[摘要]  開發(fā)出一套高爐入爐料精確數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)，綜合應用力控組態(tài)軟件、Delphi可視化編程軟件、Oracle關系數(shù)據(jù)庫和串口聯(lián)網(wǎng)設備等成熟技術，成功地組合各項技術接口。這對以后實施的各種通信采集和數(shù)據(jù)處理方案起到思維啟發(fā)和技術引領的作用，具有很大的技術推廣價值。

關鍵詞  入爐料 數(shù)據(jù)采集 精確 實時監(jiān)控 機電工程論文

0 引言

目前，鋼鐵市場競爭日益激烈，煉鐵降成本工作顯得至關重要。如何合理地評價高爐投入與產出間的能效關系，如何準確地計算高爐操作技術指標，如何準確地評價煉鐵成本經(jīng)濟指標，成為各級管理部門關注的重點。為此，煉鐵廠高爐入爐料精確采集和實時監(jiān)控系統(tǒng)項目的開發(fā)實施就勢在必行。
 

1 系統(tǒng)簡介

濟鋼煉鐵廠有6座350高爐和3座1750高爐。高爐入爐料包括焦炭（干熄焦、濕焦）、煤粉、燒結礦、落地礦、巴西礦、澳礦、球團礦等，高爐槽下共有140多臺秤和18臺噴煤秤，槽下秤屬靜態(tài)秤，計量準確，適宜精準配料。長期以來，鐵前成本核算和生產統(tǒng)計用數(shù)據(jù)均以理論入爐量作為統(tǒng)計基礎，各高爐的投料系統(tǒng)中有每批投料的稱量數(shù)據(jù)，但沒有合理存儲，也未與相應的物料名稱匹配，造成大量的數(shù)據(jù)資源被浪費。

煉鐵廠原有的入爐料結算考核體系是以毛入爐料量來計算鐵前產量的，即以皮帶秤作為自產燒結礦、球團礦、焦炭的計量交割點。但皮帶秤周圍的外界影響因素較多，造成計量不穩(wěn)定和實效性差，這是鋼鐵行業(yè)公認的檢測難題，且多座高爐共用一條皮帶秤，難以從皮帶秤上細分各高爐的實際入爐量。這種方式不利于煉鐵成本的核算和經(jīng)濟技術指標的統(tǒng)計。

高爐入爐料精確采集和實時監(jiān)控系統(tǒng)通過對入爐料數(shù)據(jù)進行在線精確采集，提供上料實時計量數(shù)據(jù)，引導煉鐵工序關注有效入爐量，從而精準計算煉鐵成本，提升煉鐵槽下秤計量管理整體水平，適用于單座高爐精確成本考核與管理。

2 系統(tǒng)解決方案

要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精確采集和監(jiān)控，就必須創(chuàng)建一個能與PLC稱重部分進行實時通信采集、數(shù)據(jù)存儲與管理，并能提供完整高爐生產投料信息的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，使之成為凈入爐料結算體系的數(shù)據(jù)源，以及提高生產管理水平和工作效率的技術支撐。

2.1 精確數(shù)據(jù)采集方案

（1）精確數(shù)據(jù)采集方案按“實時采集每批料每臺秤的凈重”原則實施。所采數(shù)據(jù)的上料批次清晰透明，無需任何處理，真實可信，便于鐵前區(qū)域在線監(jiān)管和數(shù)據(jù)共享，使對異常數(shù)據(jù)的處理有規(guī)律可循。（2）與上料自動系統(tǒng)同步。上料系統(tǒng)每臺槽下秤以設定值為基準進行備料，備料程序根據(jù)設定值自動給予補償，以平衡每批上料的料批值，備料完畢后得到料滿值（毛重）；放料時，以槽下秤放空料后的秤底作為料空值（皮重）；再用料滿值減去料空值就可得到本批次入爐料的凈重值。

小高爐槽下秤放料時，閘門下有料車受料。料車啟動上行2～3s后，開始向組態(tài)軟件提供各料斗閘門的開關量采集信號，開關量信號可一直保持到料車在爐頂放完料后回到原位，約為30～40s，從而為讀取凈重值提供足夠的采集時間，體現(xiàn)了采集的時序性和數(shù)據(jù)的有效性。

大高爐系統(tǒng)沒有受料斗，可直接采集每臺秤的凈重值，料滿值為料滿信號延時15s后的稱量值（保證穩(wěn)態(tài)取值），料空值為料空且閘門關到位延時5s后的稱量值，由此計算出每臺秤的凈重值；當本批料上到主皮帶后，向組態(tài)軟件發(fā)送上傳信號，數(shù)據(jù)庫存儲本批實際上料值和料批數(shù)。采集值對應料批值，體現(xiàn)了數(shù)據(jù)的真實性。
 

2.2 B/S網(wǎng)絡架構及傳輸

B/S網(wǎng)絡架構及傳輸方案：綜合利用總公司現(xiàn)有的辦公網(wǎng)資源，通過配置串口服務器的設備聯(lián)網(wǎng)功能，將工控網(wǎng)內PLC稱量數(shù)據(jù)傳送至辦公網(wǎng)；將網(wǎng)絡接入點延伸到各爐座PLC的RTU串口前，從而使各設備采集節(jié)點與采集服務器形成一個統(tǒng)一的星型采集網(wǎng)絡系統(tǒng)；將槽下采集系統(tǒng)從整體架構上分為設備層、采集層、監(jiān)控層、管理層，建成一個高度集成化、分布式的辦公網(wǎng)絡與采集數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

（1）設備層基于高爐自動上料系統(tǒng)，利用Concept2.6開發(fā)工具改造增加了以下功能：將每批料的凈重數(shù)據(jù)實時存入PLC寄存器地址中；清空該地址，存入下批料的凈重，存放期限設定在下批數(shù)據(jù)進入之前。

（2）采集層應用MOXA串口服務器性能，自動轉換通信協(xié)議及硬件通信模式，有效避開了“串行通信15m的距離限制”，實現(xiàn)了遠程通信與采集，以及多個分布式采集點向服務器集中傳送的功能。

（3）監(jiān)控層以開發(fā)應用力控組態(tài)軟件為主，完成對投料過程的實時采集與在線監(jiān)測，是本采集系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”，將采集的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫中。它對下與各采集點的串口服務器進行通信；對內集中管理各通信設備的參數(shù)設置，完成數(shù)據(jù)庫組態(tài)、腳本功能語句的編寫；對上連接管理層，提供生產管理監(jiān)控的界面�？傊�，監(jiān)控層起著承上啟下的作用，是本采集系統(tǒng)的重要組成部分。

（4）管理層以安裝在采集服務器上的Oracle數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，這種新型的管控一體化組合方式將工控網(wǎng)內的實時稱量數(shù)據(jù)經(jīng)協(xié)議轉換→遠程讀�。ò疵爰壷芷冢�→采集存儲→計算匯總→自動上傳，完成工控網(wǎng)內生產數(shù)據(jù)的多層次、有步驟的處理過程，實現(xiàn)了工控網(wǎng)向主干網(wǎng)計質量系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)的功能，保障了工控網(wǎng)內數(shù)據(jù)和設備的安全；應用了串口服務器設備立即聯(lián)網(wǎng)的特性，這是消除信息化“孤島”現(xiàn)象的關鍵設備，充分實現(xiàn)了生產在線數(shù)據(jù)與管理層信息鏈的溝通；進行了串口服務器測試、力控組態(tài)采集、腳本編寫、Oracle數(shù)據(jù)庫服務器創(chuàng)建、用Delphi編寫變料管理程序、工長培訓、與計質量系統(tǒng)的接口開發(fā)，打通了所有的技術路線，首次建立了技術開發(fā)與生產管理相結合的數(shù)據(jù)采集和處理模型。

（5）入爐料的變料管理。濟鋼爐料結構復雜，分為燒結、球團、焦炭、雜礦四大類，包括外購、自產、干焦、濕焦這些不同來源、不同特性的原料。在煉鐵投料工序中，在哪臺秤上料、何時變料、實時投料數(shù)據(jù)和物料名稱的匹配等變料管理詳情，只有高爐工長崗位最清楚。為此，大膽設計了變料管理的程序功能、崗位職能和工作秩序，以重點解決槽下實時入爐料與實際物料名的匹配問題，最佳地解決了長期制約本項目的“瓶頸”問題。該服務器通過存儲過程為計質量系統(tǒng)定時上傳數(shù)據(jù)，對內為工長崗位提供變料管理服務，以實現(xiàn)投料數(shù)據(jù)與物料名稱的匹配；對外與計質量系統(tǒng)無縫銜接，以滿足生產數(shù)據(jù)的管理、統(tǒng)計和查詢要求。

3 結束語

高爐入爐料精確采集和實時監(jiān)控系統(tǒng)完全達到管控一體化的設計目標：遵循“實時采集每座高爐每臺秤每批料的實際凈重”的采集原則，所采投料計量數(shù)據(jù)透明清晰、實時性好，便于鐵前各工序在線監(jiān)管；按設定的工作流程，由高爐工長手工完成實際入爐料與實時采集數(shù)據(jù)物料名稱的匹配；系統(tǒng)自動快捷、安全完備地存儲在線采集的稱量記錄，數(shù)據(jù)處理結果正確；系統(tǒng)按日按高爐按物料分類計算匯總后的數(shù)據(jù)自動正點地傳入計質量系統(tǒng)。該系統(tǒng)的投運，改變了鐵前區(qū)域的計量結算方式，以及煉鐵廠內部的技術管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式，為高爐凈入爐料結算體系提供了強大的數(shù)據(jù)支撐，滿足了各管理層和生產技術部門對精準計量數(shù)據(jù)的需求。