烧结厂成本自动生成与能源管控中心的应用

甄 众，张 军，邹宗来，李智勇，董云江，李 喆

（天津市新天钢联合特钢有限公司，天津301500）

0 引言

信息化和工业化的高层次的深度结合是现代工厂的发展方向，国家工信委在2014 年开始大力推行信息化与工业化的“两化融合”，电子信息技术被广泛应用到工业生产的各个环节，信息化成为工业企业经营管理的常规手段。“两化融合”是工业化和信息化发展到一定阶段的必然产物，钢铁企业“两化融合”的核心就是以信息化为支撑，促进钢铁企业走新型工业化道路。

天钢联合特钢公司早在2012 年就开始对全厂进行光纤网络铺设，构建了信息化网络平台，其中包括生产网络、办公网络、监控网络，并实现了三网之间互融互通。但信息化网络平台功效没有得到有效开发，系统采集的大量生产数据没有得到统一规划、整合和利用。本文以天钢联合特钢公司烧结厂为例，对公司信息化网络建设情况进行了介绍，对烧结厂信息化系统的生产数据整合、利用情况进行了分析，对烧结厂信息化系统的成本自动生成与能源管控应用实践情况进行了总结。

1 信息化网络规划建设及内容

1.1 信息化网络规划建设

2012 年公司开始对全厂进行光纤网络铺设，构建了信息化网络平台。首先实现了各部门联网办公，网络化可以有效实现企业内部的资源共享，资料传送、信息发布、技术交流快捷方便。通过协同办公，缩短了各部门之间的距离。

2013 年公司推行无纸化办公。无纸化办公不但可以提高工作效率，而且还可以节约大量的纸张，可为企业节约大量的办公费用。烧结厂利用这次契机，对全厂的网络进行了升级改造，将生产网与办公网进行互通，实现了基础级自动化系统的所有生产数据自动采集到办公网络上。即将PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分散控制系统）等生产控制系统中的数据利用OPC 通讯方式采集到一台专用服务器上，在利用SQL 语言与数据库Access 进行交互，存储显示所需数据，并将所有生产数据自动采集到办公网络上[1]。

2014 年开始筹建烧结厂生产能源管控中心。将信息化系统所有采集的生产数据进行整合、优化用于生产系统管控，构建了烧结厂生产、能源管控中心，同时还增加了环保管控内容和视频监控网络系统。

1.2 信息化网络建设构成

进行数据采集、成本自动生成，实现信息化建设的前提是需要通讯网络的贯通与完善。为了满足生产管理的信息化、智能化，天钢联合特钢公司提前规划了网络，将全厂网络划分为三个部分。

（1）生产网络构建。将各生产作业区的PLC、DCS、工控机IP 地址重新分配并进行联网，保证联网以后不会冲突并做好电子版记录[2]。

（2）办公网络构建。办公网络采用三层网管型交换机，对不同区域的办公网络进行单独配置，确保不同区域设置不同的网络权限，不同部门设置在不同的网段，方便管理，减少网络冲突的机率。

（3）监控网络构建。新建的监控网与办公网进入同一个交换机，同样也是划分在不同的网段进行管理，以避免因网络上大量广播包而导致的网络传输效率差的问题。

1.3 信息化网络安全建设

办公网与生产网的互通利多弊少是大家有目共睹，但网络安全问题我们不能小视，网络安全主要着眼点是网络病毒的防治。网络病毒传播速度快、传染性大、破坏力强，一旦感染轻则降低网络传播速度、影响工作效率，重则造成网络系统的瘫痪、破坏服务器系统资源。由此无论是办公网还是生产网，必须把每一台电脑都安装一种大众认可的网络版杀毒软件，定期对病毒库更新，做到时时防护每周查杀一次病毒，同时减少文件夹共享的数量。这样一来既可以体验到网络互通的优越性，又保障了网络的安全性[3]。

2 烧结厂成本自动生成应用实践

2.1 生产消耗时时显示

利用自动化手段在PLC 系统采用逻辑控制的方式[4]，将烧结生产过程中各种压缩空气、水、电、煤气、煤粉、白灰、铁料等能源介质和原燃料的瞬时消耗量与当时的产量进行计算比较，得出烧结矿生产瞬时单耗，并将瞬时单耗与设定指标做运算比较。如果瞬时消耗高于设定指标时，工控机操作画面上会有报警，提示主控工关注该介质的的使用情况，究其缘由。

通过对各种能源介质和原燃料瞬时消耗量长期的监控和分析，可以总结出烧结生产工艺上的不足和缺陷，有助于工艺的改进和完善，降低烧结生产能源介质和原燃料消耗。烧结矿能耗消耗指标如图1 所示。

图1 烧结矿能耗消耗指标

2.2 生产报表的自动生成

烧结生产中有很多关键的参数需要记录并存档，原始的方法是由主控操作工每个小时将数据填写到生产报表上，然后每天上报分厂生产科（相关管理部门）进行存档，耗时、费工、繁琐和低效，与钢铁企业信息化、智能化建设要求不符。

2013 年开始烧结厂采用信息化手段，通过OPC采集PLC 逻辑控制器里面的相关数据并将其存储到SQL 数据库里，将生产数据服务器与局域网办公网联网。网站服务器自动采集生产数据库中的数据，每个小时采集一次数据通过WEB 技术发布到办公网络中。当一个班交班以后对该班的各种原燃料和能源介质消耗数据进行清零，服务器将清零前的数据自动保存到生产数据库中并发布到WEB 页面上显示，自动生成一个班的报表。网页生产报表如图2 所示。

图2 网页生产报表

2.3 生产成本的自动生成

生产数据自动生成并采集以后，将该数据库内所有原燃料的数据和能源介质数据进行提取，在每天夜里24:00 将一天的数据自动生成到成本报表数据库内，并对这些数据按照统计要求进行汇总计算，最终生成一天的消耗、单耗和成本报表。车间成本报表如图3 所示。

图3 车间成本报表

信息化系统自动生成的报表不仅减少了人为干预，而且出现错误的概率大幅降低，可长期调用，实现数据信息的浏览、打印数据及数据交换。在降低人员劳动强度的同时提高了生产管理效率，又达到了开源节流的目的。

3 烧结厂能源管控中心应用实践

3.1 生产能源管控中心的建设

生产能源管控中心建有一套单独的监控系统。该系统使用西门子的画面组态软件WINCC，通过OPC 通讯方式将各区域底层PLC 或DCS 控制系统内的能源介质数据、重点设备参数集中到一个单元内，在该单元中添加变量与采集到的这些数据一一对应，并通过WINCC 将这些数据投放在主控室和调度中心的监控画面中[4]。

3.2 生产能源的管控

生产能源管控系统采集到的这些能源介质数据可自动生成到生产报表和每日成本里。通过对能源介质的分析，可初步形成对能源介质一、二级计量的监控以及能源介质的基础管理能力，形成快捷的能源成本核算、能源负荷的分布以及历史数据的比较。生产能源管控系统的建设，可更合理均衡使用、调度、分配能源，发现能源介质使用中存在的问题，为能源的节约及设备的改造提供数据支持。能源监控画面如图4 所示。

图4 能源监控画面

3.3 环保的统一管控

钢铁企业有力的促进了我国经济的发展，但同时给环境带来的污染也是日益严重，因此钢铁企业的发展必须要要兼顾生态环境的建设与维护。国家对钢铁企业环保要求越来越高，超净排放指标越来越严格，所有外排烟囱全部加装在线监测系统并全部上传至环保部门。为此，天钢联合特钢公司烧结厂将全厂所有污染物在线监测系统进行联网，在生产能源控制中心增加环保板块监控内容，将所有环保数据集中管控，加强污染物外排的管理，实现生产与环保同步运行、同步管理，达到国家超净排放的要求。环保监控画面如图5 所示。

图5 环保监控画面

4 结语

烧结厂信息化系统建设到目前阶段运行比较稳定，各项功能都能够实现有效的利用，特别是生产数据的自动采集、自动生成生产和成本报表，节省了大量人力，减少了人为干预对生产数据和成本的影响，能够真实有效的反应烧结厂各项能源介质和原燃料的消耗指标，这对烧结厂信息自动化和工业自动化建设有着深远的意义。

烧结厂生产能源、环保管控中心又是一个综合决策平台，构建了纵向贯通、横向集成、互联互通的信息应用体系，最大限度的优化各种资源配置。通过标准接口和协议对各系统生产数据进行了集成，将“纵”、“横”相结合，实现对现有各信息网络应用系统的整合、完善和提高，形成系统之间的互动和信息共享机制。