陈春兰 左自平 袁瑗
重庆钢铁集团电子有限责任公司 400080
摘要：重庆钢铁股份公司用于高炉冶炼的原料品种种类繁多，涉及的品种上百种，吃的是“百家矿”，这些原料在供料系统、一高炉、二高炉、三高炉、四高炉、计量系统、财务成本核算系统等各个环节进行品名识别和用量统计。每次增加新的原料时，各个系统都要去修改软件增加品名，为了改变这种“各自为政”的原料品名识别方式造成的弊端，通过探讨和研究在原有自动控制系统的基础上开发出来的一种高炉原料品名自动识别的方法，具有极高的实用性。一种新的原料品名识别方案——高炉原料品名自动识别由此而生。
关键词：高炉原料品名；自动识别；统一编码；“字符串”； WINCC变量库；“变量前缀”；“ 网络结构”
高炉原料品名自动识别方法是一种对重钢高炉原料品名进行实时准确识别的创新科学技术。由供料系统对原料品名进行统一编码，对4座高炉的69个料仓装入的原料品名根据编码处理为原料品名的“字符串”格式，在各个环节和系统中直接使用和显示，取代原来“各自为政”的原料品名识别方式。其创新点有：利用供料原有自动化系统的控制程序西门子STEP7语言，STEP7是西门子的一种软件语言，能协助用户完成应用程序的开发，同时它具有设置PLC参数、加密和运行监视等功能，能将先进的操作管理、优越的控制功能和系统的安全可靠性最完美地结合在一起，具有开放的网络结构，是一套操作和工程技术标准化、综合过程自动化与工厂自动化、高可靠全自动冗余的PLC系统，具有较强的抗干扰能力，可对当前的工作状态实时监控，使系统安全、可靠地运行，对高炉原料品名进行统一编码，对4座高炉的69个料仓装入的原料品名进行编码处理，把原料品名编码为“字符串”格式，使其能在各个环节和系统中直接使用和显示，取代传统的“各自为政”的原料品名识别方式，在供料控制系统中，对所有原料品名进行编码，如：01 一号烧结；02 二号烧结，在WINCC操作画面中，设计、制作高炉原料品名编码子画面，把原料品名的编码值存入PLC变量中， WINCC操作画面是一个开放的HMI软件，可与世界上主要控制器厂商的产品进行数据通信，能存储工艺参数，它的作用是以用户自定义的结构将WINCC中的数据保存在WINCC数据库中，这些数据可通过表格的方式由ACTIVEX控件显示，再使用WINCC内置的C语言脚本（标准的ANSIC），以文本文件的形式存储数据，对文本文件的读写，即实现了数据“字符串”的调用、存储和修改功能；利用炼铁厂原有的工业以太环网及主厂的实时数据库系统进行数据信号传送，建立供料系统、一高炉、二高炉、三高炉、四高炉、计量系统、财务成本核算系统等各个环节的网络结构；在供料操作系统画面中，设计、制作高炉原料品名编码子画面，把原料品名的编码值、品名存入WINCC变量库中；在高炉操作画面中，对4座高炉的69个料仓设计、制作原料品名编码画面，把原料品名的编码值、品名存入相应的WINCC变量库中，工业以太网能实现工业控制网络与企业信息网络无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络，与数据信息网络不同，工业控制领域需要一种高速廉价、实时性和开放性好、稳定性和准确性高的网络，以太网技术支持几乎所有的网络协议，所以在数据信息网络中得到广泛应用，具有传输速度高、低能耗、便于安装、兼容性好、开放性高和支持设备等多方面的优势，近些年来，随着网络技术的发展，以太网进入了控制领域，形成了新型的以太网控制网络技术，这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展，开放的、透明的通讯协议是必然的要求，高炉原料品名自动识别方法的网络结构就是在此背景下产生的；在69个料仓进行料种选择是，对鼠标动作使用“变量前缀”的编程技巧，实现公用高炉原料品名编程子画面；在供料系统、一高炉、二高炉、三高炉、四高炉、计量系统、财务成本核算系统等各个环节中通过已建立的网络结构直接读取和显示各个料仓料种品名的“字符串”文本变量。
.png)
高炉原料品名自动识别方法的原理图
与当前国内外同类先进技术概况、成果与国内外已有的同类技术综合对比情况：国内外同类先进技术，借助计算机C#开发平台和Microsoft SQL SERVER 2008或数据库，结合PLC系统实现高炉原料的识别及跟踪统计，借助计算机C#开发平台和Microsoft SQL SERVER 2008或数据库，结合PLC系统实现高炉原料的识别及跟踪统计，其数据存储在数据库中，统计便利，数据安全可靠但要保证数据库与PLC系统的稳定通讯，需新增设备及软件系统。本高炉原料品名自动识别方法，通过查询各种网络平台，对当前国内外同类先进技术概况、成果与国内外已有的同类技术综合对比情况见下表：利用PLC自动控制系统中“字符串”变量识别物料品种，生成报表简洁明了，计算方便，存在同一套系统中，通讯更具有稳定性、实时性，原有系统开发应用，经济效果好。
高炉原料品名自动识别方法使用后节约了人工（特别是主厂人工）成本；提高了高炉上料及财务核算准确率；分散的各部门共用一套控制系统降低了系统停机时间。成果使用前，各个环节中的品名是通过各自的软件系统定义变量进行识别，各自为政，每次增加新的原料时，各个系统都要去修改软件增加品名。每次需要修改的地方包括物运操作室、供料操作室、财务成本核算系统、1—4号高炉中控室等共计345处。费时又费力，更重要的是，如果有些环节原料的品名与料仓中的实际品名不一致时，这种“各自为政”的原料品名识别方式还会对高炉冶炼造成严重后果，影响高炉顺行，同时也影响原料用量的准确统计和成本核算工作。成果使用后，由供料系统对4座高炉69个料仓原料品名进行统一编码识别，在各个环节和系统中直接使用和显示。有效避免了供料系统、一高炉、二高炉、三高炉、四高炉、计量系统、财务成本核算系统等各个环节在新增或修改原料品种时不能及时、同步进行更改，减少了工作量，也避免了因程序修改而造成的风险；更重要的是，各座高炉不在去自己选择料仓原料品名，避免了选择的品名与料仓中的实际品名不一致时的情况，确保了所有环节中料仓原料品名的一致性，从而确保了高炉的正确配料和用量统计，为高炉的正常冶炼打下坚实的基础。
结束语
新的原料品名识别方案可以避免物运系统、一高炉、二高炉、三高炉、四高炉、计量系统、财务成本核算系统等各个环节在新增或修改原料品种时不能及时、同步进行更改，减少了工作量，也避免了因程序修改而造成的风险；更重要的是，各座高炉不在去自己选择料仓原料品名，避免了选择的品名与料仓中的实际品名不一致时的情况，确保了所有环节中料仓原料品名的一致性，从而确保了高炉的正确配料和用量统计，为高炉的正常冶炼打下坚实的基础。高炉原料品名自动识别方法实施完成至今，在高炉上料系统中应用效果良好，不仅节约了人工成本，提高了公司名气及竞标能力，更确保了控制系统硬件设备正常运转率99%；控制系统软件功能齐备、完善，软件影响系统停机时间为20分钟每月；料仓原料品名选择及显示准确率99.9%。该项目前景无量值得推广。
参考文献：
[1]田晓霞, 曹其宏. 薛伟，刘雷 论工业以太网技术的应用和发展[J]. 金属矿山, 2017(1):51-53.
[2]陈英 STEP7的简单操作[J].科技创新与应用，2013第28期
[3]张晓杰，刘海昌 基于WINCC的数据采集和监控系统设计[J].工业仪表与自动化装置，2016（4）：53-58