1 引言

由于自動化不僅是冶金工業現代化的標志，而且可提高產量、改善質量、節能降耗而獲得重大的經濟效益(據奧鋼聯統計，使用了該公司的先進自動化系統后，僅計算定量的數據，已證實燒結可提高生產率5%，高爐鐵水成本降低16%，轉爐溫度偏差減少約40%、碳偏差減少約45%、重吹率降低約60%、生產率提高約10%，二次吹煉降低合金化成本15%、縮短處理時間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%、耐酸鋼質量檢驗不合格率降低75%，熱軋板帶加熱爐節能10%、寬度公差為±3mm、收得率提高0.75%、厚度公差降至標準值的1/4、板形波動<20μ、平直度偏差在30I單位以內、卷取溫度偏差<16℃等等，自動化投資約1~2年內收回)，因此，世界各國都大力采用自動化。然而，自動化發展僅二次世界大戰以后，已從初始的熱管理和單參數自動控制，經過簡單的EIC一體化系統、CIMS(計算機集成制造系統)而到今天的WIMS(網絡集成制造系統)，其技術愈來愈復雜與高深。且現代工業自動化系統都是計算機控制的，其軟件編制復雜、工作量極大、耗費很多人力和時間，調整和找錯也困難和費時，國外，經過積累資料、人員的熟練、軟件模塊化、開發各種平臺和支持軟件使效率大為提高，然而仍然占很多時間，故國外還不斷尋求解決方法。近來提出“互聯系統”的概念，不僅使系統集成簡化，軟件編制簡化，而且可靠性、可用性和可維護性大大增強，將具有廣泛發展的前景。

2 互聯系統的概念及其優點

“互聯系統”是一種新型控制系統配置——分布式組件系統。這種配置方案的基礎是各個控制環節擁有各自獨立的PLC和PC系統(包括數學模型或技術訣竅分別軟件包化，可嵌入和可集成方式)。每個組件與一個數據采集裝置相連接，該裝置將各獨立組件有機聯結在一起，為人機界面提供數據，完成與2級自動化系統的通信。這些組件有專用的智能操作系統，因此可以獨立運行以滿足測試和維護等要求，這就是“互聯系統”的概念。

“互聯系統”的優點是:

(1) 這些組件都是標準化的，能在許多場合應用，為設備自動化提供成熟的軟硬件。該方法的最終結果是縮短工程設計的時間和簡化了設備調試，使生產機組迅速投產;
(2) 各個組件可以方便集成而組成所需系統，不僅適合于新廠建設，也適合舊廠改造;
(3) 這些組件不僅是控制系統，也可是數學模型和先進控制，可以單體調試，可靠性更高和便于使生產訣竅保密。

3 互聯系統的應用

圖1示出了奧鋼聯的“互聯連鑄”系統結構，“互聯連鑄”分布式組件包括:二級監控系統、傳動的各個變頻數字調速或電控裝置(中間包車、結晶器液壓振動DYNAFLEX、結晶器調寬、火切機、打號機、大包回轉臺等)、結晶器液面控制、結晶器專家(MoldEXPERT)、動態鑄坯錐度控制(ASTC)、生產訣竅工作站(內含二冷控制DYNACS、質量管理VAI-Q等)。

圖1 “互聯連鑄”系統結構
上述每個組件和模型及其功能都是獨立的可配置的即裝即用型軟件組件。這套系統的建設周期不會超過6個月(從合同生效到系統驗收)。

3.1 互聯系統應用實踐

互聯系統應用大致有以下的幾個方面:

(1) 在各個機組或工藝流程的生產過程自動化中的應用

例如“互聯燒結”、“互聯高爐”、“互聯轉爐”、“互聯電爐”、“互聯棒材”、“互聯H型鋼”等。圖2示出了國內已部分投運的“互聯棒材”的系統結構，其分布式組件包括:二級監控系統、傳動的各個變頻數字調速裝置、加熱爐PLC、飛剪PLC、控軋控冷PLC、冷床PLC、潤滑站PLC、液壓站PLC、主軋線PLC等。目前，事實上除二級監控系統和主軋線PLC外，其他主軋線PLC都已有廠家生產可獨立運轉的產品了，主軋線PLC也有生產軋機的廠家計劃生產連同軋機的粗軋主軋線PLC、中軋主軋線PLC和精軋主軋線PLC的機電一體化設備，而控軋控冷PLC更已是工藝(數學模型)機電一體化了。只須開發二級監控系統就可形成有知識產權的國產“互聯棒材”了。

圖2 最常用的18臺軋機的"互聯棒材"系統結構
(2) 在管理自動化及信息系統中的應用

例如，最近熱門的制造執行系統(MES)，我們花大量外匯購買國外的平臺，其實完全可以做成“互聯MES”形式，由于MES系統的硬件大多是集中的一個或兩三個服務器形式，故其特點應為軟件集成形式。

3.2 MES系統的功能及其子系統

(1) MES系統的功能

●制造標準管理;
●作業計劃編制及計劃管理;
●生產指令生成及下達;
●生產實績收集及生產統計;
●質最管理及質量跟蹤;
●生產成本的實時控制;
●生產設備運行狀況監視;
●調度與管制中心管理;
●生產監視、技術數據分析與統計;
●倉庫管理;
●其它。

(2) 子系統

如考核指標管理、有關領導遠距離查詢和監視等。而在執行中大致分成若干子系統，如:

●生產計劃管理子系統;
●生產管理子系統(包括:生產實績管理、生產物質管理、生產節奏管理、誤工管理、工裝管理等);
●鋼坯庫管理子系統;
●成本核算和生產統計子系統;
●質量管理子系統(包括:工藝標準管理、成品質量管理、統計分析等;
●設備及機旁備件管理子系統;
●員工崗位管理子系統;
●信息查詢子系統;
●通信接口;
●用戶授權管理等。

各廠如燒結、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MES”形式。

3.3 互聯系統的應用前景

在國外類似的管理軟件包已商品化，例如專為煉鋼設計的實時生產管理和跟蹤的軟件包MT-2000，它包括許多功能模塊，涵蓋整個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程，提供產品目錄和客戶數據庫;
(2) 生產管理模塊實現生產計劃、澆次安排與優化、原始數據傳送到二級計算機、質量控制與產品分類、命令、爐次、產品和設備的跟蹤;
(3) 料場管埋模塊，管理原料、半成品和成品的料場;
(4) 運輸管理模塊處理最終產品的運輸，包括運輸計劃、產品位置、加標簽和生產運輸文件;
(5) 歷史數據管理模塊提供運行和整個生產的基本和詳細的數據。