燒結(jié)廠成本自動生成與能源管控中心的應(yīng)用

甄 眾，張 軍，鄒宗來，李智勇，董云江，李 喆

（天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津301500）

0 引言

信息化和工業(yè)化的高層次的深度結(jié)合是現(xiàn)代工廠的發(fā)展方向，國家工信委在2014 年開始大力推行信息化與工業(yè)化的“兩化融合”，電子信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，信息化成為工業(yè)企業(yè)經(jīng)營管理的常規(guī)手段?！皟苫诤稀笔枪I(yè)化和信息化發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，鋼鐵企業(yè)“兩化融合”的核心就是以信息化為支撐，促進鋼鐵企業(yè)走新型工業(yè)化道路。

天鋼聯(lián)合特鋼公司早在2012 年就開始對全廠進行光纖網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)，構(gòu)建了信息化網(wǎng)絡(luò)平臺，其中包括生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)、辦公網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，并實現(xiàn)了三網(wǎng)之間互融互通。但信息化網(wǎng)絡(luò)平臺功效沒有得到有效開發(fā)，系統(tǒng)采集的大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)沒有得到統(tǒng)一規(guī)劃、整合和利用。本文以天鋼聯(lián)合特鋼公司燒結(jié)廠為例，對公司信息化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況進行了介紹，對燒結(jié)廠信息化系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)整合、利用情況進行了分析，對燒結(jié)廠信息化系統(tǒng)的成本自動生成與能源管控應(yīng)用實踐情況進行了總結(jié)。

1 信息化網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)及內(nèi)容

1.1 信息化網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)

2012 年公司開始對全廠進行光纖網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)，構(gòu)建了信息化網(wǎng)絡(luò)平臺。首先實現(xiàn)了各部門聯(lián)網(wǎng)辦公，網(wǎng)絡(luò)化可以有效實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的資源共享，資料傳送、信息發(fā)布、技術(shù)交流快捷方便。通過協(xié)同辦公，縮短了各部門之間的距離。

2013 年公司推行無紙化辦公。無紙化辦公不但可以提高工作效率，而且還可以節(jié)約大量的紙張，可為企業(yè)節(jié)約大量的辦公費用。燒結(jié)廠利用這次契機，對全廠的網(wǎng)絡(luò)進行了升級改造，將生產(chǎn)網(wǎng)與辦公網(wǎng)進行互通，實現(xiàn)了基礎(chǔ)級自動化系統(tǒng)的所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動采集到辦公網(wǎng)絡(luò)上。即將PLC（可編程邏輯控制器）、DCS（分散控制系統(tǒng)）等生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)利用OPC 通訊方式采集到一臺專用服務(wù)器上，在利用SQL 語言與數(shù)據(jù)庫Access 進行交互，存儲顯示所需數(shù)據(jù)，并將所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動采集到辦公網(wǎng)絡(luò)上[1]。

2014 年開始籌建燒結(jié)廠生產(chǎn)能源管控中心。將信息化系統(tǒng)所有采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行整合、優(yōu)化用于生產(chǎn)系統(tǒng)管控，構(gòu)建了燒結(jié)廠生產(chǎn)、能源管控中心，同時還增加了環(huán)保管控內(nèi)容和視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

1.2 信息化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)構(gòu)成

進行數(shù)據(jù)采集、成本自動生成，實現(xiàn)信息化建設(shè)的前提是需要通訊網(wǎng)絡(luò)的貫通與完善。為了滿足生產(chǎn)管理的信息化、智能化，天鋼聯(lián)合特鋼公司提前規(guī)劃了網(wǎng)絡(luò)，將全廠網(wǎng)絡(luò)劃分為三個部分。

（1）生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。將各生產(chǎn)作業(yè)區(qū)的PLC、DCS、工控機IP 地址重新分配并進行聯(lián)網(wǎng)，保證聯(lián)網(wǎng)以后不會沖突并做好電子版記錄[2]。

（2）辦公網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。辦公網(wǎng)絡(luò)采用三層網(wǎng)管型交換機，對不同區(qū)域的辦公網(wǎng)絡(luò)進行單獨配置，確保不同區(qū)域設(shè)置不同的網(wǎng)絡(luò)權(quán)限，不同部門設(shè)置在不同的網(wǎng)段，方便管理，減少網(wǎng)絡(luò)沖突的機率。

（3）監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。新建的監(jiān)控網(wǎng)與辦公網(wǎng)進入同一個交換機，同樣也是劃分在不同的網(wǎng)段進行管理，以避免因網(wǎng)絡(luò)上大量廣播包而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)傳輸效率差的問題。

1.3 信息化網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)

辦公網(wǎng)與生產(chǎn)網(wǎng)的互通利多弊少是大家有目共睹，但網(wǎng)絡(luò)安全問題我們不能小視，網(wǎng)絡(luò)安全主要著眼點是網(wǎng)絡(luò)病毒的防治。網(wǎng)絡(luò)病毒傳播速度快、傳染性大、破壞力強，一旦感染輕則降低網(wǎng)絡(luò)傳播速度、影響工作效率，重則造成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的癱瘓、破壞服務(wù)器系統(tǒng)資源。由此無論是辦公網(wǎng)還是生產(chǎn)網(wǎng)，必須把每一臺電腦都安裝一種大眾認可的網(wǎng)絡(luò)版殺毒軟件，定期對病毒庫更新，做到時時防護每周查殺一次病毒，同時減少文件夾共享的數(shù)量。這樣一來既可以體驗到網(wǎng)絡(luò)互通的優(yōu)越性，又保障了網(wǎng)絡(luò)的安全性[3]。

2 燒結(jié)廠成本自動生成應(yīng)用實踐

2.1 生產(chǎn)消耗時時顯示

利用自動化手段在PLC 系統(tǒng)采用邏輯控制的方式[4]，將燒結(jié)生產(chǎn)過程中各種壓縮空氣、水、電、煤氣、煤粉、白灰、鐵料等能源介質(zhì)和原燃料的瞬時消耗量與當時的產(chǎn)量進行計算比較，得出燒結(jié)礦生產(chǎn)瞬時單耗，并將瞬時單耗與設(shè)定指標做運算比較。如果瞬時消耗高于設(shè)定指標時，工控機操作畫面上會有報警，提示主控工關(guān)注該介質(zhì)的的使用情況，究其緣由。

通過對各種能源介質(zhì)和原燃料瞬時消耗量長期的監(jiān)控和分析，可以總結(jié)出燒結(jié)生產(chǎn)工藝上的不足和缺陷，有助于工藝的改進和完善，降低燒結(jié)生產(chǎn)能源介質(zhì)和原燃料消耗。燒結(jié)礦能耗消耗指標如圖1 所示。

圖1 燒結(jié)礦能耗消耗指標

2.2 生產(chǎn)報表的自動生成

燒結(jié)生產(chǎn)中有很多關(guān)鍵的參數(shù)需要記錄并存檔，原始的方法是由主控操作工每個小時將數(shù)據(jù)填寫到生產(chǎn)報表上，然后每天上報分廠生產(chǎn)科（相關(guān)管理部門）進行存檔，耗時、費工、繁瑣和低效，與鋼鐵企業(yè)信息化、智能化建設(shè)要求不符。

2013 年開始燒結(jié)廠采用信息化手段，通過OPC采集PLC 邏輯控制器里面的相關(guān)數(shù)據(jù)并將其存儲到SQL 數(shù)據(jù)庫里，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)服務(wù)器與局域網(wǎng)辦公網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)站服務(wù)器自動采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，每個小時采集一次數(shù)據(jù)通過WEB 技術(shù)發(fā)布到辦公網(wǎng)絡(luò)中。當一個班交班以后對該班的各種原燃料和能源介質(zhì)消耗數(shù)據(jù)進行清零，服務(wù)器將清零前的數(shù)據(jù)自動保存到生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中并發(fā)布到WEB 頁面上顯示，自動生成一個班的報表。網(wǎng)頁生產(chǎn)報表如圖2 所示。

圖2 網(wǎng)頁生產(chǎn)報表

2.3 生產(chǎn)成本的自動生成

生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動生成并采集以后，將該數(shù)據(jù)庫內(nèi)所有原燃料的數(shù)據(jù)和能源介質(zhì)數(shù)據(jù)進行提取，在每天夜里24:00 將一天的數(shù)據(jù)自動生成到成本報表數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并對這些數(shù)據(jù)按照統(tǒng)計要求進行匯總計算，最終生成一天的消耗、單耗和成本報表。車間成本報表如圖3 所示。

圖3 車間成本報表

信息化系統(tǒng)自動生成的報表不僅減少了人為干預(yù)，而且出現(xiàn)錯誤的概率大幅降低，可長期調(diào)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的瀏覽、打印數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)交換。在降低人員勞動強度的同時提高了生產(chǎn)管理效率，又達到了開源節(jié)流的目的。

3 燒結(jié)廠能源管控中心應(yīng)用實踐

3.1 生產(chǎn)能源管控中心的建設(shè)

生產(chǎn)能源管控中心建有一套單獨的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用西門子的畫面組態(tài)軟件WINCC，通過OPC 通訊方式將各區(qū)域底層PLC 或DCS 控制系統(tǒng)內(nèi)的能源介質(zhì)數(shù)據(jù)、重點設(shè)備參數(shù)集中到一個單元內(nèi)，在該單元中添加變量與采集到的這些數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，并通過WINCC 將這些數(shù)據(jù)投放在主控室和調(diào)度中心的監(jiān)控畫面中[4]。

3.2 生產(chǎn)能源的管控

生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)采集到的這些能源介質(zhì)數(shù)據(jù)可自動生成到生產(chǎn)報表和每日成本里。通過對能源介質(zhì)的分析，可初步形成對能源介質(zhì)一、二級計量的監(jiān)控以及能源介質(zhì)的基礎(chǔ)管理能力，形成快捷的能源成本核算、能源負荷的分布以及歷史數(shù)據(jù)的比較。生產(chǎn)能源管控系統(tǒng)的建設(shè)，可更合理均衡使用、調(diào)度、分配能源，發(fā)現(xiàn)能源介質(zhì)使用中存在的問題，為能源的節(jié)約及設(shè)備的改造提供數(shù)據(jù)支持。能源監(jiān)控畫面如圖4 所示。

圖4 能源監(jiān)控畫面

3.3 環(huán)保的統(tǒng)一管控

鋼鐵企業(yè)有力的促進了我國經(jīng)濟的發(fā)展，但同時給環(huán)境帶來的污染也是日益嚴重，因此鋼鐵企業(yè)的發(fā)展必須要要兼顧生態(tài)環(huán)境的建設(shè)與維護。國家對鋼鐵企業(yè)環(huán)保要求越來越高，超凈排放指標越來越嚴格，所有外排煙囪全部加裝在線監(jiān)測系統(tǒng)并全部上傳至環(huán)保部門。為此，天鋼聯(lián)合特鋼公司燒結(jié)廠將全廠所有污染物在線監(jiān)測系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)，在生產(chǎn)能源控制中心增加環(huán)保板塊監(jiān)控內(nèi)容，將所有環(huán)保數(shù)據(jù)集中管控，加強污染物外排的管理，實現(xiàn)生產(chǎn)與環(huán)保同步運行、同步管理，達到國家超凈排放的要求。環(huán)保監(jiān)控畫面如圖5 所示。

圖5 環(huán)保監(jiān)控畫面

4 結(jié)語

燒結(jié)廠信息化系統(tǒng)建設(shè)到目前階段運行比較穩(wěn)定，各項功能都能夠?qū)崿F(xiàn)有效的利用，特別是生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動采集、自動生成生產(chǎn)和成本報表，節(jié)省了大量人力，減少了人為干預(yù)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)和成本的影響，能夠真實有效的反應(yīng)燒結(jié)廠各項能源介質(zhì)和原燃料的消耗指標，這對燒結(jié)廠信息自動化和工業(yè)自動化建設(shè)有著深遠的意義。

燒結(jié)廠生產(chǎn)能源、環(huán)保管控中心又是一個綜合決策平臺，構(gòu)建了縱向貫通、橫向集成、互聯(lián)互通的信息應(yīng)用體系，最大限度的優(yōu)化各種資源配置。通過標準接口和協(xié)議對各系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行了集成，將“縱”、“橫”相結(jié)合，實現(xiàn)對現(xiàn)有各信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的整合、完善和提高，形成系統(tǒng)之間的互動和信息共享機制。