綜合管理系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

孟令勇　葉瑞海　畢雅巍

摘要：某煉鋼廠各個(gè)生產(chǎn)工藝都采用了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的生產(chǎn)過(guò)程，控制系統(tǒng)也按照標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)代化鋼廠自動(dòng)化控制流程設(shè)計(jì)。自從投產(chǎn)以來(lái)，各個(gè)系統(tǒng)都能很好地進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，但是沒(méi)有能夠?qū)⒏鱾€(gè)工藝過(guò)程集中體現(xiàn)出來(lái)。文章介紹了鋼鐵企業(yè)中綜合管理系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)方案及典型技術(shù)內(nèi)容，說(shuō)明了該系統(tǒng)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用意義及價(jià)值。

關(guān)鍵詞：綜合管理系統(tǒng)；鋼鐵企業(yè)；SSMS；B/S；生產(chǎn)實(shí)績(jī)數(shù)據(jù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP273 文章編號(hào)：1009-2374（2015）14-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.021

我公司煉鋼廠從煉鋼到精煉再到連鑄，工藝上都采用了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的生產(chǎn)過(guò)程，控制系統(tǒng)也是按照標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)代化鋼廠自動(dòng)化控制流程設(shè)計(jì)。自從投產(chǎn)以來(lái)，各個(gè)系統(tǒng)都能很好地進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，但是對(duì)于管理者來(lái)說(shuō)，沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)⒏鱾€(gè)工藝過(guò)程集中體現(xiàn)出來(lái)。

煉鋼區(qū)綜合管理系統(tǒng)（下稱SSMS）主要負(fù)責(zé)將煉鋼區(qū)改造工程范圍內(nèi)的3套鐵水預(yù)處理、3座120t轉(zhuǎn)爐、2座雙工位LF、1套R(shí)H、2臺(tái)8流方坯連鑄機(jī)、1臺(tái)矩形/異型坯兼容連鑄機(jī)等生產(chǎn)工藝過(guò)程集中展現(xiàn)，能夠清晰地監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程以及各工藝過(guò)程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)能生成生產(chǎn)報(bào)表，能讓管理者通過(guò)一種具有實(shí)時(shí)性、綜合性的方式來(lái)直觀地掌握全工序生產(chǎn)過(guò)程，并更好地監(jiān)控、管理生產(chǎn)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1.1 總體設(shè)計(jì)原則

第一，充分考慮SSMS的可擴(kuò)展性，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)時(shí)期內(nèi)，能夠通過(guò)對(duì)SSMS的擴(kuò)展，滿足公司生產(chǎn)工藝改造對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控、調(diào)度和管理的需要。

第二，根據(jù)煉鋼區(qū)生產(chǎn)工藝要求和控制要求，采用當(dāng)今成熟的新技術(shù)、新設(shè)備、新成果，使SSMS具有適用性、可靠性和可維護(hù)性。

第三，為了保證生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，達(dá)到生產(chǎn)過(guò)程管理和報(bào)表生成管理的目的，在每個(gè)生產(chǎn)工藝的適當(dāng)位置裝有必要的數(shù)據(jù)采集客戶端。

第四，考慮SSMS管理的范圍遍布全煉鋼區(qū)，采用WEB應(yīng)用的瀏覽器/服務(wù)器（B/S）的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)規(guī)模數(shù)據(jù)點(diǎn)有4000左右。

1.2 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

系統(tǒng)硬件主要由服務(wù)器、客戶端及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成。服務(wù)器選用高性能微機(jī)服務(wù)器，客戶端采用普通PC。網(wǎng)絡(luò)采用高速工業(yè)以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，

B/S模式。高速工業(yè)以太網(wǎng)用于連接各個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程和數(shù)據(jù)采集客戶端，能夠快速、準(zhǔn)確地從工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中收集所需要的數(shù)據(jù)。千兆以太網(wǎng)用于連接實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)和各個(gè)通過(guò)WEB發(fā)送的請(qǐng)求者。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示：

圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

系統(tǒng)軟件部分主要由Microsoft Server 2003操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)使用Oracle，開(kāi)發(fā)工具使用Visual Studio.Net以及Microsoft Office應(yīng)用軟件，另外包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)軟件、應(yīng)用軟件、防病毒軟件、遠(yuǎn)程維護(hù)軟件、系統(tǒng)備份軟件等。

系統(tǒng)預(yù)留與各工藝計(jì)算機(jī)二級(jí)系統(tǒng)以及三級(jí)生產(chǎn)制造管理系統(tǒng)和能源管理電量系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口。數(shù)據(jù)通訊方式采用數(shù)據(jù)庫(kù)連接（DB-Link）的方式實(shí)現(xiàn)。SSMS和一級(jí)系統(tǒng)的通訊遵循OPC通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

2 系統(tǒng)主要的功能說(shuō)明

2.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集

系統(tǒng)從各工序的二級(jí)系統(tǒng)或者一級(jí)系統(tǒng)通訊實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)實(shí)績(jī)信息，所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收集，并且保存進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，不需要人工干預(yù)。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括：倒罐站生產(chǎn)數(shù)據(jù)，脫硫生產(chǎn)數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)，LF爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)，RH生產(chǎn)數(shù)據(jù)，連鑄生產(chǎn)數(shù)據(jù)。主要數(shù)據(jù)包括：脫硫氮?dú)庵鞴軌毫?、支管供?yīng)壓力、鎂粉罐壓力、石灰粉罐壓力、噴吹設(shè)定速率、噴吹實(shí)際速率、噴吹時(shí)間、鎂粉使用量、石灰粉使用量、噴吹前鐵水溫度、噴吹后鐵水溫度、氮?dú)馐褂昧?，轉(zhuǎn)爐實(shí)際冶煉步驟、氧槍當(dāng)前操作步驟、氧槍實(shí)際位置、氧氣總管壓力、氧氣總管流量氮?dú)饪偣軌毫Α⒌獨(dú)饪偣芰髁?、冷卻水進(jìn)水流量、冷卻水進(jìn)水溫度、冷卻水回水流量、冷卻水回水溫度、吹煉時(shí)間、鋼水溫度，LF爐電極電壓、電極電流、冶煉時(shí)間、氬氣設(shè)定流量、氬氣實(shí)際流量、鋼水溫度、電極位置，RH爐真空處理模式、保護(hù)氣體流量、煤氣流量、脫碳氧氣流量、真空槽環(huán)流氣體流量、鋼水溫度，連鑄大包凈重、中間包溫度、各鑄流澆鑄時(shí)間、設(shè)定拉速、實(shí)際拉速、冷卻水流量、冷卻水回水溫差、澆鑄模式信息、各鑄流鋼坯信息等各工藝相關(guān)數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)爐前臺(tái)界面如圖2所示：

圖2 轉(zhuǎn)爐管理畫(huà)面

2.2 綜合的報(bào)表系統(tǒng)

SSMS從二級(jí)系統(tǒng)接收爐次信息，提供煉鋼生產(chǎn)的爐次報(bào)表、班報(bào)、日?qǐng)?bào)等。所有數(shù)據(jù)報(bào)表要求均為貫穿整個(gè)煉鋼生產(chǎn)流程的綜合報(bào)表（從轉(zhuǎn)爐-連鑄）。報(bào)表的歷史數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中要求保存2年以上，報(bào)表要求使用Excel生成，可以靈活導(dǎo)出文件，方便用戶拷貝和

打印。

生產(chǎn)報(bào)表的及時(shí)、準(zhǔn)確生成，使生產(chǎn)管理人員對(duì)上一階段、當(dāng)前階段的生產(chǎn)過(guò)程有詳細(xì)的了解，同時(shí)能夠指導(dǎo)下一階段的生產(chǎn)。

2.3 各工序主要工藝畫(huà)面集中

要求各個(gè)煉鋼工序均有獨(dú)立的生產(chǎn)畫(huà)面，監(jiān)控各個(gè)崗位生產(chǎn)的狀況，顯示主要的工藝參數(shù)，比如1#脫硫生產(chǎn)畫(huà)面、2#脫硫生產(chǎn)畫(huà)面、1#轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)畫(huà)面、2#轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)畫(huà)面等，所有的畫(huà)面都集成在統(tǒng)一的應(yīng)用程序平臺(tái)，切換操作方便。

2.4 設(shè)備在線管理

在線關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)控管理，顯示在線主要設(shè)備的參數(shù)信息。管理者能夠通過(guò)系統(tǒng)對(duì)相關(guān)工藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有直觀、準(zhǔn)確的掌握，方便進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備管理。

2.5 生產(chǎn)能源計(jì)量

生產(chǎn)能源計(jì)量要求實(shí)現(xiàn)跟蹤收集包括從鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄等各生產(chǎn)工位的原輔料消耗，水、電、風(fēng)、氣等能源消耗信息，實(shí)現(xiàn)能源消耗的班次、爐次等分析、計(jì)算、查詢功能。SSMS通過(guò)對(duì)能源消耗的歷史數(shù)據(jù)的處理工作，用以指導(dǎo)公司能源管理工作，降低消耗，減少?gòu)U氣、廢水、廢渣的排放，同時(shí)提高能源管理水平和能源管理效率。

3 關(guān)鍵技術(shù)

在綜合管理系統(tǒng)中，應(yīng)用了隨WEB技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式——B/S結(jié)構(gòu)。SSMS統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分放在了服務(wù)器上，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、維護(hù)和使用。使用者只需使用個(gè)人PC上的瀏覽器通過(guò)WEB SERVER就能同服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

在通訊方面，由于一級(jí)系統(tǒng)使用的自動(dòng)化控制技術(shù)種類多，協(xié)議多樣化，導(dǎo)致解決系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)中通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的問(wèn)題難道大。針對(duì)這種情況，本系統(tǒng)使用了國(guó)際上通用的OPC標(biāo)準(zhǔn)通信方式。這樣就解決了與不同廠商的一級(jí)自控系統(tǒng)設(shè)備和應(yīng)用程序的接口問(wèn)題，從而保證了生產(chǎn)實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。另一方面，本系統(tǒng)還需要從相關(guān)工藝的二級(jí)系統(tǒng)中收集數(shù)據(jù)，存放到本地服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中。這里就使用了跨本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)通訊方式—DBLINK。相關(guān)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的代碼舉例如下：

Create database link To_zhuanlu_l2

Connect to admin identified by 123

using ′（DESCRIPTION=

（ADDRESS_LIST=（ADDRESS=（PROTOCOL=TCP）（HOST=192.168.1.2）（PORT=1521））

）

（CONNECT_DATA=

（SERVICE_NAME=zhuanlu_l2））

）′

4 應(yīng)用效果

通過(guò)綜合管理系統(tǒng)在公司內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用，讓管理者通過(guò)一種具有實(shí)時(shí)性、綜合性的方式來(lái)直觀地掌握全工序生產(chǎn)過(guò)程，并更好地監(jiān)控、管理生產(chǎn)，從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，也取得了用戶認(rèn)可及好評(píng)，系統(tǒng)同時(shí)具備靈活的可擴(kuò)展性，可不斷適應(yīng)工藝管理需求而變化。

作者簡(jiǎn)介：孟令勇（1978-），男，山東濟(jì)寧人，河北鋼鐵股份有限公司邯鋼分公司自動(dòng)化部工程師，研究方向：冶金自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：陳 倩）