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              成都鋼材價格聯盟

              【技術文獻】興澄特鋼3200 高爐L2過程控制管理系統開發實踐

              冶金信息裝備網 2021-10-28 12:23:59
              興澄特鋼3200 高爐L2過程控制管理系統開發實踐
              劉曉萍
              ( 江陰興澄特種鋼鐵有限公司,江蘇江陰214400)
              摘要: 介紹了興澄特鋼3200 高爐L2 過程控制管理系統的結構、軟硬件配置、系統開發和管理過程中的重點,該系統實現的主要功能有: 原燃料供料信息管理、料批信息查詢、出鐵管理、生產實績管理、爐缸爐底冷卻壁溫度管理。為更好地服務于生產提供工藝信息數字化的依據,實現科學煉鐵、經濟煉鐵。
              關鍵詞: 高爐; L2 過程控制管理系統; 開發; 實踐
              0 引言
              ? ? ? 興澄特鋼3200 高爐設計爐容3 200 m3,實際爐容3 600 m3,設計年產280 萬t 鐵水的特大型高爐,在2009 年9 月26 日正式投產。該高爐在設計上應用了許多先進的高爐冶煉技術,如燒結礦粒度分級入倉,底濾法水沖渣,熱風爐自動燒爐。高爐的自動化控制系統采用ROCKWELL 公司系列產品ControlLogix,一級編程軟件采用RSLogix5000 的Professional中文版軟件,畫面組態軟件采用RSVIEWSE,L2 系統由C #. NET2008 開發,數據庫采用ORACLE10 g ,取數軟件采用RSSQL。與中信泰富工程技術公司合作開發了L2 過程控制計算機管理系統。
              ? ? ? ?興澄特鋼3200 高爐L2 定位為高爐的生產、質量管理系統,重點對生產過程進行管理。根據工藝要求將整個高爐生產的過程數據、原燃料質量數據、物料計量數據進行收集計算,為生產技術人員進行技術分析提供支撐。
              1、?? 3200 高爐L2 系統開發的必要性
              ? ? ? ?眾所周知,PLC 系統是最基礎層的控制系統,隨著信息技術和互聯網產業的快速發展,以及鋼鐵業對生產精細化管理的要求,L2 在生產中的作用越來越明顯。煉鐵界說“七分原料、三分操作”,是指原料的重要性在高爐順行上占70% 的份額。大型高爐的順行更離不開原料管理,所以及時了解原料場所供原料的質量、計量信息顯得尤為重要。利用數字化管理和指導生產,穩定有效地組織生產,必須使L2 與L1、生產同步實施投用。
              2 、L2 系統的軟、硬件及架構
              ? ? ? ?興澄特鋼3200 高爐L2 系統硬件平臺采用2 臺L2 服務器和1 臺RSSQL 服務器。服務器系統硬件選用2 臺HP DL580G7 PC 服務器、中端存儲陣列P6350,使用群集雙機熱備確保系統穩定可靠不間斷地運行,服務器操作系統選用Windows 2003 ServerR2 中文企業版32 位( 25 用戶) ,數據庫軟件選用功能強大的ORACLE 10g ( 企業版) 50 用戶軟件。前臺開發平臺采用C#. NET 2008 軟件,為三層架構。報表系統采用專門的報表軟件ChinaExcel 3. 8 輕松方便地形成各種樣式的報表。操作系統和數據庫軟件分別裝在2 臺HP DL580G7 服務器上,數據存儲在陣列盤上,這種架構確保在1 臺服務器出現問題時能夠及時切換到另外1 臺確保系統穩定運行。與一級PLC 通訊方面選取FTTM Professional 5000,版本號9. 0 軟件( 簡稱RSSQL) ,通過RSSQL 從一級SE 畫面服務器進行通訊,經FTTM 軟件直接寫入Oracle 數據庫的表中供前臺開發程序使用。L2 系統的軟、硬件結構如圖1 所示。
              ? ? ? ? 由圖1 看出: L1、L2、L3 分布在不同的網絡層,各系統的服務器都采用雙機熱備或冗余服務器來確保系統穩定可靠地運行。網絡分層結構,從網絡安全上保證系統、數據的安全。
              3、 L2 主要實現功能
              ? ? ? L2 系統涉及區域從原料開始供高爐料倉始到鐵水送鋼為止,覆蓋區域為高爐、噴煤、TRT 余熱發電、鼓風機。該系統覆蓋的原料和主要產品包括礦石輔料、煤、焦炭、球團礦、燒結礦、鐵水、除塵灰、爐渣等,主要的功能有生產計劃查詢、配料單查詢、燒結配比查詢、原燃料供料信息查詢、高爐投料及料批信息查詢、高爐料倉料位查詢、返礦返焦查詢、變料情況、出鐵管理、調度日報查詢、計量通知單查詢、送樣通知單查詢、鐵水計量單查詢、煤氣送樣單查詢、風口作業、爐缸爐底冷卻壁溫度管理、供風及噴煤指令管理、質量查詢、設備故障及誤工管理、高爐能源管理、投入產出實績整理、設備信息查詢、交接班記錄、燒結混勻跟蹤、噴煤指令接收、鼓風供風指令接收,各類生產報表管理、高爐日生產技經指標管理、基礎數據、用戶權限管理等,具體結構如圖2 所示。
              ? ? ? ?在整個系統中,原燃料供料信息、出鐵管理、生產實績管理、爐缸爐底冷卻壁溫度管理是非常重要的模塊,與生產信息數據密切相關。
              3. 1 原燃料供料信息管理
              ? ? ? ?3200 高爐是特大型高爐,爐況的順行離不開原料的穩定,加強原料管理至關重要。球團礦、塊礦從一次料場供料,焦炭從焦炭料場供料,輔料從輔料場供料,燒結礦從燒結直供高爐料倉。從料場給高爐料倉供料開始跟蹤,供入料倉號、料種、重量在稱量結束后由計量系統立即發送高爐L2 系統,L2 接收到新記錄,畫面會提示“料場有新數據傳入,請確認”,并不停地以紅白交替閃爍進行提示。為方便操作直接點擊閃爍條便可跳轉到高爐料倉料位畫面,檢查倉位情況及供料料場編號并進行確認,如圖3 所示。
              3. 2 料批信息查詢
              ? ? ? ?料批批重不僅對高爐爐頂上料設備的參數確定具有重要意義,而且決定高爐內料層厚度和爐料的透氣性,確定合理料批重對高爐生產至關重要。然而,料批頻繁變化也不利于爐況的順行。所以跟蹤好高爐每Charge 的每Batch 的料,一個Charge 里有2 個Batch( 1 批焦、1 批礦) ,記錄下每Batch 各料倉的設定值、補償值、水分補償值、實際投料量。跟蹤每批料批重及各礦種的重要對高爐操作很重要,如圖4 所示。
              ? ? ? ?料批批重穩定說明高爐順行,受料、受風情況很穩定。如果波動較大,說明采取了加、減負荷來應付爐況的波動以求達到平穩。同時,通過高爐料倉篩下粒度不符合要求的返礦和返焦炭的數據,可以看出原料物理性能的粒度是否滿足工藝要求。如果返下的料量越多,高爐的礦耗、計量焦比這些技術經濟指標會明顯上升,從而會直接導致成本上升,跟蹤這些數據的目的是為了更好地組織生產。
              對燒結生產的燒結礦直供高爐料倉,L2 系統預算出到達料倉底進入高爐的時間及所對應的成分,便于操作人員在燒結礦成分波動時做好應對措施,如圖5 所示。
              3. 3 出鐵管理
              3. 3. 1 鐵水計量委托
              ? ? ? ?鐵水運輸采用鐵水車拉罐運輸,鐵水稱重實行無人自動稱量系統。無人稱量是興澄公司信息化提升后降低人力成本的措施之一。高爐出鐵時,在L2系統點擊開始出鐵,系統自獲取出鐵開始時間、系統自動生成新的鐵次號。在出鐵開始前鐵水車駕駛員將鐵水車按要求在相應位置兌好位,并將車輛信息、罐號信息傳至主控室,工長根據得到的車號、罐號信息并仔細核對后,自動生成該鐵次的鐵水計量委托單,確認無誤后點發送計量,如圖6 所示。鐵水車司機在出鐵結束后拉罐至鐵水磅房稱出該鐵次該鐵罐的鐵水重量,計量系統自動核對車號后進行計量,磅房數據上傳計量系統后立即傳至高爐L2 系統,如圖7 所示。
              3. 3. 2 出鐵鐵水質量委托
              ? ? ? ?在出鐵開始30 min 后按標準化操作必須進行鐵水成分化驗,工長在L2 畫面點擊鐵水質量委托單按鈕,系統自動生成該鐵次的試樣編號、委托單號、發送人等相關信息,保存并發送質量系統,如圖8 所示。通過打“炮彈”方式將實際鐵樣傳送到鐵水化驗室,化驗員從系統中讀出鐵水試樣號,對鐵樣進行化驗,化驗結果由熒光分析儀傳入質量系統,并實時發送至高爐L2 系統,L2 客戶端立即接收到鐵水質量信息。
              ? ? ? ?出鐵結束后,工長在L2 系統上點擊“出鐵結束”按鈕,系統自動記錄出鐵結束的時間,并計算理論鐵量等有關數據。
              3. 4 生產實績管理
              ? ? ? 高爐區域的消耗、產出數據主要由L2 系統收集和計算,并上傳至L3。每班結束后定時計算當班的消耗及產出,消耗包括礦料消耗及能源消耗,副產品的產出如煤氣、水渣也是計算成本不可缺少的數據。按消耗物資種類可分為礦、焦、煤粉、氣、氧消耗,產品及副產品可分為鐵水的管理,爐渣、煤氣、TRT 發電的管理。按計量方式分為兩類: 一類是公司計量秤計算的生產實績,一類是分廠工藝秤計量的生產實績。公司計量秤是一級計量,代表部門與公司間的結算,是分廠結算成本的依據。分廠工藝秤是二級計量,雖不用于結算,但是能客觀真實地反映生產消耗情況。以上兩種分類法在L2 系統中都有所體現,按槽下工藝秤計量數據來計算高爐入爐消耗的原料信息,能直接地反映當班當天生產情況。按公司計量秤計算的原料信息,因高爐料倉容積較大,進入料倉的原料如果滿倉,燒結礦按70% 配料比計算; 因堆尖中心下料快,約12 h 部分入爐、24 h全部入爐,球團礦按11% 配料比計算,約30 h 才能入爐。由此看出,用計量秤的計量數據計算當班消耗不合理,計算出的數據也不準確。由于高爐生產的特殊性,所以這兩種計量數據必須分開統計才有指導意義。
              3. 5 爐缸爐底冷卻壁溫度管理
              ? ? ? ?高爐長壽是現代高爐追求的目標。高爐長壽意味著經濟效益高,所以爐缸爐底冷卻壁的溫度數據是必須關注的,由高爐L2 按層數分別進行統計,便于操作人員進行分析( 見圖9) 。
              4 、結語
              ? ? ? ( 1) 經過近幾年的運行,興澄特鋼3200 高爐L2系統越來越穩定。在跟蹤系統覆蓋生產區域內,實現了完整的實時數據自動采集與過程跟蹤,使用界面友好直觀,方便操作; 提高了生產人員分析問題、解決問題的效率。該系統能夠為L3 及時準確地提供生產數據,滿足MES 對L2 的要求,同時系統產生的數據是最公正、最直接,已經成為技術人員不可缺少的工具。
              ? ? ?( 2) L2 系統在出鐵管理方面仍有需要持續改進的地方,比如鐵水車在出鐵位兌罐后最好采用自動識別系統將車號、罐號傳入L2,杜絕人工錄入出錯的風險。

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