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电炉质量监控辅助系统开发与应用实践

张建华1，索永波2，徐日良2，陆军2

(1.杭州钢铁集团公司技术质量处；2.杭州钢铁集团公司电炉公司 杭州 310022)

摘 要：介绍了杭钢电炉公司质量监控系统的研发目的与系统架构，阐述了系统开发应用的技术特点与四大功能模块作用，为电炉稳定高效的生产经营秩序构建实时的信息管理平台。

关 键 词：OPC技术；工艺监控；自动采集；远程监控

0 前言

由于电炉公司在投产后未设现场工艺监控岗位，对质量过程控制的监管和工艺纪律检查的人员有限，产品质量发生波动时，分析原因更多依靠原始纸质记录和各工序一、二级计算机数据信息，而原始纸质记录具有不能连续监控工艺参数变化的局限性，真实性和准确性也难以保证，各工序计算机数据信息因系统独立，查询分析困难，没有得到充分利用。近年来，随着电炉产品结构的不断调整和优化，高附加值高质量要求的新产品逐步扩量，对于新产品开发中重要工艺数据的监控显得尤为重要。电炉结合自身整体装备好，自动化程度较高的特点，开发了该工艺监控系统，努力提高信息化管理，逐步加强现场信息数据的整合运用。

1 系统目标

充分利用现有一、二级计算机数据信息，实现主要电炉质量过程控制数据的实时共享和查询分析。

重要工艺点安装的视频摄像系统，实现对现场操作行为的约束。

利用系统平台实现作业指导书电子化和原材料验收管理功能。

2 系统特点

1)先进的OPC技术，具有设备无关性，开放规范的接口；

2)良好的性能，同时可以支持到65535个数据点，能满足大型控制系统；

3)通过TCP/IP协议传输数据，使得远程监控成为可能，只要网络可以到达就可以实现监控；

4)自动实时采集转换数据到数据库，提供三级系统使用，数据准确、及时；

5)自动记录操作过程或事件，作为工艺质量监控的参考，为进一步提高质量提供依据；

6)网络中的计算机只要安装监视客户端，可以实时监视现场数据，扩展性很强。

3 模块开发

项目实现了工艺监控系统、作业指导书管理、原材料验收和数字视频系统四大子系统模块。

3.1工艺监控系统

工艺监控系统采用OPC的技术，实现了初炼炉、精炼炉、真空炉和连铸四个生产区域的生产工艺数据的实时监控和历史数据的查询。优化和细化了初炼炉、精炼炉、真空炉、连铸的操作记录，实现手工记录和自动记录的规范性，提高作业的合理规范性。

工艺监控系统由PLC系统、数据采集系统、数据库系统、监控客户端四个部分组成。PLC系统是原有生产工艺的控制系统，本项目不对PLC系统做任何改动。数据采集系统利用WINCC的OPC接口服务，针对工艺监控的需求配置相关的工艺数据，读取的数据分两种用途。其一，利用WINSOCKET的通信技术，实时发送到监控客户端，其二，通过配置文件设置的条件，写入数据库服务器，作为操作记录或工艺历史数据的查询。工艺历史数据为追溯产品质量问题提供了必要的依据，通过数据挖掘功能，也为逐步提高产品质量提供参考。

系统采用COM/DCOM和WINSOCKET技术隐藏了网络的细节，可以达成远程监控的目的。

3.2 作业指导书管理

作业指导书是为保证过程的质量而制定的文件，作为生产工作的指导或者操作规程、操作规范等。

作业指导书管理子系统需要实现作业指导书编辑、审核、发布、查阅、打印等功能，并达到作业指导书管理的方便快捷。作业指导书管理子系统区分了读写、打印、编辑、审核、发布、查阅的权限，解决了原来以文件共享形式工作不能区分权限的缺点，提高了数据的安全性、方便性。

作业指导书为了提高文档的适用性，采用了OFFICE的文件格式，通过OLE技术把文档以二进制格式存放在数据库中。各相关钢种的执行文件、标准直接与相应的钢种链接，现场操作可直接查询各类钢种的工艺参数要求及参数的原始出处。

3.3 原材料验收管理

原材料的成分也直接关系到冶炼工艺，本着从源头抓好质量管理的思路，原材料验收管理实现了原材料成分标准管理和验收结果管理，成分标准为验收提供了依据，并帮助验收人员实现自动判断，提高了工作效率和准确性。

3.4 数字视频系统

现场视频监控子系统通过安装在现场各个重要工艺点上的视频摄像系统，在PLC数据难以采集的几个重要工序点(如EAF出钢位、LF等待位、VD工序、CCM冷床区域均采用视频摄像进行监控，把现场画面实时传送到调度，实时监控现场重要的生产画面，并且在产品质量产生异常波动时，通过历史记录回放快速查找原因。

4 结语

本工艺监控系统的投入使用，不仅能实时监控现场的生产工艺情况，而且能在产品质量产生波动后通过历史数据及时快速分析查找原因，也为新产品开发中大量的关键工艺参数技术储备创造了条件。

该工艺监控系统目前具有实时数据的动态图形显示、历史数据管理等功能，用户界面灵活友好。但是由于受目前仪器装备的限制，该工艺监控系统还存在一些不完善的地方，比如VD工序的钢水[H]元素的检测等部分重要工艺参数还未进入该监控系统。下一步打算根据该系统开放规范的接口的特点，逐步进行完善。