調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在煉鋼生產(chǎn)上的應(yīng)用研究

張業(yè)文

(安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院 安徽馬鞍山 243011)

隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益成熟，移動(dòng)通訊、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、智能機(jī)器人等技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)4.0的應(yīng)用越來越多，我們充分調(diào)研了煉鋼生產(chǎn)的工藝流程，利用調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，保障調(diào)度指令能夠準(zhǔn)確及時(shí)、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)組織及管理高效化，對于進(jìn)一步縮小與國內(nèi)外同行業(yè)先進(jìn)企業(yè)的差距，提升企業(yè)在鋼鐵市場的核心競爭力，具有重要的意義。

1 建設(shè)目標(biāo)

在長材事業(yè)部南區(qū)(三鋼)轉(zhuǎn)爐煉鋼區(qū)域應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)，構(gòu)建“一站式、一體化”、高質(zhì)量、高效率、智能化的精細(xì)工藝調(diào)度管控平臺。

(1)通過生產(chǎn)計(jì)劃編排和生產(chǎn)協(xié)調(diào)，有效實(shí)現(xiàn)煉鋼過程的爐機(jī)匹配，保證連鑄機(jī)最大限度發(fā)揮能效，提高鋼產(chǎn)量。

(2)通過爐次跟蹤，實(shí)現(xiàn)爐次信息的全程動(dòng)態(tài)的顯示和加工過程的自動(dòng)記錄，為產(chǎn)品質(zhì)量追溯和工藝改進(jìn)提供依據(jù)。

(3)通過有效的鋼包管理和能源平衡管理，從物流和能源上保證煉鋼區(qū)的有序生產(chǎn)。

(4)通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析挖掘，能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)更高層面的管理目標(biāo)，如動(dòng)態(tài)成本管理，負(fù)能煉鋼。

(5)通過更加科學(xué)、系統(tǒng)、人性化的平臺設(shè)計(jì)和配套的運(yùn)行機(jī)制、制度建設(shè)，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供信息服務(wù)。從而實(shí)現(xiàn)多方位調(diào)度、監(jiān)控、管理生產(chǎn)過程。

2 設(shè)計(jì)原則

煉鋼調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循如下原則：

2.1 安全性高

訪問用戶通過角色和權(quán)限的合理分配，進(jìn)行授權(quán)管理，同時(shí)煉鋼調(diào)度系統(tǒng)配有完善的日志記錄，便于以后的綜合管理。

2.2 可靠性高

采用穩(wěn)定的技術(shù)架構(gòu)，保證系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。在高并發(fā)的情況下，有高效的性能，保證用戶的正常使用。系統(tǒng)具有廣泛的兼容性，方便用戶的習(xí)慣性操作。

2.3 擴(kuò)展性好

提供各種接口將各類型的信息數(shù)據(jù)集成到現(xiàn)有軟件中。

2.4 操作簡單、維護(hù)方便

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮使用人員的客觀情況，做到易操作，易維護(hù)。

2.5 保密性高

系統(tǒng)應(yīng)充分考慮生產(chǎn)數(shù)據(jù)的保密要求，分層次、分級別對平臺中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行密級保護(hù)，避免生產(chǎn)數(shù)據(jù)的泄露給企業(yè)帶來不良的影響。

3 平臺概述

平臺概述，如圖1所示。

3.1 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)

根據(jù)煉鋼區(qū)域生產(chǎn)計(jì)劃編排及調(diào)度流程，建立生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)；主要功能包括生產(chǎn)計(jì)劃編排、各爐次計(jì)劃鋼種、料單及各個(gè)工藝環(huán)節(jié)指令票下達(dá)、工藝過程節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)工況反饋(作業(yè)爐數(shù)、事故及處理)等。

圖1 系統(tǒng)流程圖

3.2 生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)

對煉鋼區(qū)域各工藝生產(chǎn)特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)及其影響因素進(jìn)行分析，建立相應(yīng)生產(chǎn)指標(biāo)，并對指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測；實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控各工藝環(huán)節(jié)生產(chǎn)、待機(jī)、故障等生產(chǎn)狀態(tài)，為生產(chǎn)管理及決策提供依據(jù)。

3.3 生產(chǎn)預(yù)警系統(tǒng)

對煉鋼廠區(qū)關(guān)鍵設(shè)備及工藝運(yùn)行狀態(tài)，如：液壓站、關(guān)鍵設(shè)備冷卻水溫差等，設(shè)定預(yù)警指標(biāo)。實(shí)時(shí)監(jiān)測廠區(qū)生產(chǎn)狀況，實(shí)現(xiàn)對煉鋼區(qū)域內(nèi)各關(guān)鍵信息實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測、預(yù)警及報(bào)告。

3.4 物料消耗系統(tǒng)

根據(jù)煉鋼區(qū)域物料結(jié)構(gòu)、供需狀態(tài)，建立物料消耗及成本數(shù)據(jù)庫；主要功能包括建立鐵水、廢鋼、造渣料、合金料等主要物料數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)在線記錄各類原料消耗，分析物料消耗結(jié)構(gòu)。

3.5 檢驗(yàn)化驗(yàn)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)采集檢化驗(yàn)站的鐵水和鋼水等物料的成分、溫度等各類數(shù)據(jù)信息，建立各崗位檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)需求關(guān)系，實(shí)時(shí)推送各物料檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)，使各崗位及時(shí)準(zhǔn)確掌握檢化驗(yàn)信息，為生產(chǎn)實(shí)時(shí)操作提供依據(jù)。

3.6 信息顯示系統(tǒng)

集成各生產(chǎn)環(huán)節(jié)及要素的有效信息，搭建區(qū)域生產(chǎn)工藝管理大數(shù)據(jù)信息平臺，嵌入相關(guān)軟件，在聯(lián)通各局域網(wǎng)及外網(wǎng)的條件下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、通訊、存儲、指令、反饋、分析、查詢等功能，并根據(jù)管理層、操作層等用戶類別，實(shí)時(shí)推送相關(guān)信息。

3.7 報(bào)表生成系統(tǒng)

實(shí)時(shí)采集各工藝環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息，建立煉鋼作業(yè)區(qū)生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，根據(jù)車間及崗位需求，建立各車間崗位報(bào)表生成系統(tǒng)，實(shí)時(shí)記錄并顯示各車間的數(shù)據(jù)報(bào)表，根據(jù)生產(chǎn)班次實(shí)現(xiàn)報(bào)表的打印、上報(bào)及歷史查詢。實(shí)現(xiàn)各種崗位生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)導(dǎo)出并支持多樣化分發(fā)手段。

3.8 輔助決策系統(tǒng)

在充分了解煉鋼生產(chǎn)過程中各工藝節(jié)點(diǎn)的技術(shù)指標(biāo)，通過大數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算、學(xué)習(xí)等方式為企業(yè)管理者提供決策的依據(jù)。

4 研究內(nèi)容

4.1 智能生產(chǎn)計(jì)劃編排及調(diào)度

強(qiáng)調(diào)上下游工序生產(chǎn)計(jì)劃的工序緊密銜接，制訂煉鋼的生產(chǎn)計(jì)劃(月、周)下發(fā)各車間，制訂生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃(日)下發(fā)各車間(各作業(yè)點(diǎn))。

各車間(作業(yè)點(diǎn))根據(jù)制訂的生產(chǎn)調(diào)度作業(yè)計(jì)劃(月、周、日)進(jìn)行生產(chǎn)，并將生產(chǎn)信息、故障信息反饋給公司。

公司根據(jù)各車間(作業(yè)點(diǎn))的反饋信息，調(diào)整作業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃，下達(dá)檢修計(jì)劃。如圖2所示。

圖2 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)

4.2 實(shí)時(shí)在線查詢顯示生產(chǎn)信息

按時(shí)間順序從最新一條到以前的，逐次顯示鋼水指令票信息。按轉(zhuǎn)爐號、鑄機(jī)號及按時(shí)間的查詢手段，方便用戶查看指定爐、機(jī)及時(shí)間段的生產(chǎn)情況。

4.3 智能化生產(chǎn)技術(shù)模型

基于信息化生產(chǎn)的大數(shù)據(jù)在線分析，為生產(chǎn)提供智能化技術(shù)決策方案，指導(dǎo)和優(yōu)化現(xiàn)場生產(chǎn)，達(dá)到節(jié)能、降耗、高效、穩(wěn)定的生產(chǎn)目標(biāo)，主要包含以下生產(chǎn)技術(shù)模型。

4.4 智慧制造管理

在生產(chǎn)排產(chǎn)、物料匹配、作業(yè)排程、生產(chǎn)調(diào)度等方面，提升信息系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化程度，將有效降低庫存、增加產(chǎn)出、平衡物流、降低成本、改善準(zhǔn)時(shí)交貨，成為企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)組織，提升制造管理能力和水平的強(qiáng)力引擎。

4.5 智能物料匹配

針對生產(chǎn)任務(wù)與物料需要進(jìn)行脫掛或匹配關(guān)聯(lián)操作的業(yè)務(wù)需求，基于匹配規(guī)則及優(yōu)化匹配策略，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的生產(chǎn)與物料匹配。

4.6 能源環(huán)保協(xié)調(diào)監(jiān)控

根據(jù)環(huán)保運(yùn)行系統(tǒng)建立預(yù)測模型，在環(huán)保監(jiān)控指標(biāo)超出預(yù)警指標(biāo)時(shí)進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)環(huán)保系統(tǒng)可以及時(shí)了解和掌握廠區(qū)及周邊地區(qū)的環(huán)境情況，為生產(chǎn)和能源系統(tǒng)合理運(yùn)行提供決策支持。

5 現(xiàn)有二級系統(tǒng)的改造

5.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于新舊兩個(gè)系統(tǒng)整合，程序結(jié)構(gòu)有C/S變?yōu)锽/S，以及服務(wù)器優(yōu)化等原因，需要重新進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

5.2 將行車系統(tǒng)和轉(zhuǎn)爐二級系統(tǒng)整合，重新開發(fā)行車跟蹤系統(tǒng)程序5.3 重新開發(fā)轉(zhuǎn)爐跟蹤程序

由于轉(zhuǎn)爐工藝改變及環(huán)保要求的提升，轉(zhuǎn)爐煉鋼的散裝料的物料種類是不斷變化的，且存放的料倉也是變動(dòng)的，所以目前系統(tǒng)關(guān)于散裝料的計(jì)量已經(jīng)不可用。本項(xiàng)目實(shí)施后解決散裝料計(jì)量問題，上傳，報(bào)表等一系列問題。

5.4 重新規(guī)劃現(xiàn)有OPC服務(wù)，重寫跟蹤程序5.5 整合檢化驗(yàn)系統(tǒng)

將現(xiàn)有的化驗(yàn)室成分和爐前成份整合在一起。

5.6 完善其他功能(最近兩年企業(yè)提出的升級需求)

自轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)和行車系統(tǒng)投運(yùn)以來，甲方所有新增的功能和需求，只要具備條件，在本項(xiàng)目中一并實(shí)施。

6 結(jié)論

在總結(jié)前期的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀，利用最新的管控技術(shù)，相信在長材事業(yè)部部署最新的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)以后一定會讓企業(yè)的效益再上一個(gè)新的臺階。