泰鋼不銹鋼煉鋼生產實時數據管理系統

劉祥銀，翟乃波

（山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 萊蕪271100）

1 前言

隨著計算機網絡技術特別是以太網技術的不斷成熟，工業過程計算機控制系統向開放性、分散化與網絡化方向發展，把管理信息系統網絡和工業控制以太網絡互聯，實現數據共享，是實現管理—控制一體化的一種低成本、高性能的實現方法。我國重點鋼鐵企業煉鋼生產全部配置了基礎自動化系統，部分企業配置了國內外先進的專家系統，數據管理系統的配置實現了冶煉過程的信息與數據資源共享，實現了管理部門、技術部門與主控室、各操作崗位在管理決策—技術分析—操作控制上的“三位一體”。對提高煉鋼生產利用率，節能降耗起重要作用。

山東泰山鋼鐵集團有限公司集群式TSR轉爐不銹鋼生產線生產的產品廣泛應用到石油、化工、航空航天、汽車、船舶、醫藥、食品、水處理以及家電等領域。隨著國內外鋼鐵行業的競爭日益劇烈，客戶對產品質量的要求也進一步提高，為保證生產數據的真實性、及時有效性和可追溯性，提高工作效率，泰鋼決定開發不銹鋼實施數據管理系統，實時看到不銹鋼各條線路的生產過程的各個重要參數，能夠方便查詢數據的歷史記錄，隨時對某個歷史點或段的數據進行提取分析，并形成各種靈活的趨勢及報表，不但可以隨時掌握實時數據和趨勢，也可通過設置起始時刻、時間范圍來查詢某歷史點或段內的數據，實現對不銹鋼實時數據的管理。

2 設計方案及實施

2.1 設計思路

根據不銹鋼生產實際情況，該管理系統按照生產流程和工藝布置采取分散采集，集中整合，根據用戶的不同需求進行區域登陸。數據主要來源于現有控制系統的自動化監控數據，包括基礎自動化和過程二級控制、產銷一體化等。對系統全部實時數據靈活地進行數據實時采集，并將數據匯總于實時數據庫中，實現對全廠生產過程的實時在線查看、統計分析、歷史數據查詢、異常狀態報警、事故追憶等。

2.2 設計原則

系統采用B/S結構，主站服務器具備WEB發布功能，充分利用目前的公司級以太網絡，用戶根據系統分配的權限通過辦公網絡進行登陸，實現信息共享。不銹鋼實時數據庫管理系統的設計開發嚴格遵循以下原則。1）開放性：系統平臺支持工業標準，可以隨著需求的變化添加新的模塊。2）先進性：兼顧系統成熟性，采用業界先進的技術，保證現有系統的先進性，并隨著技術不斷發展可得到相應的更新。3）可擴展性：針對今后計量點的增加和能源管理業務需求的不斷發展，系統具有升級的能力。4）高可用性：確保系統的關鍵應用和不停機運作，高可用性體現在整個系統的每個環節。5）準確性：保證數據采集和傳輸的準確，為現場生產提供準確及時的數據是項目的首要目標。6）經濟性：綜合考慮現有系統的硬件環境，根據需求設計合理、高性能的集中方案，充分利用現有資源。7）兼容性：項目具有兼容性和開放式接口，可靈活方便地與將來的其他信息系統進行對接，為今后集團信息化的發展奠定基礎。

2.3 管理系統架構

整個數據管理系統具有3層結構：現場數據采集層，數據統計、分析、處理層，數據應用層。總網絡構架如圖1所示。

2.4 主要開展的工作

1）整合企業過程控制系統數據資源，實現煉鋼至軋鋼生產流程過程中多種、多套過程控制系統。

2）從不銹鋼整個生產過程中的各個工藝段收集生產信息，并按照全廠信息模型組織這些數據，最終提供給企業管理人員，實時把握生產過程。

3）實時跟蹤各工藝段的物料消耗、原料供應、操作人員、過程信息和設備信息，使企業生產經營管理人員對企業的生產過程有一個全面了解，準確把握每個生產環節的指標情況。

4）收集、存儲并分析產品數據，為持續的生產過程優化提供依據。通過數據長期歸檔，方便查詢每個時期的指標情況和當時的生產統計數據波動情況，為提高生產指標提供經驗數據。

5）全面標準、開放的實時/歷史數據存儲和服務，代替傳統的、零散的手工記錄，并將這些數據根據不同的用途以可追憶的形式提供給企業生產管理人員，并為集團公司未來的企業級生產實時數據庫、MES、ERP等奠定基礎。

6）與市場化運作相結合，為市場化結算提供必要的統計數據，并與公司管理模式相結合，為檢查反饋系統提供數據支持。

圖1 實時數據管理系統網絡架構

2.5 技術創新點

該系統利用力控軟件的組態畫面及大量腳本功能完成，它充分利用了組態軟件的簡單易用性，又利用了腳本功能的強大性及靈活性。與國外數據庫軟件相比，本系統全中文操作界面，更加簡便易用，打破了國外數據庫軟件版權的制約，可擴展性強，后期開發維護方便，而且投資少。

1）對轉爐、電爐、TSR爐、LF精煉爐、CAS爐數據進行集中采集管理，為工藝管理人員提供了實時生產數據，對不銹鋼煉鋼生產過程管理提供了數據平臺，實現了各類數據報表快速查詢。

2）通過自創的壓縮算法減少了數據的存儲空間，每天產生的數據放在壓縮包中，只占用10 Mb的數據空間，使數據存儲時間大大延長，而且減輕了數據庫及組態軟件的負荷。

3）系統還提供了故障追溯功能，能夠將預先設定好的報警數據存儲起來，在出現故障時調用分析，查看故障發生時的現象，從而減少了維護人員的故障排查時間，有效提高了生產效率。

3 結語

系統自成功投入使用以來，平均每月提高產量1萬t左右，平均噸鋼成本降低12元左右。項目的成功應用，進一步提高了不銹鋼煉鋼工藝技術人員的工作效率，加強了對產品質量的過程控制和可追溯性，為泰鋼更高層次信息化奠定了數據基礎。