部分功能一般都發(fā)揮和應(yīng)用 得比較好，也普遍受到重視，以至于往往使人誤認(rèn)為這就是自動(dòng)化， 而忽視了自 動(dòng)化更為重要的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)作用， 使得自動(dòng)控制系統(tǒng)中許多重要的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能 形同虛設(shè)。
3?重計(jì)算機(jī)，輕檢測裝備
我國建材工業(yè)的有關(guān)研究開發(fā)單位，對工業(yè)分析檢 測儀器和計(jì)量裝置的研制開發(fā)是比較重視的，在這方面推出許多適應(yīng)建材工業(yè)需求 的好產(chǎn)品，有些在國際上也屬于先進(jìn)水平，比如采用放射性同位素源的多元素分析 儀等，有些產(chǎn)品特色鮮明，對提高自動(dòng)控制效果有顯著作用且相對價(jià)格低廉，如在 線鈣鐵分析儀等。但是建材工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)作為用戶，往往只看重計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的配備， 寧愿多花一些錢配備復(fù)雜、高檔的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，許多自動(dòng)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)配備上 存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，造成資源浪費(fèi)；而不肯在分析檢測和計(jì)量裝置上給以必 要的投入，以至于自動(dòng)控制系統(tǒng)由于得不到被控參數(shù)和相關(guān)參數(shù)及時(shí)準(zhǔn)確的信息而 不能充分發(fā)揮作用。
4?重硬件、輕軟件
只注重硬件系統(tǒng)的先進(jìn)性而忽視軟件重要性的現(xiàn)象，不僅 在建材工業(yè)企業(yè)而且在研究開發(fā)單位都普遍存在。沒有好的軟件配套，再好的硬件 系統(tǒng)也發(fā)揮不了應(yīng)有的作用。其結(jié)果，一是導(dǎo)致用自動(dòng)控制系統(tǒng)簡單取代原有的儀 表繼電器系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的信息處理和分析能力并沒有得到利用；二是優(yōu)化控制 技術(shù)沒有得到充分的應(yīng)用，大多數(shù)建材生產(chǎn)企業(yè)只配置單獨(dú)的局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)控制軟 件，較好的情況也只是與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)建立點(diǎn)對點(diǎn)的通訊，傳遞少量的控制信 號(hào)，并沒有真正融為一體，實(shí)現(xiàn)信息共享和綜合優(yōu)化控制。
提高我國建材工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平的途徑與措施
計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展， 使得計(jì)算機(jī)具有了強(qiáng)大的處理能力和廣泛的適應(yīng)性， 已不再是制約建材工業(yè)自動(dòng)化水平的決定性因素。而建材工業(yè)本身的專用檢測計(jì)量 儀器、控制裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制方法和應(yīng)用能力則決定著建材工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)總 體水平。因此，必須從以下幾個(gè)方面著手開展21世紀(jì)的建材工業(yè)自動(dòng)化工作：
1?重視控制理論的研究及其在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
建材工業(yè)普遍存在多參數(shù)、長滯后、大容量的控制特性；高溫、高濕、高粉塵 的惡劣環(huán)境；建設(shè)投資大、利潤率低的經(jīng)濟(jì)條件。這些無不大大增加了自動(dòng)控制的 難度，相應(yīng)地，對控制理論和方法的要求也就越高越迫切。
控制理論和方法是充分利用參數(shù)檢測、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合能力并發(fā)揮 自動(dòng)化效果的關(guān)鍵。而在這方面，無論是縱向與國際先進(jìn)水平比，還是橫向與其他 行業(yè)比，差距都是比較大的。
國際上， 80年代丹麥的史密斯公司推出模糊邏輯控制水泥窯并商品化；英國 LINK MAN公司推出專家控制系統(tǒng)；最近，西班牙馬丁博士研制出自適應(yīng)預(yù)測控制 方法及軟件，在歐洲一些國家的水泥窯和磨機(jī)優(yōu)化控制中獲得應(yīng)用。這些我國都曾 引進(jìn)試驗(yàn)過，也曾經(jīng)或正在開發(fā)類似的控制軟件，但基本上都未取得成功。近年來 ，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制理論的研究和應(yīng)用在國際國內(nèi)頗為活躍，而我國建材工業(yè)自動(dòng)化 領(lǐng)域?qū)Υ松袩o太大反映。
2?加強(qiáng)建材工業(yè)用分析檢測儀器及裝備的研究開發(fā)
自動(dòng)化的基礎(chǔ)之一是分析檢測和計(jì)量技術(shù)，建材工業(yè)主要是粉狀物料在高溫條 件、燒結(jié)或熔融狀態(tài)下連續(xù)生產(chǎn)，給工藝參數(shù)的檢測、計(jì)量造成巨大困難。研究開 發(fā)適合建材工業(yè)自動(dòng)化需求的分析檢測和計(jì)量儀器及裝備顯得尤為重要。我國建材 工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域在這方面的工作是卓有成效的，研制開發(fā)的眾多專用儀器設(shè)備基本 上能夠滿足建材工業(yè)自動(dòng)化的要求，在物料成分的工業(yè)分析方面，與國外先進(jìn)水平 差距不大，而且一些成果很有自己的特色， 同位素X熒光分析我們有著一定的優(yōu)勢， 近幾年來國際上大量推廣并激烈競爭的小型X熒光光譜儀也進(jìn)入了我國市場， 但我 們已在進(jìn)行同類儀器的研究開發(fā)，并拿出了初步樣機(jī)。國際上近幾年來出現(xiàn)了分析 儀器一體化或功能集成化的趨勢，如美國ARL公司推出了集X熒光與X衍射于一身的 水泥分析儀，不僅可以分析各種水泥物料的成分，而且可以進(jìn)行游離氧化鈣含量的 分析；英國牛津公司推出了能量色散和波長色散合二為一的MDX熒光分析儀。我國 目前尚未開展此類工作。特別需要強(qiáng)調(diào)的是：在線檢測技術(shù)應(yīng)引起我們的高度重視， 在線檢測技術(shù)的突破，有可能在很大程度上改變建材生產(chǎn)企業(yè)的面貌。
3?通過自動(dòng)化降低投資
隨著自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，特別是一些重要參數(shù)在線分析檢測的實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化已 不再僅僅是對生產(chǎn)過程的控制方法和手段，而是真正成為全部工藝裝備中不可分割 的組成部分，可以通過自動(dòng)控制的有效作用，簡化或替代某些工藝裝備，從而大大 降低生產(chǎn)成本和建設(shè)投資。如中國建筑材料科學(xué)研究院研制生產(chǎn)的在線鈣鐵分析儀 雖然只能連續(xù)在線分析水泥生料中氧化鈣和三氧化二鐵的含量，但與多元素分析儀 或小型多道X熒光光譜儀聯(lián)合使用，卻能顯著提高均化系數(shù)，使得生料均化庫的簡 化成為可能。再如，美國MATRAX公司推出的中子活化在線物料成分分析儀，雖然售 價(jià)高達(dá)數(shù)十萬美元，卻可以替代預(yù)均化堆場并降低對均化設(shè)備的要求，從根本上解 決生料的配料和均化問題，從而大大降低生產(chǎn)線建設(shè)的總投資。
