1 引言

由于自動(dòng)化不僅是冶金工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志，而且可提高產(chǎn)量、改善質(zhì)量、節(jié)能降耗而獲得重大的經(jīng)濟(jì)效益(據(jù)奧鋼聯(lián)統(tǒng)計(jì)，使用了該公司的先進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)后，僅計(jì)算定量的數(shù)據(jù)，已證實(shí)燒結(jié)可提高生產(chǎn)率5%，高爐鐵水成本降低16%，轉(zhuǎn)爐溫度偏差減少約40%、碳偏差減少約45%、重吹率降低約60%、生產(chǎn)率提高約10%，二次吹煉降低合金化成本15%、縮短處理時(shí)間5%，連鑄漏鋼減少80%、最終板材不合格率降低60%、熱裝率提高6%、耐酸鋼質(zhì)量檢驗(yàn)不合格率降低75%，熱軋板帶加熱爐節(jié)能10%、寬度公差為±3mm、收得率提高0.75%、厚度公差降至標(biāo)準(zhǔn)值的1/4、板形波動(dòng)<20μ、平直度偏差在30I單位以內(nèi)、卷取溫度偏差<16℃等等，自動(dòng)化投資約1~2年內(nèi)收回)，因此，世界各國(guó)都大力采用自動(dòng)化。然而，自動(dòng)化發(fā)展僅二次世界大戰(zhàn)以后，已從初始的熱管理和單參數(shù)自動(dòng)控制，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的EIC一體化系統(tǒng)、CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))而到今天的WIMS(網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))，其技術(shù)愈來(lái)愈復(fù)雜與高深。且現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)都是計(jì)算機(jī)控制的，其軟件編制復(fù)雜、工作量極大、耗費(fèi)很多人力和時(shí)間，調(diào)整和找錯(cuò)也困難和費(fèi)時(shí)，國(guó)外，經(jīng)過(guò)積累資料、人員的熟練、軟件模塊化、開發(fā)各種平臺(tái)和支持軟件使效率大為提高，然而仍然占很多時(shí)間，故國(guó)外還不斷尋求解決方法。近來(lái)提出“互聯(lián)系統(tǒng)”的概念，不僅使系統(tǒng)集成簡(jiǎn)化，軟件編制簡(jiǎn)化，而且可靠性、可用性和可維護(hù)性大大增強(qiáng)，將具有廣泛發(fā)展的前景。

2 互聯(lián)系統(tǒng)的概念及其優(yōu)點(diǎn)

“互聯(lián)系統(tǒng)”是一種新型控制系統(tǒng)配置——分布式組件系統(tǒng)。這種配置方案的基礎(chǔ)是各個(gè)控制環(huán)節(jié)擁有各自獨(dú)立的PLC和PC系統(tǒng)(包括數(shù)學(xué)模型或技術(shù)訣竅分別軟件包化，可嵌入和可集成方式)。每個(gè)組件與一個(gè)數(shù)據(jù)采集裝置相連接，該裝置將各獨(dú)立組件有機(jī)聯(lián)結(jié)在一起，為人機(jī)界面提供數(shù)據(jù)，完成與2級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的通信。這些組件有專用的智能操作系統(tǒng)，因此可以獨(dú)立運(yùn)行以滿足測(cè)試和維護(hù)等要求，這就是“互聯(lián)系統(tǒng)”的概念。

“互聯(lián)系統(tǒng)”的優(yōu)點(diǎn)是:

(1) 這些組件都是標(biāo)準(zhǔn)化的，能在許多場(chǎng)合應(yīng)用，為設(shè)備自動(dòng)化提供成熟的軟硬件。該方法的最終結(jié)果是縮短工程設(shè)計(jì)的時(shí)間和簡(jiǎn)化了設(shè)備調(diào)試，使生產(chǎn)機(jī)組迅速投產(chǎn);
(2) 各個(gè)組件可以方便集成而組成所需系統(tǒng)，不僅適合于新廠建設(shè)，也適合舊廠改造;
(3) 這些組件不僅是控制系統(tǒng)，也可是數(shù)學(xué)模型和先進(jìn)控制，可以單體調(diào)試，可靠性更高和便于使生產(chǎn)訣竅保密。

3 互聯(lián)系統(tǒng)的應(yīng)用

圖1示出了奧鋼聯(lián)的“互聯(lián)連鑄”系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，“互聯(lián)連鑄”分布式組件包括:二級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)、傳動(dòng)的各個(gè)變頻數(shù)字調(diào)速或電控裝置(中間包車、結(jié)晶器液壓振動(dòng)DYNAFLEX、結(jié)晶器調(diào)寬、火切機(jī)、打號(hào)機(jī)、大包回轉(zhuǎn)臺(tái)等)、結(jié)晶器液面控制、結(jié)晶器專家(MoldEXPERT)、動(dòng)態(tài)鑄坯錐度控制(ASTC)、生產(chǎn)訣竅工作站(內(nèi)含二冷控制DYNACS、質(zhì)量管理VAI-Q等)。

圖1 “互聯(lián)連鑄”系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
上述每個(gè)組件和模型及其功能都是獨(dú)立的可配置的即裝即用型軟件組件。這套系統(tǒng)的建設(shè)周期不會(huì)超過(guò)6個(gè)月(從合同生效到系統(tǒng)驗(yàn)收)。

3.1 互聯(lián)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐

互聯(lián)系統(tǒng)應(yīng)用大致有以下的幾個(gè)方面:

(1) 在各個(gè)機(jī)組或工藝流程的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中的應(yīng)用

例如“互聯(lián)燒結(jié)”、“互聯(lián)高爐”、“互聯(lián)轉(zhuǎn)爐”、“互聯(lián)電爐”、“互聯(lián)棒材”、“互聯(lián)H型鋼”等。圖2示出了國(guó)內(nèi)已部分投運(yùn)的“互聯(lián)棒材”的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其分布式組件包括:二級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)、傳動(dòng)的各個(gè)變頻數(shù)字調(diào)速裝置、加熱爐PLC、飛剪PLC、控軋控冷PLC、冷床PLC、潤(rùn)滑站PLC、液壓站PLC、主軋線PLC等。目前，事實(shí)上除二級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)和主軋線PLC外，其他主軋線PLC都已有廠家生產(chǎn)可獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的產(chǎn)品了，主軋線PLC也有生產(chǎn)軋機(jī)的廠家計(jì)劃生產(chǎn)連同軋機(jī)的粗軋主軋線PLC、中軋主軋線PLC和精軋主軋線PLC的機(jī)電一體化設(shè)備，而控軋控冷PLC更已是工藝(數(shù)學(xué)模型)機(jī)電一體化了。只須開發(fā)二級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)就可形成有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)“互聯(lián)棒材”了。

圖2 最常用的18臺(tái)軋機(jī)的"互聯(lián)棒材"系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
(2) 在管理自動(dòng)化及信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

例如，最近熱門的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，我們花大量外匯購(gòu)買國(guó)外的平臺(tái)，其實(shí)完全可以做成“互聯(lián)MES”形式，由于MES系統(tǒng)的硬件大多是集中的一個(gè)或兩三個(gè)服務(wù)器形式，故其特點(diǎn)應(yīng)為軟件集成形式。

3.2 MES系統(tǒng)的功能及其子系統(tǒng)

(1) MES系統(tǒng)的功能

●制造標(biāo)準(zhǔn)管理;
●作業(yè)計(jì)劃編制及計(jì)劃管理;
●生產(chǎn)指令生成及下達(dá);
●生產(chǎn)實(shí)績(jī)收集及生產(chǎn)統(tǒng)計(jì);
●質(zhì)最管理及質(zhì)量跟蹤;
●生產(chǎn)成本的實(shí)時(shí)控制;
●生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀況監(jiān)視;
●調(diào)度與管制中心管理;
●生產(chǎn)監(jiān)視、技術(shù)數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì);
●倉(cāng)庫(kù)管理;
●其它。

(2) 子系統(tǒng)

如考核指標(biāo)管理、有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)遠(yuǎn)距離查詢和監(jiān)視等。而在執(zhí)行中大致分成若干子系統(tǒng)，如:

●生產(chǎn)計(jì)劃管理子系統(tǒng);
●生產(chǎn)管理子系統(tǒng)(包括:生產(chǎn)實(shí)績(jī)管理、生產(chǎn)物質(zhì)管理、生產(chǎn)節(jié)奏管理、誤工管理、工裝管理等);
●鋼坯庫(kù)管理子系統(tǒng);
●成本核算和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)子系統(tǒng);
●質(zhì)量管理子系統(tǒng)(包括:工藝標(biāo)準(zhǔn)管理、成品質(zhì)量管理、統(tǒng)計(jì)分析等;
●設(shè)備及機(jī)旁備件管理子系統(tǒng);
●員工崗位管理子系統(tǒng);
●信息查詢子系統(tǒng);
●通信接口;
●用戶授權(quán)管理等。

各廠如燒結(jié)、高爐、煉鋼等的功能和輸入表格都大致相同，故完全可以“互聯(lián)MES”形式。

3.3 互聯(lián)系統(tǒng)的應(yīng)用前景

在國(guó)外類似的管理軟件包已商品化，例如專為煉鋼設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)管理和跟蹤的軟件包MT-2000，它包括許多功能模塊，涵蓋整個(gè)煉鋼廠各種管理的全部，按不同工廠有不同的要求而下裝所要求部分。例如在紐克Hertford廠的世界上最大的板坯連鑄工程中安裝了下列的部分:

(1) 銷售與定貨管理模塊處理銷售和定貨過(guò)程，提供產(chǎn)品目錄和客戶數(shù)據(jù)庫(kù);
(2) 生產(chǎn)管理模塊實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、澆次安排與優(yōu)化、原始數(shù)據(jù)傳送到二級(jí)計(jì)算機(jī)、質(zhì)量控制與產(chǎn)品分類、命令、爐次、產(chǎn)品和設(shè)備的跟蹤;
(3) 料場(chǎng)管埋模塊，管理原料、半成品和成品的料場(chǎng);
(4) 運(yùn)輸管理模塊處理最終產(chǎn)品的運(yùn)輸，包括運(yùn)輸計(jì)劃、產(chǎn)品位置、加標(biāo)簽和生產(chǎn)運(yùn)輸文件;
(5) 歷史數(shù)據(jù)管理模塊提供運(yùn)行和整個(gè)生產(chǎn)的基本和詳細(xì)的數(shù)據(jù)。