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1 引言
由于自动化不仅是冶金工业现代化的标志，而且可提高产量、改善质量、节能降耗而获得重大的经济效益(据奥钢联统计，使用了该公司的先进自动化系统后，仅计算定量的数据，已证实烧结可提高生产率5%，高炉铁水成本降低16%，转炉温度偏差减少约40%、碳偏差减少约45%、重吹率降低约60%、生产率提高约10%，二次吹炼降低合金化成本15%、缩短处理时间5%，连铸漏钢减少80%、最终板材不合格率降低60%、热装率提高6%、耐酸钢质量检验不合格率降低75%，热轧板带加热炉节能10%、宽度公差为±3mm、收得率提高0.75%、厚度公差降至标准值的1/4、板形波动<20μ、平直度偏差在30I单位以内、卷取温度偏差<16℃等等，自动化投资约1~2年内收回)，因此，世界各国都大力采用自动化。然而，自动化发展仅二次世界大战以后，已从初始的热管理和单参数自动控制，经过简单的EIC一体化系统、CIMS(计算机集成制造系统)而到今天的WIMS(网络集成制造系统)，其技术愈来愈复杂与高深。且现代工业自动化系统都是计算机控制的，其软件编制复杂、工作量极大、耗费很多人力和时间，调整和找错也困难和费时，国外，经过积累资料、人员的熟练、软件模块化、开发各种平台和支持软件使效率大为提高，然而仍然占很多时间，故国外还不断寻求解决方法。近来提出“互联系统”的概念，不仅使系统集成简化，软件编制简化，而且可靠性、可用性和可维护性大大增强，将具有广泛发展的前景。
2 互联系统的概念及其优点
“互联系统”是一种新型控制系统配置——分布式组件系统。这种配置方案的基础是各个控制环节拥有各自独立的PLC和PC系统(包括数学模型或技术诀窍分别软件包化，可嵌入和可集成方式)。每个组件与一个数据采集装置相连接，该装置将各独立组件有机联结在一起，为人机界面提供数据，完成与2级自动化系统的通信。这些组件有专用的智能操作系统，因此可以独立运行以满足测试和维护等要求，这就是“互联系统”的概念。
“互联系统”的优点是:
(1) 这些组件都是标准化的，能在许多场合应用，为设备自动化提供成熟的软硬件。该方法的最终结果是缩短工程设计的时间和简化了设备调试，使生产机组迅速投产;
(2) 各个组件可以方便集成而组成所需系统，不仅适合于新厂建设，也适合旧厂改造;
(3) 这些组件不仅是控制系统，也可是数学模型和先进控制，可以单体调试，可靠性更高和便于使生产诀窍保密。
3 互联系统的应用
图1示出了奥钢联的“互联连铸”系统结构，“互联连铸”分布式组件包括:二级监控系统、传动的各个变频数字调速或电控装置(中间包车、结晶器液压振动DYNAFLEX、结晶器调宽、火切机、打号机、大包回转台等)、结晶器液面控制、结晶器专家(MoldEXPERT)、动态铸坯锥度控制(ASTC)、生产诀窍工作站(内含二冷控制DYNACS、质量管理VAI-Q等)。 （图片）
图1 “互联连铸”系统结构上述每个组件和模型及其功能都是独立的可配置的即装即用型软件组件。这套系统的建设周期不会超过6个月(从合同生效到系统验收)。
3.1 互联系统应用实践
互联系统应用大致有以下的几个方面:
(1) 在各个机组或工艺流程的生产过程自动化中的应用
例如“互联烧结”、“互联高炉”、“互联转炉”、“互联电炉”、“互联棒材”、“互联H型钢”等。图2示出了国内已部分投运的“互联棒材”的系统结构，其分布式组件包括:二级监控系统、传动的各个变频数字调速装置、加热炉PLC、飞剪PLC、控轧控冷PLC、冷床PLC、润滑站PLC、液压站PLC、主轧线PLC等。目前，事实上除二级监控系统和主轧线PLC外，其他主轧线PLC都已有厂家生产可独立运转的产品了，主轧线PLC也有生产轧机的厂家计划生产连同轧机的粗轧主轧线PLC、中轧主轧线PLC和精轧主轧线PLC的机电一体化设备，而控轧控冷PLC更已是工艺(数学模型)机电一体化了。只须开发二级监控系统就可形成有知识产权的国产“互联棒材”了。（图片）
图2 最常用的18台轧机的"互联棒材"系统结构(2) 在管理自动化及信息系统中的应用
例如，最近热门的制造执行系统(MES)，我们花大量外汇购买国外的平台，其实完全可以做成“互联MES”形式，由于MES系统的硬件大多是集中的一个或两三个服务器形式，故其特点应为软件集成形式。
3.2 MES系统的功能及其子系统
(1) MES系统的功能
●制造标准管理;
●作业计划编制及计划管理;
●生产指令生成及下达;
●生产实绩收集及生产统计;
●质最管理及质量跟踪;
●生产成本的实时控制;
●生产设备运行状况监视;
●调度与管制中心管理;
●生产监视、技术数据分析与统计;
●仓库管理;
●其它。
(2) 子系统
如考核指标管理、有关领导远距离查询和监视等。而在执行中大致分成若干子系统，如:
●生产计划管理子系统;
●生产管理子系统(包括:生产实绩管理、生产物质管理、生产节奏管理、误工管理、工装管理等);
●钢坯库管理子系统;
●成本核算和生产统计子系统;
●质量管理子系统(包括:工艺标准管理、成品质量管理、统计分析等;
●设备及机旁备件管理子系统;
●员工岗位管理子系统;
●信息查询子系统;
●通信接口;
●用户授权管理等。
各厂如烧结、高炉、炼钢等的功能和输入表格都大致相同，故完全可以“互联MES”形式。
3.3 互联系统的应用前景
在国外类似的管理软件包已商品化，例如专为炼钢设计的实时生产管理和跟踪的软件包MT-2000，它包括许多功能模块，涵盖整个炼钢厂各种管理的全部，按不同工厂有不同的要求而下装所要求部分。例如在纽克Hertford厂的世界上最大的板坯连铸工程中安装了下列的部分:
(1) 销售与定货管理模块处理销售和定货过程，提供产品目录和客户数据库;
(2) 生产管理模块实现生产计划、浇次安排与优化、原始数据传送到二级计算机、质量控制与产品分类、命令、炉次、产品和设备的跟踪;
(3) 料场管埋模块，管理原料、半成品和成品的料场;
(4) 运输管理模块处理最终产品的运输，包括运输计划、产品位置、加标签和生产运输文件;
(5) 历史数据管理模块提供运行和整个生产的基本和详细的数据。
4 互联系统的开发
4.1 互联系统与常规系统集成的区别
有人争辩，认为任何自动化系统的集成都是首先把功能划分成若干个并由不同的PLC承担，但常规自动化系统的集成是功能划分以后，要花许多人力和时间进行系统、硬件、软件的设计与调试，而互联系统则是涵盖对象目标自动化系统的全部功能与要求，使用时仅需挑选所需功能，并装入所要求部分，正如上述纽克Hertford厂的板坯连铸工程那样，只需花很少时间连接，而无须花许多人力和时间进行系统、硬件、软件的设计。而且其各个部分均可靠的运行过。
4.2 互联系统的开发
互联系统的开发应主要包括如下部分:
(1) 二级监控系统的开发
按生产工艺而开发各种二级监控系统，如上述的“互联烧结”、“互联高炉”、“互联转炉”、“互联电炉”、“互联二次精炼”、“互联连铸”、“互联棒材”、“互联H型钢”等，二级监控系统是最关键的，要涵盖对象目标自动化系统的全部功能与要求，有规定的通信和一定的编号，其关键是数据库，所有数据采集与输入、包括中间结果的处理结果一般都放进数据库，以方便各子系统存取。它包括软性格式的CRT画面和报表、可组态的报警事件数据流等;
(2) 各组件的开发
目前国内外厂商已有许多产品，如飞剪、H型钢AGC、棒材钢管连铸坯等定长切割、冷床控制、火焰切割机控制、打号机及其控制等等;
(3) 生产诀窍与数学模型开发
这部分是最重要的，也是最值钱的部分。将形成工艺-机-电三位一体化的系统。
5 结束语
5.1 行业影响
互联系统实质上是系统标准化，数学模型或技术诀窍分别软件包化，可嵌入方式，以备用户选用。这趋向不可忽视，将对工程设计、系统集成、科研开发、市场竞争等产产生重大影响。在国外如德国西门子公司的工程部门人数不多，西门子在德国爱尔兰根的E28，负责包括本国及全世界的轧钢自动化(含传动)的全部工程工作，仅20多人，且不断推出新技术，而国内各设计院自动化人员均百多人，而且只部分国内工程，基本上创新不多，新技术主要靠引进，原冶金工业部副部长兼宝钢董事长黎明同志在编制宝钢中长远规划时说:“中国冶金工业的发展就是引进、落后、再引进、再落后、又再引进，因此必须编制与开展中长远规划”，这切中要害，自动化也如是，且重复引进。此外，由于自动化工程及软件的价格非常高、利润非常大，而且已常规化，许多人都可干，结果导致技术人员出走，自办公司，电力传动也是这样，公司林立，且愈来愈多，越来越小，互相竞争，但技术都一般化，重大技术靠外国人。
互联系统的开发，特别是技术含量高且困难的数学模型或技术诀窍、机电或机电工艺一体化产品、平台IT产品，是适合于大单位，技术力量强大的单位，这样，要提供高技术含量的、可靠的、工期短的自动化系统，小工程公司是难以竞争的。反过来，工程集成效率提高，需要人员减少，导致更多人进行开发，创造附加值更高的产品，更促进我国钢铁工业自动化技术进步，化进口为出口也是指日可待。
5.2 挑战与对策
开发互联系统和其相关组件以及数学模型或技术诀窍软件包，无疑为自动化研究设计单位、工程部门在激烈的市场竞争中处于更有利的地位，创造更多的利润，对靠自动化工程的小公司来说，如果不是丧钟的话，至少风光不再，压力很大，要研究对策了，最终结果可能要技术重新定向或重组了，最好的方法是参加或独立开发某些相关组件或产品。
此外，开发机——电一体化的设备以及包括数学模型的工艺——机——电三位一体的设备或技术诀窍软件包可方便地加密，而有利与知识产权保护，因而大大激发技术人员的创造性，促进我国技术的发展。
5/16/2007
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