GE Proficy成就电渣炉控制中的智慧制造系统

电渣炉控制中的Proficy智慧制造系统 

上海海越赛尔自动化科技有限公司 侯杰帅

项目背景

客户原有的多套电渣炉监控系统经过长期使用，计算机经常出现黑屏和死机的情况，软件在使用过程中频繁报错，整体监控系统的可靠性和稳定性均面临很大挑战。

各监控系统孤立且不互通，数据存在孤岛现象。数据记录精度不高或存在丢失问题，很难满足现阶段数据分析的需求；各个电渣炉监控系统软件版本较低，早期功能开发不全，许多工作（例如:配方管理）都需到现场才能完成，为现有工作增加了很大负担。客户迫切要求在新旧生产区域各新增一套电渣炉集中控制系统，实现对生产区域的集中化管理，为智能化发展趋势奠定良好的基础。

项目需求

01电渣中心智慧制造系统需要接入新旧区域电渣炉系统和水系统，实现远程对现场装置的监视和控制，并通过视频监控系统将各个电渣炉的实时生产过程反映至控制中心。

02系统需要实现完善的报警管理和工艺参数归档管理，并提供方便的管理界面。

03系统的初步建设，为企业对电渣生产的科学管理和调度提供科学的依据，同时为未来的信息化发展提供大数据基础平台。

控制原理

电渣炉工作主要是指电渣重熔技术，是将电流在通过熔渣的过程中产生的电阻热加以用，将其作为热源对金属进行熔炼，对金属进行提纯处理，从而得到结构细密，组织均匀的钢锭。经过电渣重熔提纯的金属纯净度好，铸态细致均匀，硫含量低，杂物少等特点，其优势特点特别突出。

电渣重熔的工作原理是熔融的炉渣在结晶器内盛放，在熔渣内插入自耗电极的一端，这时电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱等通过短网导线和变压器形成回路。电极和熔渣接触面的大小对电流的大小起着决定性的作用，要达到对电流大小的有效控制，需要对进给电极的速度进行控制，这就意味着需要对控制电极进给的电动机转数进行有效的控制。电极存在这大小不同的横截面，要保证电流大小保持一致，就需要使电动机的转速根据电极的横截面来进行变化调整。

解决方案

电渣中心智慧制造系统的设计基于先进性、开放性、安全性和可扩展性的思想进行规划设计，选用Proficy 软件平台的iFIX SCADA软件和Historian历史实时数据库进行监视系统的配置和开发，并通过SmartWeb软件将监视画面通过Web发布。 

通过OPC接口与各设备进行通讯，把多套现场控制系统连接到远程控制中心，实现远程对现场装置的监视和控制，实现各个电渣炉设备的远程操作，并通过视频监控系统将各个电渣炉的实时生产状况反馈至控制中心。

为了保证数据采集的高效和稳定，电渣中心智慧制造系统设立了独立的数据服务器，并采用先进的Proficy Historian实时历史数据库和SQL Server数据库，存储过程生产数据和工艺数据，并满足后期对数据的分析和优化。

电渣中心智慧制造系统提供SmartWeb网络浏览功能，可供管理层等用户通过无线网络浏览、分析并进行数据报表发布，SmartWeb提供远程管理和下载配方的功能。基于现场使用的IC695CPL410 Edge设备，部署SmartWeb Lite监视服务，提供用户通过移动或PC端对PLC故障列表和Profinet网络中设备面板指示灯状态的远程监视。

电渣中心智慧制造网络拓扑图

现场PLC负责对现场设备信号采集和逻辑处理，数据上传到iFIX实现远端操控，然后SmartWeb可以通过移动端远程无线监视并完成部分操作，完成了电渣炉系统从现场→中控→远程监控的一体化解决方案。

该方案基于GE数字集团先进、成熟的工业互联软件平台和海越公司在电渣炉控制多年的经验，以实时历史数据库为数据采集核心，通过高速以太网将各电渣炉运行状态和实时数据根据实际要求采集到本系统的实时历史数据库Historian中。实时数据服务器负责收集、整理各种直接和间接的实时历史数据，同时以实时刷新的数据标签、图表或曲线的形式展示。

监控系统

电渣炉车间使用iFIX集中监控，解决了以往多个操作台无法集中监控的问题，在集中监控画面上，用户可以监控到车间所有电渣炉的设备，最大效率利用现场设备。

在电渣炉车间部署SmartWeb服务器，用户可以通过手机或者平板电脑借助无线网络登陆到SmartWeb的网页，实时监视现场所有电渣炉的信息。通过现场网络的覆盖，用户可以在厂区内任意地点实时了解现场设备运行和生产情况。

由于电渣炉控制配方的保密性，传统的配方管理要求专业人员在控制现场配置及下载配方。在SmartWeb服务器中，我们为用户定制了配方管理系统，专业人员可以借助该系统远程更改配方内容，并下载到现场控制设备中，极大地提高了配方的安全性和实时性。同时，专业人员也无需频繁往返现场，提高了效率。

解决方案

电渣中心智慧制造系统通过GE Proficy iFix和Historian替代了老旧分散的多套操控系统，操作人员可在一套操作台上实现对所有电渣炉实现远程实时集群监控。原来需要多套班组的操作维修人员齐心协力才能保证所有设备正常运行，而现在只需要一套班组即可完成对所有电渣炉的操作，极大地提升了人员绩效。

原系统性能低下，过程历史数据没有保存。现在通过Proficy Historian，过程历史数据都得到完整且高效地保存，为工艺人员做定性定量分析，实现产能挖掘、质量提升和能耗优化提供了强大的数据基础。

在SmartWeb Lite部署后，保全人员可以通过移动端及时发现装置和系统的异常状态，实现更加精准的维修保养，避免了大量的非计划停机，提高了设备可靠性和安全性，也显著提高了设备的整体效率。

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