燒結廠成本自動生成與能源管控中心的應用

甄 眾，張 軍，鄒宗來，李智勇，董云江，李 喆

（天津市新天鋼聯合特鋼有限公司，天津301500）

0 引言

信息化和工業化的高層次的深度結合是現代工廠的發展方向，國家工信委在2014 年開始大力推行信息化與工業化的“兩化融合”，電子信息技術被廣泛應用到工業生產的各個環節，信息化成為工業企業經營管理的常規手段。“兩化融合”是工業化和信息化發展到一定階段的必然產物，鋼鐵企業“兩化融合”的核心就是以信息化為支撐，促進鋼鐵企業走新型工業化道路。

天鋼聯合特鋼公司早在2012 年就開始對全廠進行光纖網絡鋪設，構建了信息化網絡平臺，其中包括生產網絡、辦公網絡、監控網絡，并實現了三網之間互融互通。但信息化網絡平臺功效沒有得到有效開發，系統采集的大量生產數據沒有得到統一規劃、整合和利用。本文以天鋼聯合特鋼公司燒結廠為例，對公司信息化網絡建設情況進行了介紹，對燒結廠信息化系統的生產數據整合、利用情況進行了分析，對燒結廠信息化系統的成本自動生成與能源管控應用實踐情況進行了總結。

1 信息化網絡規劃建設及內容

1.1 信息化網絡規劃建設

2012 年公司開始對全廠進行光纖網絡鋪設，構建了信息化網絡平臺。首先實現了各部門聯網辦公，網絡化可以有效實現企業內部的資源共享，資料傳送、信息發布、技術交流快捷方便。通過協同辦公，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，而且還可以節約大量的紙張，可為企業節約大量的辦公費用。燒結廠利用這次契機，對全廠的網絡進行了升級改造，將生產網與辦公網進行互通，實現了基礎級自動化系統的所有生產數據自動采集到辦公網絡上。即將PLC（可編程邏輯控制器）、DCS（分散控制系統）等生產控制系統中的數據利用OPC 通訊方式采集到一臺專用服務器上，在利用SQL 語言與數據庫Access 進行交互，存儲顯示所需數據，并將所有生產數據自動采集到辦公網絡上[1]。

2014 年開始籌建燒結廠生產能源管控中心。將信息化系統所有采集的生產數據進行整合、優化用于生產系統管控，構建了燒結廠生產、能源管控中心，同時還增加了環保管控內容和視頻監控網絡系統。

1.2 信息化網絡建設構成

進行數據采集、成本自動生成，實現信息化建設的前提是需要通訊網絡的貫通與完善。為了滿足生產管理的信息化、智能化，天鋼聯合特鋼公司提前規劃了網絡，將全廠網絡劃分為三個部分。

（1）生產網絡構建。將各生產作業區的PLC、DCS、工控機IP 地址重新分配并進行聯網，保證聯網以后不會沖突并做好電子版記錄[2]。

（2）辦公網絡構建。辦公網絡采用三層網管型交換機，對不同區域的辦公網絡進行單獨配置，確保不同區域設置不同的網絡權限，不同部門設置在不同的網段，方便管理，減少網絡沖突的機率。

（3）監控網絡構建。新建的監控網與辦公網進入同一個交換機，同樣也是劃分在不同的網段進行管理，以避免因網絡上大量廣播包而導致的網絡傳輸效率差的問題。

1.3 信息化網絡安全建設

辦公網與生產網的互通利多弊少是大家有目共睹，但網絡安全問題我們不能小視，網絡安全主要著眼點是網絡病毒的防治。網絡病毒傳播速度快、傳染性大、破壞力強，一旦感染輕則降低網絡傳播速度、影響工作效率，重則造成網絡系統的癱瘓、破壞服務器系統資源。由此無論是辦公網還是生產網，必須把每一臺電腦都安裝一種大眾認可的網絡版殺毒軟件，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量。這樣一來既可以體驗到網絡互通的優越性，又保障了網絡的安全性[3]。

2 燒結廠成本自動生成應用實踐

2.1 生產消耗時時顯示

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

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

圖1 燒結礦能耗消耗指標

2.2 生產報表的自動生成

燒結生產中有很多關鍵的參數需要記錄并存檔，原始的方法是由主控操作工每個小時將數據填寫到生產報表上，然后每天上報分廠生產科（相關管理部門）進行存檔，耗時、費工、繁瑣和低效，與鋼鐵企業信息化、智能化建設要求不符。

2013 年開始燒結廠采用信息化手段，通過OPC采集PLC 邏輯控制器里面的相關數據并將其存儲到SQL 數據庫里，將生產數據服務器與局域網辦公網聯網。網站服務器自動采集生產數據庫中的數據，每個小時采集一次數據通過WEB 技術發布到辦公網絡中。當一個班交班以后對該班的各種原燃料和能源介質消耗數據進行清零，服務器將清零前的數據自動保存到生產數據庫中并發布到WEB 頁面上顯示，自動生成一個班的報表。網頁生產報表如圖2 所示。

圖2 網頁生產報表

2.3 生產成本的自動生成

生產數據自動生成并采集以后，將該數據庫內所有原燃料的數據和能源介質數據進行提取，在每天夜里24:00 將一天的數據自動生成到成本報表數據庫內，并對這些數據按照統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

信息化系統自動生成的報表不僅減少了人為干預，而且出現錯誤的概率大幅降低，可長期調用，實現數據信息的瀏覽、打印數據及數據交換。在降低人員勞動強度的同時提高了生產管理效率，又達到了開源節流的目的。

3 燒結廠能源管控中心應用實踐

3.1 生產能源管控中心的建設

生產能源管控中心建有一套單獨的監控系統。該系統使用西門子的畫面組態軟件WINCC，通過OPC 通訊方式將各區域底層PLC 或DCS 控制系統內的能源介質數據、重點設備參數集中到一個單元內，在該單元中添加變量與采集到的這些數據一一對應，并通過WINCC 將這些數據投放在主控室和調度中心的監控畫面中[4]。

3.2 生產能源的管控

生產能源管控系統采集到的這些能源介質數據可自動生成到生產報表和每日成本里。通過對能源介質的分析，可初步形成對能源介質一、二級計量的監控以及能源介質的基礎管理能力，形成快捷的能源成本核算、能源負荷的分布以及歷史數據的比較。生產能源管控系統的建設，可更合理均衡使用、調度、分配能源，發現能源介質使用中存在的問題，為能源的節約及設備的改造提供數據支持。能源監控畫面如圖4 所示。

圖4 能源監控畫面

3.3 環保的統一管控

鋼鐵企業有力的促進了我國經濟的發展，但同時給環境帶來的污染也是日益嚴重，因此鋼鐵企業的發展必須要要兼顧生態環境的建設與維護。國家對鋼鐵企業環保要求越來越高，超凈排放指標越來越嚴格，所有外排煙囪全部加裝在線監測系統并全部上傳至環保部門。為此，天鋼聯合特鋼公司燒結廠將全廠所有污染物在線監測系統進行聯網，在生產能源控制中心增加環保板塊監控內容，將所有環保數據集中管控，加強污染物外排的管理，實現生產與環保同步運行、同步管理，達到國家超凈排放的要求。環保監控畫面如圖5 所示。

圖5 環保監控畫面

4 結語

燒結廠信息化系統建設到目前階段運行比較穩定，各項功能都能夠實現有效的利用，特別是生產數據的自動采集、自動生成生產和成本報表，節省了大量人力，減少了人為干預對生產數據和成本的影響，能夠真實有效的反應燒結廠各項能源介質和原燃料的消耗指標，這對燒結廠信息自動化和工業自動化建設有著深遠的意義。

燒結廠生產能源、環保管控中心又是一個綜合決策平臺，構建了縱向貫通、橫向集成、互聯互通的信息應用體系，最大限度的優化各種資源配置。通過標準接口和協議對各系統生產數據進行了集成，將“縱”、“橫”相結合，實現對現有各信息網絡應用系統的整合、完善和提高，形成系統之間的互動和信息共享機制。