日立IoT系統(tǒng)在馬鋼2130酸軋生產(chǎn)線的應(yīng)用

王立勇

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

引言

IoT，全稱為“Internet of Things”，即物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的定義較多，至今沒有統(tǒng)一定義。在ITU2005年度報(bào)告中物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過在各種各樣的物品上嵌入一種短距離的移動(dòng)收發(fā)器，從任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的人與人之間的溝通連接擴(kuò)展到人與物和物與物之間的溝通連接[1]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在新一代信息技術(shù)的高度集成和綜合運(yùn)用，已成為當(dāng)前世界新一輪經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)之一，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。鋼鐵行業(yè)的IoT 即是加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、能量的管理和排放、優(yōu)化結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高資產(chǎn)的管理、提升運(yùn)營(yíng)決策的支持力度、加強(qiáng)知識(shí)的協(xié)同、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈條中的各個(gè)環(huán)節(jié)，使得企業(yè)利益達(dá)到最大化[3]。日立公司正是基于這種理念，開發(fā)了一套有針對(duì)性的應(yīng)用于酸軋生產(chǎn)線的IoT系統(tǒng)。

馬鋼冷軋總廠2130 酸軋線承擔(dān)著馬鋼主要汽車板與家電板的生產(chǎn)，隨著高端板材產(chǎn)品越來越多，連退、鍍鋅對(duì)冷硬卷的質(zhì)量要求越來越高，同時(shí)生產(chǎn)對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性和操作技能要求也越來越高。

目前冷軋總廠2130 酸軋線只有TRACE 軟件采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)有限、數(shù)據(jù)保存時(shí)間短，沒有數(shù)據(jù)分析，對(duì)設(shè)備問題分析和操作問題分析有很大制約，而且只能通過經(jīng)驗(yàn)來判斷，無法利用大數(shù)據(jù)來分析和診斷。針對(duì)這種現(xiàn)狀，馬鋼于2019年引進(jìn)了日立的IoT 系統(tǒng)。該系統(tǒng)與現(xiàn)有PLC 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，能對(duì)設(shè)備故障診斷、操作和質(zhì)量問題進(jìn)行指導(dǎo)分析。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

日立IoT 系統(tǒng)即HITSODAS 包括兩個(gè)部分：HITSODAS-BASE和HITSODAS-QA。

（1）HITSODAS-BASE 的主要功能是數(shù)據(jù)收集（在環(huán)網(wǎng)中的N 地址數(shù)據(jù)基本多可以收集）、數(shù)據(jù)收集保存時(shí)間近半年，數(shù)據(jù)可以通過時(shí)間軸顯示，也可以通過卷長(zhǎng)顯示。

（2）HITSODAS-QA 的主要功能是為數(shù)據(jù)分析，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，特征值計(jì)算，軋硬卷數(shù)據(jù)檢索，根據(jù)數(shù)據(jù)做統(tǒng)計(jì)直方圖，軋制力參數(shù)分析，F(xiàn)GC 分析，斷帶分析，板形分析等，同時(shí)可以提供接口給QMS，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 IoT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)功能和應(yīng)用

2.1 iba分析軟件

類似于TRACE 軟件，能跟蹤所有的N 地址，iba數(shù)據(jù)自動(dòng)存于BASE 服務(wù)器的D 盤，并可以按時(shí)間、卷號(hào)和事件三種模式保存，相比TRACE，數(shù)據(jù)跟蹤點(diǎn)多而全，增加板形數(shù)據(jù)可全通道跟蹤并三維顯示，具備函數(shù)功能，可對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)編輯。

（1）板形顯示

板形顯示可以用iba 打開保存的數(shù)據(jù)，將左下角“fx Expression”下的“shape meter”拖入右邊顯示欄即可顯示板形圖像（如圖2 所示），點(diǎn)擊工具欄中的“view mode”工具，還可以切換成3D模式顯示。

圖2 板形圖像顯示

（2）函數(shù)功能

函數(shù)功能包括兩部分，數(shù)學(xué)函數(shù)和日立專用函數(shù)，通過“expression builder”對(duì)話框，雙擊“math functions”中所需要的函數(shù)，即可進(jìn)行調(diào)用。

數(shù)學(xué)函數(shù)調(diào)用比較簡(jiǎn)單，雙擊后會(huì)在左下角的對(duì)話框中顯示，按照提示在括號(hào)中輸入機(jī)架或數(shù)字地址，再點(diǎn)擊OK，即可在iba顯示欄中顯示按函數(shù)處理后的趨勢(shì)

此外，日立還開發(fā)了一部分以H 打頭的專用函數(shù)，調(diào)用和基本數(shù)學(xué)函數(shù)步驟一樣，可以通過打開C盤-HTCUsers 文件夾-bin 文件夾-HITSODAS.pdo 文件進(jìn)行調(diào)用。

2.2 QA分析軟件

HITSODAS-QA 主要提供數(shù)據(jù)的分析功能，用于分析保存在HITSODAS-BASE 中過程數(shù)據(jù)，即Level-1 和Level-2 信息。QA 主要分為4 部分：COIL INFORMATION、DATA MINING、STRIP BREAK、HISTOGRAM，如圖3所示。

圖3 QA操作界面

（1）STRIP BREAK分析

通過QA界面中的“STRIP BREAK”可以查找到斷帶的相關(guān)基本信息，能用Excel 導(dǎo)出，點(diǎn)擊“STRIP BREAK LIST”中的“CHART”按鈕可調(diào)出斷帶時(shí)的iba趨勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

（2）FGC分析

利用“DATA MINING”中的FGC 分析工具，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某周期內(nèi)所生產(chǎn)的鋼卷進(jìn)行分析，設(shè)定條件為OFF-GAUGE 長(zhǎng)度大于10 m，規(guī)則為RULE 1，可以搜索出該周期內(nèi)鋼卷的詳細(xì)信息。如頭部超差長(zhǎng)度大于13 m 的覆蓋率為100%，4#、5#架軋制力穩(wěn)態(tài)時(shí)的自適應(yīng)系數(shù)大于2.2,0.1 的覆蓋率為84.6左右等等。

（3）FLATNESS分析

利用“DATA MINING”中的FLATNESS 分析工具對(duì)一般時(shí)間內(nèi)所生產(chǎn)的鋼卷進(jìn)行分析，條件為OFF-SHAPE 長(zhǎng)度大于20 m，規(guī)則為RULE 1，可以分析出OFF-FLATNESS長(zhǎng)度大于20 m的詳細(xì)信息，如頭尾超差長(zhǎng)度覆蓋率、板形偏差最大最小值范圍的覆蓋率等等。

（4）HISTOGRAM圖表分析

利用QA 中“HISTOGRAM”分析工具對(duì)一般時(shí)間內(nèi)所生產(chǎn)的鋼卷進(jìn)行分析，可以圖表的形式直觀顯示。搜索出該期間生產(chǎn)的鋼卷之后，選擇右下框中的設(shè)定條件，點(diǎn)擊“EXECUTE”按鈕即可輸出分析圖表。選擇“Shape Eval (Symmetry) Class”對(duì)板形對(duì)稱性進(jìn)行分析，并進(jìn)行輸出,如圖4所示。

圖4 HISTOGRAM圖表

3 結(jié)論

IoT 系統(tǒng)中的HITSODAS-BASE 數(shù)據(jù)采集功能比原有的PLC跟蹤軟件TRACE更為強(qiáng)大，其容量相對(duì)于TRACE 也大大提升，能跟蹤到程序中所有的N地址。但由于程序中的中間變量無法跟蹤，因此會(huì)影響對(duì)含有中間變量問題的分析。

HITSODAS-QA 數(shù)據(jù)分析功能中，對(duì)工藝特征值的計(jì)算和特征數(shù)據(jù)分析做得比較好，能對(duì)某個(gè)鋼卷或某批鋼卷的工藝特征進(jìn)行計(jì)算分析，如FGC、ON-GAUGE、OFF-GAUGE 的長(zhǎng)度，ON-SHAPE、OFF-SHAPE 的長(zhǎng)度，前滑值和各自適應(yīng)系數(shù)等特征數(shù)據(jù)在特定范圍內(nèi)的覆蓋率，帶鋼屈服強(qiáng)度、目標(biāo)厚度、寬度和出口重量等特征值在特定范圍內(nèi)的覆蓋率等等，另外還可以進(jìn)行鋼卷質(zhì)量的初步判定。

在問題解決方案方面系統(tǒng)還需要進(jìn)一步改進(jìn)，如斷帶分析，HITSODAS-QA 中目前只是分析了各斷帶卷的工藝特征，斷帶的具體原因分析等數(shù)據(jù)還不完善，也無法提供明確的解決和改進(jìn)方案。這些問題將在后面的維保期內(nèi)逐步完善。

隨著日立這套IoT 系統(tǒng)的持續(xù)開發(fā)和不斷完善，不僅有利于整合提升馬鋼2130酸軋線信息化水平，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、智能化生產(chǎn)管理，更有利于促進(jìn)生產(chǎn)線降本增效、節(jié)能減排、轉(zhuǎn)型升級(jí)，走向更新型的工業(yè)化發(fā)展道路。