贵冶智能工厂一期工程应用系统支撑硬件概述

刘 飞

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

酸江西铜业股份有限公司贵溪冶炼厂（以下简称贵冶）是中国首家采用世界先进闪速熔炼技术的现代化铜冶炼厂［1-2］。投产30多年来，经过不断升级改造，贵冶已成为全球唯一单厂阴极铜产能突破百万吨的铜冶炼厂［3］。在产能扩张的同时，贵冶始终坚持绿色发展和技术创新，冶炼核心技术经济指标始终处于行业领先水平［4-6］。

贵冶智能工厂项目是国家工信部批准的“铜冶炼智能工厂试点示范项目”，项目建成后将为贵冶未来快速发展，树立突破方向，注入强劲动力。按照总体规划、务实推进的原则，贵冶智能工厂项目分两期建设。一期重点是构建智能工厂系统框架，完成信息化及自动化的提升及智能装备试点实施；二期重点是深化应用和优化提升。

作为贵冶智能工厂一期工程三大重点项目之一的应用系统由生产管理、供应链管理、设备管理、能源管理、安环管理和辅助决策等六大业务域组成，这些业务域投入使用后的功能能否达到预期目标在很大程度上依赖于配套的硬件，没有硬件设备的基础支撑，应用系统功能将不完善。

兼顾功能需求以及总体费用可控，贵冶确定了硬件的配置原则：首先要满足业务功能的需求，适用为主、适度超前；其次统一规划，急用先上，试点先用。同时贵冶还明确了选型原则：技术先进、高可用性、高扩展性、高安全性、高可维护性和良好性价比。

2 硬件分类

对应用系统的模块、功能、流程进行梳理分析后，贵冶确定了 硬件的需求，按类别可分为以下五大类。

（1）看板设备：包括彩色LCD监视器、彩色LCD拼接屏、双基色LED显示屏，主要作用是将岗位关注的各类业务数据以及作业指令、协同任务和预警预报信息等集中呈现出来，便于操作人员及时处理反馈。

（2）条码设备：包括条码枪、条码打印机、自助打印终端机，主要作用是实现原料、过程产品和产品取制样、检化验全过程跟踪，实现痕迹化管理，提高作业效率和准确性。

（3）采集设备：包括手持机PDA、串口服务器，主要作用是将现场采集的数据及时上传，规范岗位巡检和检化验作业过程，提高岗位巡检结果、检化验数据传输的时效性、准确性，减少人为因素的干扰。

（4）射频设备：包括RFID标签、写卡器，主要用于岗位巡检点标识，配合PDA实现岗位巡检功能。

（5）终端设备：包括桌面云、工业平板电脑。桌面云实际上是台式机的扩展，其特点是所有用户共用1台或多台服务器，用户操作均在服务器上进行，用户现场没有主机。该类设备的主要作用是实现人机交互，便于使用人员编辑、存储、传输各类业务数据，提高业务的时效性以及确保网络信息安全风险可控。

3 使用场景

硬件为功能服务，以下通过典型业务场景说明硬件的用途。

3.1 看板设备配合终端设备典型应用场景

岗位操作人员在现场通过桌面云终端登录智能工厂业务系统，并将本岗位关注的相关信息如安环信息、异常事件、预警报警信息、技经指标、重要参数、作业量和产量等内容配置到智能监视模块进行集中展示。此外，集中展示内容还可以配置通知信息、作业指令、作业计划和物料倒运信息等。这些预置好的内容最终显示在作业现场的彩色LCD监视器、彩色LCD拼接屏和双基色LED显示屏等看板设备上。

操作人员仅通过查看看板设备显示内容就可以有效监测生产运行状况，进而提高了响应及时性和生产组织协同高效。具体实现方式如图1所示。

图1 看板设备配合终端设备应用场景

3.2 采集设备配合射频设备、终端设备典型应用场景

岗位操作人员通过桌面云终端登录智能工厂业务系统，并将岗位巡检基础档案导入智能工厂巡检模块并存储到数据中心。岗位巡检基础档案包括巡检路线、巡检区域、具体设备、巡检内容、判定标准和巡检点标识等。同一岗位可以设置多条巡检路线，每条巡检路线包含多个巡检区域，每个巡检区域至少布置1个巡检点，可以将任意多个设备组合为1个巡检点。每个巡检点配置了1个RFID标签作为该点唯一标识，通过写卡器向RFID标签写入身份信息。

岗位巡检人员在手持机PDA上查看巡检任务，按照任务要求进行巡检。每到一个巡检点巡检人员通过手持机PDA读取该点标识、调出详细巡检内容，然后判断该巡检点所涉及的巡检内容是否正常，并将判断结果上传至数据中心。通过桌面云终端登录智能工厂业务系统的相关人员可以第一时间从数据中心接收到巡检结果，若有异常及时联络相关人员确认处理。

通过采用PDA、射频设备，实现了岗位巡检全过程痕迹化，有效保证了巡检的有效性，提高了巡检异常处理的及时性。具体实现方式如图2所示。

图2 采集设备配合射频设备、终端设备应用场景

3.3 终端设备配合条码设备、采集设备典型应用场景

岗位操作人员通过桌面云终端登录智能工厂业务系统，并编辑、打印待送化验分析样品条码标签，然后将标签粘贴到样品试样袋上，标签上的条码集成了样品信息。通常情况下，打印标签在岗位操作室完成，但如果岗位操作室桌面云终端或条码打印机发生故障、无法打印，操作人员可以到布置在化验室一楼大厅的自助打印终端机上打印标签。

图3 终端设备配合条码设备、采集设备典型应用场景

样品送至化验室后，化验分析人员通过条码枪读取试样袋上的样品条码信息，然后进行化验分析。化验分析仪器的分析数据通过串口服务器传输至数据中心，化验分析人员通过工业平板电脑登录智能工厂业务系统，并读取临时存储在数据中心的分析结果。待化验分析人员确认无误且主管审核通过后将分析数据保存至数据中心，这时相关岗位、人员就可以查询到化验分析结果。

通过采用工业平板电脑、桌面云、条码打印机、自助打印终端机、条码枪和串口服务器等设备，可以实现样品流转的全过程跟踪，以及化验分析数据的自动传输和及时确认、审核。带来的好处是规范了取制样、检化验流程，避免了样品标识不清现象的出现，降低了化验分析人员人工录入数据的工作量，提高了化验分析结果的时效性，减少了人为因素对化验分析过程的干扰。

4 结语

贵冶智能工厂应用系统在功能实现上需要配套硬件支撑，看板设备、条码设备、采集设备、射频设备和终端设备等众多类型设备的大量应用为智能工厂一期工程各功能模块的按期投入运行以及运行效果达标提供了可靠保障。今后，随着贵冶智能工厂后续工程的陆续启动，预期将会应用更多类型、更多型号的硬件设备。