自动化系统研究室--中国科学院沈阳自动化研究所

自动化系统研究室

发布时间：2009-10-13|【大中小】

中国科学院沈阳自动化研究所自动化系统研究室（简称五室）现有科研人员93人，高级科技人员23名，其中研究员7名，硕士生导师9名，博士生导师1名；科研一线人员以中、青年为主体，硕士学位以上占60%。

自动化系统研究室是以自动化及信息技术研究开发为主的研究室，下设五个事业部，即智能装备事业部、成套装备事业部、风电控制技术事业部、雷达应用技术事业部及信息技术事业部。国家863/CIMS系统集成技术实验室、辽宁省雷达系统研究与应用技术重点实验室、辽宁省制造业信息化发展中心等国家、省级机构设在本室。多年来自动化系统研究室承担并完成了多项国家、省市重大科研及工程项目，承接了大量的交钥匙工程，得到了用户的高度评价，为国家经济的发展做出了自己的贡献。

自动化系统研究室拥有先进的科研设施和电子设备，长期从事自动化技术与信息技术的研究与工程应用，造就了一批有丰富工程经验的科研队伍，综合实验室为研究开发提供了良好的试验平台。现已在过程控制、电气传动、自动化生产线、雷达信号处理、计算机应用、风电控制系统、制造执行系统（MES）、现代集成制造技术（CIMS）等领域取得了丰硕成果，出版专著/译著十余部，发表论文三百多篇（其中四十多篇被SCI/EI收录），多次获得国家级、科学院、省部级及市级的各种奖励。

主要研究及应用内容：

一、智能装备研究

面向烟草、石化、交通以及食品等行业的需求，从事智能化装备的研究与开发，提供全套自动化解决方案。为工业企业节能减排，提高自动化水平提供技术改造策略与应用；提供相关行业急需的检测控制装置，开展数据采集、分析、智能诊断等方面的研究与应用，形成智能化的产品。

二、成套装备研究

综合运用机电一体化技术，针对汽车、冶金、机床等制造企业的新需求及技术改造需要，提供成套装备生产线，提供相关的自动化系统研究开发与服务，形成自主知识产权的装备。

三、雷达应用技术研究

　　　研究方向包括雷达基础理论研究、雷达仿真技术研究、雷达应用技术研

究、软件化雷达信号数据处理系统技术研究，主要涉及智能交通、工业应用和国防军工等领域。

四、风电控制技术研究

　以风电控制系统核心技术自主创新，保障我国风电产业的可持续发展和安全为目的，开发包括风电控制系统硬件及软件算法，实现控制器及控制系统的国产化，提高风机发电效率和可靠性，构建我国自己的风电控制标准体系。

五、信息技术研究

从事企业信息化相关技术研究，为企业提供制造执行系统（MES）的咨询规划、高级排产与调度（APS）、设备故障诊断与产品质量诊断/控制/调整（SPCDA）方面的设计开发与运行平台及应用系统实施、培训等全方位服务和整体解决方案；形成自主知识产权的MES平台。

研究与应用简介

智能化装备

我所是中国烟草交易中心会员单位，烟草行业自动化控制系统的研制、生产工作由本室承担，主要从事中式卷烟卷、接、包、制丝生产线控制、数据采集及相关检测控制设备的研究开发。研制的烟机整机电控系统性能较之以往进口系统显著提高，一举取代了原机电气控制系统的同时更是打破了我国原机电控系统长期依赖进口的状态。

其中SASIB/6000型香烟包装机电控系统获得中国科学院科技进步二等奖、国家级新产品奖。

SUPER9/PA9型香烟卷接机组数字控制系统于2003年1月在许昌卷烟厂通过了国家烟草专卖局组织的技术鉴定，其生产速度可达7000支/分，各项技术指标均明显优于原机组，该机组中所应用到的交流伺服独立驱动技术、多轴伺服运动控制技术、多PLC多总线分布式控制等先进技术的应用，均属于烟草行业首次应用。该机组控制系统获得辽宁省科技进步二等奖及沈阳市科技进步二等奖。

英国PASSIM卷接机组改进型智能控制系统于2006年在青岛卷烟厂改造取得成功，投入生产运行后，系统性能稳定，该系统除应用到上述PLC技术、总线技术、交流伺服外，同时将DSP技术应用到烟支在线检测及控制系统中，整机控制及检测系统性能取得突破进步。

GDX1（8000）高速包装机组新型电控系统于1998年在长沙卷烟厂通过了国家烟草专卖局组织的技术鉴定，其技术水平为国内领先。沈阳自动化研究所烟机事业部推出的GDX1（8000）高速包装机组新型电控系统也是国内唯一通过国家烟草专卖局技术鉴定的产品。

德国PROTOS卷接机组改进型智能控制系统于2007年在红塔辽宁公司沈阳卷烟厂改造取得成功，得到了行业内的高度评价，控制系统技术水平又迈上一个新台阶。

2005年进行的德国KDF2滤棒成型机组提速改造，系统中应用大量应用交流伺服独立驱动及电子齿轮技术使得改造完毕的设备生产速度由原来的400米/分钟提高到500米/分钟，大大提高了设备的有效作业率，同时能耗、噪音等均有明显下降。

自主研制开发的一体化车道控制器、费额显示器、收费专用键盘、车道通行信号灯、雨棚信号灯、新型扭矩电机自动栏杆、手动封道栏杆、智能IC卡收发卡机、车辆光电分离器等、便携式收费机等多种收费系统专用设备，构建了沈阳自动化所独具特色的新型收费系统。

应用机器视觉和多传感器融合技术，实现对食品包装外观的多种缺陷质量检测，以及汽车变速箱生产线的缺陷检测。主要应用背景有：卷烟企业、双汇集团、上汽金杯汽车变速箱厂。

■ 嵌入式香烟条包外观在线视觉检测系统

针对条烟包装过程中出现的各种外观质量问题而研制的在线视觉检测系统。它安装在条烟装箱前，运用智能化的机器视觉技术，能够在线地对条烟外观的所有缺陷进行实时检测和剔除，这些缺陷包括，条烟包装的印刷和包装缺陷，透明纸、金拉线的包装缺陷等。

■　汽车变速箱装配质量视觉在线检测系统

系统说明：系统采用高分辨率数字相机，对装配线上的变速箱进行在线连续检测，采用专用LED光源系统和强大的基于PC的图像处理和分析软件，可有效检测变速箱相关的多种缺陷。

检测任务：汽车变速箱的涂胶质量检测和螺栓装配质量检测。

检测内容：

胶线的堆胶、断胶和过细，精度达到0.1mm；
螺栓的缺失和未拧到位。

成套装备系统

　　成套装备制造是制造业的核心组成部分，针对目前我国汽车产业的发展形势和现状，成套装备事业部将向汽车制造业、钢铁冶金等行业提供成套制造装备作为主攻方向。

　根据当前我国汽车变速箱制造企业普遍要求装配生产线具备高柔性、可重构、防错装、质量可控等特点，将生产线的物料配送及生产组织由计算机进行统一管理，在国内率先进行了全新装配线的研究和开发，目前已完成多项汽车变速箱装配生产线成套装备的制造项目。

主要工作业绩如下：　　　　　　　　　

（1）大同齿轮集团汽车变速箱装配生产线项目

（2）西安法士特公司汽车变速箱装配生产线项目

（3）衡阳轿车AMT自动变速器装配生产线项目

（4）保定长城轿车变速器装配生产线项目

（5）大型生产线电气控制系统改造

相继对鞍钢、青钢线材厂生产线的主轧电控系统进行了不停产技术改造，新系统采用计算机—PLC两级分布控制系统，由计算机根据工艺规则自动生成产品表，由四套1024点的PLC联网完成现场控制和主轧电机的在线级联调速，并对原分立元件的调节系统进行了技术改造。实践证明，新系统先进可靠，便于维护，提高了作业率和成材率，降低了工人劳动强度，解决了备品备件问题。该项目曾获1993年中科院科技进步一等奖，1996年国家科技进步一等奖。1996年完成了对一汽－大众总装链电气控制系统改造、对青钢第一线材厂夹送辊、吐丝机电气控制系统改造。于2000年和2002年又先后对青钢第一线材厂粗、精轧和中轧电气控制系统进行了改造。2004年又完成青钢第一小型轧钢厂中精轧电气控制系统改造和辽阳市轧钢厂棒材生产线电气控制系统的设计、制造、安装、调试。目前，已经形成了大型连续生产线电气控制系统的设计、施工、调试、维护和系统集成能力。

雷达技术研究

主要研究内容

1、雷达基础理论研究

　 ■新体制雷达系统理论研究

　　 ■雷达对抗理论研究

2、雷达仿真技术研究

　 ■雷达系统仿真仿真建模技术及标准化仿真软件平台研究

3、雷达应用技术研究

　 ■雷达在智能交通中的应用

　 ■雷达在工业和安防中的应用

　 ■雷达在无人机上的应用

4、软件化雷达信号数据处理系统软件化标准化技术研究

学术合作与交流

辽宁省雷达系统研究与应用技术重点实验室依托雷达技术事业部组建，国内多所重点高校及美国、加拿大等国的知名研究机构建立了良好的合作关系，并共同培养研究生。

应用简介

已经完成了“XXXXXX雷达信号处理系统”原理样机的研制工作，并成功的与某型XXX雷达样机系统完成了演示验证工作，成功的完成了雷达目标搜索、ISAR成像等雷达处理任务。该研究得到国防重点预研项目支持。

下图为XX雷达及对抗技术软件仿真平台

民用雷达技术研究开发

智能交通领域雷达探测系统:智能交通流量监测、防碰撞
工业领域毫米波探测与成像系统：物位、液位探测，大型装备精确定位
公共安全领域毫米波雷达成像系统：反恐安全探测、全天侯周界安全监控（不受昼夜、雨雾雪等恶劣天气影响）、空域雷达原理验证样机已在“973”项目旋翼无人机上运用。

风电控制技术

风电智能控制装备研究包括风机主控PLC硬件开发、风机主控算法研究、集成主动智能风机远程监控系统SCADA开发、风机仿真研究、风电控制专用芯片开发。

风电控制器

PLC控制器是为兆瓦级风力发电机专门设计的控制器，控制器采用带有底板的模块化结构，便于安装及维护。风电控制器PLC硬件由CPU模块、从站通讯模块、数字量IO模块、模拟量IO模块、PT100模块、计数模块、CANOpen主站模块、PROFIBUS-DP主站模块、RS-485通讯模块、电网测量模块组成，同时还带有主控算法专用芯片、支持多种网络通信协议等特点。

图为正在进行整机测试的风电控制器硬件PLC

主控算法设计

对风机的主控算法进行了深入研究，建立了相关的数学模型，编写了风机主控程序，并在PC 机上采用Bladed软件进行了仿真。主要内容有：主控操作程序、改进的变桨算法、偏航程序、主控算法Bladed仿真等。

以下是几个主控程序的操作界面截图：

偏航控制系统HMI界面　　　　　　　　　　　　　　　　变桨伺服控制系统HMI界面

集成主动智能SCADA监控软件

应用此软件对风机进行状态在线监测诊断，并对可能出现的极端风力等破坏性气象进行预先报警反应，利用网络传输，实现调度端对站端监控系统的远程诊断、维护，使故障得以及时处理，保证设备正常运行和改进设备维护管理。

该软件具有如下特性：客户端只需要浏览器即可随时随地进行查询、浏览等业务处理；只需要改变网页，即可实现所有用户的同步更新。

下面是SCADA软件的部分界面截图：　

风机当前运行状态　　　　　　　　　　　　　　　风玫瑰图

信息技术系统研究

信息技术事业部是我国最早从事计算机集成制造系统(CIMS)研究、开发和工程应用的一支重要队伍。国家863/CIMS系统集成技术实验室、辽宁省制造业信息化发展中心等国家、省级机构设在本部。承接国家自然科学基金、863计划和省、市重大攻关项目30余项，企业委托信息化项目10余项，并形成了在企业信息化总体规划、制造执行系统（MES）、高级排产与调度（APS）、制造过程建模/仿真/性能评价、设备故障诊断技术与产品质量诊断/控制/调整（SPCDA）等方面的技术优势和特色，在国内外具有较高的知名度。