调度自动化系统在炼钢生产上的应用研究

张业文

(安徽冶金科技职业学院 安徽马鞍山 243011)

随着5G网络技术日益成熟，移动通讯、物联网、云计算、大数据、智能机器人等技术的发展，工业4.0的应用越来越多，我们充分调研了炼钢生产的工艺流程，利用调度自动化系统，保障调度指令能够准确及时、实现生产组织及管理高效化，对于进一步缩小与国内外同行业先进企业的差距，提升企业在钢铁市场的核心竞争力，具有重要的意义。

1 建设目标

在长材事业部南区(三钢)转炉炼钢区域应用先进的计算机和通信技术，构建“一站式、一体化”、高质量、高效率、智能化的精细工艺调度管控平台。

(1)通过生产计划编排和生产协调，有效实现炼钢过程的炉机匹配，保证连铸机最大限度发挥能效，提高钢产量。

(2)通过炉次跟踪，实现炉次信息的全程动态的显示和加工过程的自动记录，为产品质量追溯和工艺改进提供依据。

(3)通过有效的钢包管理和能源平衡管理，从物流和能源上保证炼钢区的有序生产。

(4)通过对生产数据的分析挖掘，能够帮助企业实现更高层面的管理目标，如动态成本管理，负能炼钢。

(5)通过更加科学、系统、人性化的平台设计和配套的运行机制、制度建设，为领导决策提供信息服务。从而实现多方位调度、监控、管理生产过程。

2 设计原则

炼钢调度自动化系统设计时应遵循如下原则：

2.1 安全性高

访问用户通过角色和权限的合理分配，进行授权管理，同时炼钢调度系统配有完善的日志记录，便于以后的综合管理。

2.2 可靠性高

采用稳定的技术架构，保证系统持续稳定运行。在高并发的情况下，有高效的性能，保证用户的正常使用。系统具有广泛的兼容性，方便用户的习惯性操作。

2.3 扩展性好

提供各种接口将各类型的信息数据集成到现有软件中。

2.4 操作简单、维护方便

系统设计时充分考虑使用人员的客观情况，做到易操作，易维护。

2.5 保密性高

系统应充分考虑生产数据的保密要求，分层次、分级别对平台中的相关数据进行密级保护，避免生产数据的泄露给企业带来不良的影响。

3 平台概述

平台概述，如图1所示。

3.1 生产调度系统

根据炼钢区域生产计划编排及调度流程，建立生产调度系统；主要功能包括生产计划编排、各炉次计划钢种、料单及各个工艺环节指令票下达、工艺过程节点生产工况反馈(作业炉数、事故及处理)等。

图1 系统流程图

3.2 生产运行系统

对炼钢区域各工艺生产特点、关键技术指标及其影响因素进行分析，建立相应生产指标，并对指标进行实时的监测；实现实时监控各工艺环节生产、待机、故障等生产状态，为生产管理及决策提供依据。

3.3 生产预警系统

对炼钢厂区关键设备及工艺运行状态，如：液压站、关键设备冷却水温差等，设定预警指标。实时监测厂区生产状况，实现对炼钢区域内各关键信息实时采集、监测、预警及报告。

3.4 物料消耗系统

根据炼钢区域物料结构、供需状态，建立物料消耗及成本数据库；主要功能包括建立铁水、废钢、造渣料、合金料等主要物料数据库，实时在线记录各类原料消耗，分析物料消耗结构。

3.5 检验化验系统

实时采集检化验站的铁水和钢水等物料的成分、温度等各类数据信息，建立各岗位检化验数据需求关系，实时推送各物料检化验数据，使各岗位及时准确掌握检化验信息，为生产实时操作提供依据。

3.6 信息显示系统

集成各生产环节及要素的有效信息，搭建区域生产工艺管理大数据信息平台，嵌入相关软件，在联通各局域网及外网的条件下，实现数据实时采集、通讯、存储、指令、反馈、分析、查询等功能，并根据管理层、操作层等用户类别，实时推送相关信息。

3.7 报表生成系统

实时采集各工艺环节的数据信息，建立炼钢作业区生产运行状态数据库，根据车间及岗位需求，建立各车间岗位报表生成系统，实时记录并显示各车间的数据报表，根据生产班次实现报表的打印、上报及历史查询。实现各种岗位生产数据的实时导出并支持多样化分发手段。

3.8 辅助决策系统

在充分了解炼钢生产过程中各工艺节点的技术指标，通过大数据的分析、计算、学习等方式为企业管理者提供决策的依据。

4 研究内容

4.1 智能生产计划编排及调度

强调上下游工序生产计划的工序紧密衔接，制订炼钢的生产计划(月、周)下发各车间，制订生产调度计划(日)下发各车间(各作业点)。

各车间(作业点)根据制订的生产调度作业计划(月、周、日)进行生产，并将生产信息、故障信息反馈给公司。

公司根据各车间(作业点)的反馈信息，调整作业生产计划，下达检修计划。如图2所示。

图2 调度自动化系统架构

4.2 实时在线查询显示生产信息

按时间顺序从最新一条到以前的，逐次显示钢水指令票信息。按转炉号、铸机号及按时间的查询手段，方便用户查看指定炉、机及时间段的生产情况。

4.3 智能化生产技术模型

基于信息化生产的大数据在线分析，为生产提供智能化技术决策方案，指导和优化现场生产，达到节能、降耗、高效、稳定的生产目标，主要包含以下生产技术模型。

4.4 智慧制造管理

在生产排产、物料匹配、作业排程、生产调度等方面，提升信息系统的自动化和智能化程度，将有效降低库存、增加产出、平衡物流、降低成本、改善准时交货，成为企业优化生产组织，提升制造管理能力和水平的强力引擎。

4.5 智能物料匹配

针对生产任务与物料需要进行脱挂或匹配关联操作的业务需求，基于匹配规则及优化匹配策略，实现自动的生产与物料匹配。

4.6 能源环保协调监控

根据环保运行系统建立预测模型，在环保监控指标超出预警指标时进行预警，同时环保系统可以及时了解和掌握厂区及周边地区的环境情况，为生产和能源系统合理运行提供决策支持。

5 现有二级系统的改造

5.1 系统设计

由于新旧两个系统整合，程序结构有C/S变为B/S，以及服务器优化等原因，需要重新进行系统设计。

5.2 将行车系统和转炉二级系统整合，重新开发行车跟踪系统程序5.3 重新开发转炉跟踪程序

由于转炉工艺改变及环保要求的提升，转炉炼钢的散装料的物料种类是不断变化的，且存放的料仓也是变动的，所以目前系统关于散装料的计量已经不可用。本项目实施后解决散装料计量问题，上传，报表等一系列问题。

5.4 重新规划现有OPC服务，重写跟踪程序5.5 整合检化验系统

将现有的化验室成分和炉前成份整合在一起。

5.6 完善其他功能(最近两年企业提出的升级需求)

自转炉炼钢系统和行车系统投运以来，甲方所有新增的功能和需求，只要具备条件，在本项目中一并实施。

6 结论

在总结前期的调度自动化系统实际应用基础上，结合现在网络发展现状，利用最新的管控技术，相信在长材事业部部署最新的调度自动化系统以后一定会让企业的效益再上一个新的台阶。