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　　關鍵詞：信息化 自動化 ERP系統

　　隨著信息技術的普及和發展，國外大型流程工業企業，特別是鋼鐵企業，均十分重視信息集成技術的應用，紛紛以極大的熱情和精力，構架工廠級、公司級甚至超公司級的信息集成系統。我國加入WTO以后，鋼鐵企業競爭更加激烈，尤其是產品質量和價格的競爭日趨上升，這就要求企業在改善工藝裝備水平的同時，必須提高企業的自動化水平，尤其是直接控制現場設備的過程控制系統，必須安全、可靠，檢測數據快速、準確，符合工藝要求，檢測到的大量信息，利用計算機網絡技術，傳遞給管理部門，實現“管控一體”化。宣鋼煉鋼廠在建設初期，就按照“統一規劃，分步實施，抓住重點，效益當先”的原則，重視自動化設備的投入，根據本企業的特點，綜合考慮自動化整體水平的提高，在做大、做強鋼鐵企業的同時，積極利用現代信息技術，最大限度地提高企業經濟效益。煉鋼廠在110噸轉爐投產之后，整體煉鋼生產能力上了一個新臺階，系統自動化裝備水平極大提升，為實現企業信息化奠定了堅實的基礎。

　　一、宣鋼煉鋼廠的基礎自動化

　　1.1宣鋼110噸轉爐使用的Controllogix5555控制系統是Allen-Bradly新一代的可編程序控制器。Controllogix內核設計無源數據總線，采用生產者/客戶技術為用戶提供一種高性能的、具有確定性的分布式方案。運用“逢變則報”的數據傳送方式，可帶電插拔任何模塊而不影響系統其它模塊工作。整個計算機控制系統有6個服務器，18個操作站。其運用的ControlNet網絡通訊方式，通過RIO連接下設的DeviceNet，形成宣鋼煉鋼廠110噸轉爐的自動化控制系統。全面采用網絡技術，實現設備級、基礎自動化級和過程計算機級的多級網絡控制系統。整個控制系統采用Rockwell公司特有的三級網絡，上層為以太網（EtherNet），實現轉爐、精煉、連鑄、脫硫、混鐵爐、合金料、生產調度、化驗分析的數據交換，中層為控制網（ControlNet）負責PLC系統通信，低層是設備網（DeviceNet）或遠程I/O以及第三方的Profibus用于連接現場設備。

　　過程控制系統的計算機系統采用客戶/服務器（Client/server）結構。操作站作為上位機運行RSView32等軟件完成轉爐—精煉—連鑄工藝參數的檢測、指示、報警、記錄及調節，組態系統設備運行狀態，實現實時控制功能。服務器應用OPC和DDE等技術完成數據存儲，利用以太網技術實現數據共享。服務器，操作站選用Dell計算機，運行Windows xp多用戶操作系統。

　　轉爐控制系統的4#轉爐和5#轉爐分別進行控制。兩座轉爐分別由6套Controllogix系統，6臺操作站和1臺服務器組成，完成轉爐本體、加料、余熱鍋爐、煙氣凈化、一次風機、煤氣回收等系統的檢測、控制與通信;精煉控制系統由1套Controllogix和2臺操作站組成，實現對電極、加料的自動控制;2臺連鑄機控制系統分別由9套Controllogix控制器4臺操作站和一臺服務器組成，主要完成鋼包回轉臺、振動與拉矯、結晶器、二冷水配水、切割、出坯的自動控制;脫硫站有一套控制器和一臺操作站，完成鐵水、脫硫、脫磷、撥渣自動控制;二次除塵由一臺操作站和一套控制器組成，完成對生產中產生的煙塵的二次收集自動控制。整個控制系統設計遵循“三電一體化”的思路，要求不僅能滿足對控制對象的順序控制、回路控制以及過程控制，而且在先進的計算機網絡技術支持下要充分實現自動化系統硬件和軟件資源的共享，大幅度地降低系統設備的投資，提高系統的可靠性，方便操作，并為生產管理提供完整的設備運行和生產數據。

圖 1

　　1.2 宣鋼120噸轉爐采用的PLC系統是施耐德公司推出的Modicon Quantum系列，該系統具有模塊化的、可擴充的結構，并且所有的模塊都能帶電插拔，任何模塊沒有槽位的限制，它特別適合工業及生產過程的實時控制。具體的特點如下:

　?。?） 選用的控制器較先進，系統的實時性好，可靠性高，數據處理速度快;

　　（2） 采用基于同軸電纜方案的遠程I/O的體系結構，系統具有較高的安全性。系統擴展方便，可隨時增加節點;

　?。?） Quantum系列控制柜內的通訊網絡速度快，傳輸速率為1544Mbps，可靠性高;

　　（4） 操作員站界面直觀友好，操作簡便，功能齊全;

　　（5） 減少布線成本，由于采用遠距離通訊網絡，使布線更加方便，并大大減少電纜用量;

　　（6） 多種操作方式?？刂品绞接?集中自動、集中手動、就地手動方式，使系統操作靈活、可靠。在集中方式下，所有設備由主控室操作工通過操作站進行操作;

　　120轉爐采用施耐德 Modicon Quantum 140 CPU 671 60 熱備系統，采用冗余同軸電纜連接的遠程I/O結構;PLC與PLC、PLC與上位計算機以及服務器之間的通信采用雙環冗余光纖以太網;部分操作箱采用了Profibus現場總線I/O模塊，通過Profibus-MB+網橋與Quantum系統連接;二級計算機通過服務器與控制網隔離。由于所控制的設備比較分散、距離較遠，系統還采用光纖中繼器的點對點RIO通信方式，這樣可以增強整個網絡的抗雜波干擾能力，提高整個控制系統數據交換的穩定性。

　　該PLC系統的組態編程采用Unity Pro軟件，上位監控畫面采用CitectSCADA軟件。本系統主要完成對120t轉爐本體、吹氬站、散裝料上料、汽化冷卻、煙氣凈化，一次除塵、煤氣加壓機等系統的檢測與自動控制，并實現對工藝、生產數據的計算機管理。底吹系統采用AB公司Rockwell PLC實現控制。其網絡結構示意圖如下：

　　二、宣鋼煉鋼廠的基礎網絡架構

　　1 110噸、120噸爐區信息網絡系統

　　為了進一步實現各項生產管理工作的科學化、標準化、精細化，我們充分利用煉鋼廠現有的計算機資源，使用光纖和雙絞線，將4#轉爐、5#轉爐、6#轉爐、4#連鑄機、5#連鑄機、6#連鑄機、一次除塵風機、熱力間、視頻監視、生產數據服務器等控制網操作站點進行統一管理并建立與廠長辦公樓的管理網的連接。實現對企業資源進行充分利用，優化整合，并打造一個資源共享、高效及時、精細準確的現代化管理平臺，從而提高企業的綜合競爭力。

　　網絡設計為星型拓撲結構的100M快速交換以太網，參見網絡拓撲圖。

　?。?）采用兩級交換，主干為100M光纖。

　?。?）服務器與中心交換機用100M銅纜連接。

　?。?）二級交換機與集線器、集線器與用戶終端采用100M五類雙絞線。

　　（4）服務器運行Windows 2000 Server網絡操作系統，各單位計算機作為工作站運行Windows2000 Professional操作系統。

　?。?）安裝主域服務器、數據庫服務器、Web服務器及電子郵件服務器。

　?。?）應具備將來實現可視會議系統及視頻監視系統的可能。

　　（7）預留接口與外部網絡連接。

　　在信息層，以太網提供了可以進行工廠級數據訪問的企業級帶寬系統。采用SQL Server數據庫，110噸爐區通過配置Rssql中的OPC接受PLC程序中的主要過程參數和信號，;120噸爐區采用Citect軟件采集PLC程序中的主要過程參數和信號，并且使用Delphi語言編制數據庫實現實時數據監控和歷史數據查詢，將過程控制與企業管理有機結合起來，形成生產系統一體化格局。

圖3 宣鋼煉鋼廠管控一體網絡拓撲示意圖

　　2 30噸爐區生產信息系統

　　30t爐區的生產數據采集，提高了該爐區的生產管理水平，使得煉鋼工序更加合理化，實現了自動生產調度等功能。它的實施是實現全廠管控一體化的基礎，標志著煉鋼信息化管理水平的提高。

　　以在30噸爐區一連鑄車間主控室安裝的Rockwell小型SLC500 PLC系統作為數據采集系統，1、2#連鑄機生產數據，經過一次儀表采集標準信號并入PLC系統，轉爐的數據采用就地安裝的1794 Flex I/O進行采集，并以遠程I/O通信方式傳送到PLC系統。PLC系統通過以太網與工作站（上位）及生產數據服務器連接，形成兩層網絡結構，進而使生產數據進入煉鋼廠管理網，參見下圖。

　　百噸爐區采用10網段實現各臺操作站及服務器數據共享，30噸爐區采用20網段實現操作站之間數據共享，將兩個爐區的生產數據統一采集到SQLServer數據庫中，并通過加有雙網卡的服務器，，編制程序建立sppd生產數據實現控制網與管理網數據共享。這樣不僅便于生產調度及時準確控制生產節奏，同時也方便管理人員實時掌握現場狀況，為實現管控一體奠定了基礎。為了避免各臺操作站、服務器等感染網絡性病毒，我廠采用安裝卡巴斯基網絡版殺毒軟件、屏蔽電腦USB接口、摘除光驅及軟驅等手段控制病毒的蔓延，確保了生產電腦的安全性。

　　三、煉鋼廠的生產數據管理系統

　　煉鋼是鋼鐵生產的重要工序，對降低生產成本，提高產品質量，擴大產品范圍，具有決定性作用。目前鋼鐵生產技術特別是連鑄與熱軋熱送的發展，使生產過程日趨連續化、高效化，這就要求鋼廠計劃控制和管理系統對整個生產過程中的各工序間的物流能流和生產時序進行準確預報，從而達到快速信息反饋并及時準確和靈活地調整生產工藝和品種方案。

　　為了進一步加強現場過程的監測與控制，更好的跟蹤總結和技術分析，煉鋼廠特建立以稱量流、溫度流、分析流為主的數據庫。通過準確采集鐵水、終點、出鋼、Ar站、大包、中包的溫度;采集化驗室對爐后鋼水、氬后鋼水、以及成品的成份值。使每一爐鋼數據實現完整保存，這樣無論是管理人員還是操作人員，只要打開該數據庫，就可以全面了解有關信息，這樣既減少了工藝監督人員的工作量，又為技術分析與考核提供了可靠的數據支持。

　　計量流：主要記錄轉爐加入鐵水、廢鋼，吹煉過程中石灰、輕燒、改質劑、鎂球、球團、螢石等散狀料以及整個過程中加入的合金料，吹氧時間、吹氧量，出鋼時間、鋼水量，這包鋼在連鑄機上的開澆時間、停澆時間，大包重量，總共的拉坯長度、鑄坯支數等等。

　　溫度流：主要記錄轉爐的兌鐵時的鐵水溫度，吹煉過程中一次倒爐的鋼水溫度、出鋼溫度，在吹氬站上的進站、出站溫度，這包鋼在連鑄機上澆鑄時的大包、中包溫度等等。

　　分析流：我們利用現有的以太網，將技監中心駐煉鋼廠110t轉爐的化驗室兩臺光譜分析儀的化驗數據，利用VB開發了實時采集系統。對鐵水、吹煉一次倒爐、出鋼、氬前、氬后鋼水、以及成品的成份讀取并存入數據庫。

　　生產數據庫的建立，是我廠走企業信息化的基礎。由專業生產管理人員采用職能數據挖掘軟件對動態數據進行分類、抽取和發布，我們可以做到：①鋼鐵料消耗對比：日、旬、月的對比表，針對鋼鐵料消耗升降情況，產生投入量、產出量，鋼鐵料消耗實際趨勢比較;針對鋼鐵料消耗升降情況對其影響因素進行分析。②合金料消耗對比：日、旬、月的對比表，針對合金料消耗升降情況，對其影響因素進行分析（包括：不同成分合金的廢品量，各鋼種合金消耗，對合金消耗高的鋼種生成鋼鐵料消耗趨勢圖）。③進廠鐵水計量分析。④出廠鋼坯計量分析。

　　該系統的投入和正常運行，提高了煉鋼廠信息化管理水平，同時滿足了宣鋼信息化建設（ERP）的數據需求，實現了宣鋼物流、質量、能源信息管理現代化。

　　四、煉鋼廠的信息化建設

　　1鋼坯生產領用及轉儲流程（公司內）：

　　功能描述：

　　ü 鋼坯生產入庫由PP模塊根據理論計算值生產完工確認進行入庫，當軋材廠領用鋼坯時執行該流程。

　　ü 實物計量前，相關崗位人員需要在計質量系統創建計量申請單。計量申請單主要包含以下信息：工廠、庫存地、物料、批次、數量、接收工廠、接收庫存地、接收批次等。

　　ü 實物計量后，計控崗位人員在計質量系統計量申請單中采集/錄入計量數據（鋼坯是實際計量數據，板坯是理論計算數據），確定凈重后觸發SAP系統轉儲記帳功能。

　　ü 在計質量系統觸發轉儲記帳功能后，計質量系統會自動根據計量單中的物料編號、數量、工廠、庫存地、批次、接收工廠、接收庫存地等信息在SAP系統中完成庫存轉儲記帳。

　　ü 數據上傳到SAP系統后，崗位操作人員需要在計質量系統打印出領用轉儲單，并傳遞到相關崗位存檔并作為SAP系統核對的依據。

　　2煉鋼廠非生產相關物資回收處理流程

　　功能描述：

　　ü 非生產相關物資是指建筑拆下的廢鋼等回收物資。上線廠礦建筑廢鋼回收采用此流程，非上線的獨立廠廢鋼回收采用‘供應公司國內廢鋼采購流程’。

　　ü 實物計量前，相關崗位人員需要在計質量系統創建計量申請單。計量申請單主要包含以下信息：工廠、庫存地、物料、批次、數量、接收工廠、接收庫存地、接收批次等;在創建計量申請單時只維護工廠、庫存地、物料、批次等信息。

　　ü 實物計量后，計控崗位人員在計質量系統計量申請單中采集/錄入計量數據。金屬物資處/原料處崗位人員維護接收工廠、接收庫存地、接收批次等信息，然后觸發SAP系統轉儲記帳功能。

　　ü 在計質量系統觸發轉儲記帳功能后，計質量系統自動在SAP系統完成以下記帳處理：1、根據計質量系統計量申請單中的回收工廠、庫存地、物料、數量、批次等信息完成回收物資入廠礦庫存的記帳處理;2、根據計質量系統計量申請單中的接收工廠、接收庫存地、物料、數量、批次（料段）等信息完成從生產廠礦庫存轉至物資金屬物資處/原料處庫存的記帳處理。

　　ü 數據上傳到SAP系統后，崗位操作人員需要在計質量系統打印出回收計量單，每天打印一次傳遞到相關崗位存檔并作為SAP系統核對的依據。

　　3煉鋼廠生產相關物資回收處理流程

　　功能描述：

　　ü 廠礦崗位人員根據理論值將這些副產品確認到煉鋼廠的回收庫。

　　ü 實物計量前，相關崗位人員需要在計質量系統創建計量申請單。計量申請單主要包含以下信息：工廠、庫存地、物料、批次、數量、接收工廠、接收庫存地、接收批次等;在創建計量申請單時只維護工廠、庫存地、物料、批次等信息。

　　ü 實物計量后，計控崗位人員在計質量系統計量申請單中采集/錄入計量數據，金屬物資處/原料處崗位人員維護接收工廠、接收庫存地、接收批次等信息，然后觸發SAP系統轉儲記帳功能。

　　ü 在計質量系統觸發轉儲記帳功能后，計質量系統自動在SAP系統完成以下記帳處理：1、根據計質量系統計量申請單中的回收工廠、庫存地、物料、數量、批次等信息完成回收物資入廠礦庫存的記帳處理;2、根據計質量系統計量申請單中的接收工廠、接收庫存地、物料、數量、等信息完成從鐵廠庫存地轉至金屬物資處/原料處庫存地的記帳處理。

　　ü 數據上傳到SAP系統后，崗位操作人員需要在計質量系統打印出回收計量單，并傳遞到相關崗位存檔并作為SAP系統核對的依據。

　　煉鋼 ERP信息系統的建立，不僅滿足了宣鋼信息化建設項目實施的需求，而且實現了宣鋼物流、計質量業務、生產作業計劃和庫存管理、能源管理現代化;并且可以實現科學的計量管理、全面的質量管理和跟蹤、廠級和班組級層面的生產計劃和執行管理、物流和調撥的全程信息跟蹤能源動力的合理調度和科學結算;通過管網、進廠總表和工序/機組分表的實時數據采集，為科學合理的能源動力調度提供決策依據和科學分析的準確數據，人工操表讀數將不再需要。

　　企業信息化建設只有越來越高的起點，沒有一勞永逸的終點。信息技術本身的快速發展和應用范圍的日益廣泛，成為中國鋼鐵企業今后把握機遇、贏得競爭優勢，獲得生存發展的關鍵，是使鋼鐵企業的管理走向科學化、精細化、現代化的必然結果。

　　五、結束語：

　　近年來，我國冶金自動化技術取得了很大的進步，為鋼鐵工業的發展做出了貢獻，但與國際先進水平相比還有相當大的差距。鋼鐵工業在數量和質量方面的發展為冶金自動化技術的發展即提供了機遇，也提出了新的挑戰。面對冶金企業花巨資大量引進的國外軟硬件產品，先進技術和自動化系統，我國冶金自動化工作者任重道遠。宣鋼冶金自動化技術發展，應緊密關注冶金行業技術發展動態和企業需求，在保障功能的前提下，注重提升性能，加強過程工藝，工裝設備，企業管理，生產組織，自動化等多專業的產學研聯合攻關，以提高冶金企業經濟效益，增強企業綜合競爭力為主要目標，制定科學合理的研究開發計劃，走消化吸收自主開發相結合，原始創新集成創新相結合的技術路線。不斷推出新的冶金自動化技術成果，形成一批具有自主知識產權的綜合自動化軟件和硬件產品，全面提高宣鋼經濟效益和綜合競爭力，促進整個企業自動化軟硬件產業的跨越式發展。