泰鋼不銹鋼煉鋼生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

劉祥銀，翟乃波

（山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 萊蕪271100）

1 前言

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特別是以太網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，工業(yè)過程計算機控制系統(tǒng)向開放性、分散化與網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，把管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)控制以太網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，是實現(xiàn)管理—控制一體化的一種低成本、高性能的實現(xiàn)方法。我國重點鋼鐵企業(yè)煉鋼生產(chǎn)全部配置了基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)，部分企業(yè)配置了國內(nèi)外先進的專家系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的配置實現(xiàn)了冶煉過程的信息與數(shù)據(jù)資源共享，實現(xiàn)了管理部門、技術(shù)部門與主控室、各操作崗位在管理決策—技術(shù)分析—操作控制上的“三位一體”。對提高煉鋼生產(chǎn)利用率，節(jié)能降耗起重要作用。

山東泰山鋼鐵集團有限公司集群式TSR轉(zhuǎn)爐不銹鋼生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到石油、化工、航空航天、汽車、船舶、醫(yī)藥、食品、水處理以及家電等領(lǐng)域。隨著國內(nèi)外鋼鐵行業(yè)的競爭日益劇烈，客戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求也進一步提高，為保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)的真實性、及時有效性和可追溯性，提高工作效率，泰鋼決定開發(fā)不銹鋼實施數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實時看到不銹鋼各條線路的生產(chǎn)過程的各個重要參數(shù)，能夠方便查詢數(shù)據(jù)的歷史記錄，隨時對某個歷史點或段的數(shù)據(jù)進行提取分析，并形成各種靈活的趨勢及報表，不但可以隨時掌握實時數(shù)據(jù)和趨勢，也可通過設(shè)置起始時刻、時間范圍來查詢某歷史點或段內(nèi)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對不銹鋼實時數(shù)據(jù)的管理。

2 設(shè)計方案及實施

2.1 設(shè)計思路

根據(jù)不銹鋼生產(chǎn)實際情況，該管理系統(tǒng)按照生產(chǎn)流程和工藝布置采取分散采集，集中整合，根據(jù)用戶的不同需求進行區(qū)域登陸。數(shù)據(jù)主要來源于現(xiàn)有控制系統(tǒng)的自動化監(jiān)控數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)自動化和過程二級控制、產(chǎn)銷一體化等。對系統(tǒng)全部實時數(shù)據(jù)靈活地進行數(shù)據(jù)實時采集，并將數(shù)據(jù)匯總于實時數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)對全廠生產(chǎn)過程的實時在線查看、統(tǒng)計分析、歷史數(shù)據(jù)查詢、異常狀態(tài)報警、事故追憶等。

2.2 設(shè)計原則

系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，主站服務(wù)器具備WEB發(fā)布功能，充分利用目前的公司級以太網(wǎng)絡(luò)，用戶根據(jù)系統(tǒng)分配的權(quán)限通過辦公網(wǎng)絡(luò)進行登陸，實現(xiàn)信息共享。不銹鋼實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)嚴格遵循以下原則。1）開放性：系統(tǒng)平臺支持工業(yè)標準，可以隨著需求的變化添加新的模塊。2）先進性：兼顧系統(tǒng)成熟性，采用業(yè)界先進的技術(shù)，保證現(xiàn)有系統(tǒng)的先進性，并隨著技術(shù)不斷發(fā)展可得到相應(yīng)的更新。3）可擴展性：針對今后計量點的增加和能源管理業(yè)務(wù)需求的不斷發(fā)展，系統(tǒng)具有升級的能力。4）高可用性：確保系統(tǒng)的關(guān)鍵應(yīng)用和不停機運作，高可用性體現(xiàn)在整個系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)。5）準確性：保證數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)臏蚀_，為現(xiàn)場生產(chǎn)提供準確及時的數(shù)據(jù)是項目的首要目標。6）經(jīng)濟性：綜合考慮現(xiàn)有系統(tǒng)的硬件環(huán)境，根據(jù)需求設(shè)計合理、高性能的集中方案，充分利用現(xiàn)有資源。7）兼容性：項目具有兼容性和開放式接口，可靈活方便地與將來的其他信息系統(tǒng)進行對接，為今后集團信息化的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2.3 管理系統(tǒng)架構(gòu)

整個數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)具有3層結(jié)構(gòu)：現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集層，數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析、處理層，數(shù)據(jù)應(yīng)用層?？偩W(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖1所示。

2.4 主要開展的工作

1）整合企業(yè)過程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)煉鋼至軋鋼生產(chǎn)流程過程中多種、多套過程控制系統(tǒng)。

2）從不銹鋼整個生產(chǎn)過程中的各個工藝段收集生產(chǎn)信息，并按照全廠信息模型組織這些數(shù)據(jù)，最終提供給企業(yè)管理人員，實時把握生產(chǎn)過程。

3）實時跟蹤各工藝段的物料消耗、原料供應(yīng)、操作人員、過程信息和設(shè)備信息，使企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理人員對企業(yè)的生產(chǎn)過程有一個全面了解，準確把握每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的指標情況。

4）收集、存儲并分析產(chǎn)品數(shù)據(jù)，為持續(xù)的生產(chǎn)過程優(yōu)化提供依據(jù)。通過數(shù)據(jù)長期歸檔，方便查詢每個時期的指標情況和當時的生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)波動情況，為提高生產(chǎn)指標提供經(jīng)驗數(shù)據(jù)。

5）全面標準、開放的實時/歷史數(shù)據(jù)存儲和服務(wù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的、零散的手工記錄，并將這些數(shù)據(jù)根據(jù)不同的用途以可追憶的形式提供給企業(yè)生產(chǎn)管理人員，并為集團公司未來的企業(yè)級生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫、MES、ERP等奠定基礎(chǔ)。

6）與市場化運作相結(jié)合，為市場化結(jié)算提供必要的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并與公司管理模式相結(jié)合，為檢查反饋系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。

圖1 實時數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2.5 技術(shù)創(chuàng)新點

該系統(tǒng)利用力控軟件的組態(tài)畫面及大量腳本功能完成，它充分利用了組態(tài)軟件的簡單易用性，又利用了腳本功能的強大性及靈活性。與國外數(shù)據(jù)庫軟件相比，本系統(tǒng)全中文操作界面，更加簡便易用，打破了國外數(shù)據(jù)庫軟件版權(quán)的制約，可擴展性強，后期開發(fā)維護方便，而且投資少。

1）對轉(zhuǎn)爐、電爐、TSR爐、LF精煉爐、CAS爐數(shù)據(jù)進行集中采集管理，為工藝管理人員提供了實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對不銹鋼煉鋼生產(chǎn)過程管理提供了數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)了各類數(shù)據(jù)報表快速查詢。

2）通過自創(chuàng)的壓縮算法減少了數(shù)據(jù)的存儲空間，每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)放在壓縮包中，只占用10 Mb的數(shù)據(jù)空間，使數(shù)據(jù)存儲時間大大延長，而且減輕了數(shù)據(jù)庫及組態(tài)軟件的負荷。

3）系統(tǒng)還提供了故障追溯功能，能夠?qū)㈩A(yù)先設(shè)定好的報警數(shù)據(jù)存儲起來，在出現(xiàn)故障時調(diào)用分析，查看故障發(fā)生時的現(xiàn)象，從而減少了維護人員的故障排查時間，有效提高了生產(chǎn)效率。

3 結(jié)語

系統(tǒng)自成功投入使用以來，平均每月提高產(chǎn)量1萬t左右，平均噸鋼成本降低12元左右。項目的成功應(yīng)用，進一步提高了不銹鋼煉鋼工藝技術(shù)人員的工作效率，加強了對產(chǎn)品質(zhì)量的過程控制和可追溯性，為泰鋼更高層次信息化奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。