摘要：太钢炼铁厂智控中心基于“ 资源配置的独立运作、技术与管理的深度融合、运营与操控的完全集中”理念， 打破传统的操作室、作业区模式，实现原料、烧结、高炉全工序、全专业的集中操控，彻底改善了中控操作岗位工作 环境，建立厂级能源监测和管理系统，利用现代化的管理手段对能源介质进行科学管控，为今后其他智慧制造项目 提供可靠的数据支撑。
关键词：炼铁厂；铁区工序；集中控制；智慧制造
引言
目前国内各钢厂通过采取操控集中方式实现改 善人员作业环境、精简岗位人员、提高作业效率的目 的。太钢炼铁厂智控中心基于“资源配置的独立运作、 技术与管理的深度融合、运营与操控的完全集中”理 念，打破传统的操作室、作业区模式，实现全工序、全 专业的集中操控，生产物流、生产组织、设备维护、产 品研发能够平台化管控，使得集团层面跨产业和跨基 地互通融合。通过“三跨”融合，大数据成为“生产力”， 形成数字经济时代新型管理模式与生产关系。
1
集控前铁区现状
1.1 原料现状
原料作业区占地面积共计 21 万 m2，主要包括储 运、供煤、供矿等区域。储运中控、原料筒仓中控、南翻 外控、供煤操作室和供料的三、五、六机运等多个操作 室布置较为分散。
1.2 烧结现状
炼铁厂有 2 座烧结机，分别设有集中控制室 。集 控前烧结的主要操作均在各集中控制室。三烧结的脱 硫脱硝控制室位于三烧机头独立控制室，四烧结的脱 硫脱硝与四烧中控合用。
1.3 高炉现状
太钢炼铁厂有 3 座高炉，集控改造前各高炉均有 控制室，主要操作均在各集中控制室。3 座高炉的喷煤 作业集中于独立的供煤操作室。另设有独立的厂调度 室，负责炼铁厂生产物流组织、炼铁厂内外信息传递。
2
实施方案
2.1 铁区智控中心的建设
铁区智控中心是把原有五高炉中控楼进行扩建 翻新，总体规划范围，包括原料（一次料场、二次料场） 及供料单元、烧结（三烧结、四烧结、环保）单元、高炉 （三高炉、五高炉及六高炉）单元、公辅（水渣和制粉喷吹）单元和调度单元等工序，以及预焦化工序相关坐 席和数据接口。实现将铁区各工序控制室全部集中管 控，同时配合三电系统改造，由网络路由打通，其中直 接控制生产的系统总线和终端总线通过环网的形式 进入智控机房，确保网络的安全稳定，即使断开一侧 也不影响系统的正常运行。
2.2 基础自动化系统升级补齐
太钢炼铁厂用的控制系统大多数为西门子 PLC， 为了集控边缘节点建设搭建大数据平台，同时也为了 满足操作系统的升级和方便日后设备的采购，在本次 集控过程中把原有不同版本的西门子 PCS7 系统全部 升级为 PCS9.0，将原有独立系统单站尽可能地集成到 CS 架构的各工序主系统中 。为保证系统极高的可靠 性和容错性，控制系统提供充足的带宽和先进的流量 控制及拥塞管理功能，以保证数据的高速传输，尽可 能减少设备故障，采取如下方案：
1）全部采用工业级、具有网络管理功能的交换 机，分别构成炼铁区域工业以太网 。建议改造的网络 全部升级为千兆网络，交换机全部采用工业级千兆单 模交换机。
2）利用交换机的网络管理功能对整个通信系统 进行优化 ，改造的 L1 网络交换机支持冗余 Ring 网、 并配置网管软件。
3）各交换机之间采用光缆或屏蔽双绞线连接。交 换机到各节点均采用 RJ45 口连接。
4）每个交换机均预留一定数量的备用 RJ45 口， 便于扩充。
5）新交换机将安装在现有的网络柜或 PLC 柜中。 自动化改造后的基础自动化以太网传输速率高
（1000Mbit/s），结构合理，抗干扰强，可靠性高，易于扩充。
2.3 构建炼铁智能工厂平台
铁区智控中心网络由铁区集控主网、坐席系统网络、工业电视网络、对讲网络、无线覆盖网络组成，如 图 1 所示。
炼铁智控中心主机由6 套高性能 PC 服务器组成 超融合架构，分布式存储间使用光纤万兆网络进行数 据副本同步，确保服务器的高可用性 。服务器通过安 装 Vmware ESXi 虚拟化超融合软件，虚拟出若干服务 器为各功能使用，超融合架构可确保主机硬件发生故 障时虚拟机自动进行切换 ，实现物理硬件的冗余，同 时具备灵活的扩展能力和更为方便的维护管理[1]。
在集控机房内同步配置 NAS 存储设备 ，配置专 门的虚拟机备份服务器，定期对超融合系统内的虚拟 系统进行备份 。将 iPlat 平台部署在超融合虚拟化计 算机上，通过资源池动态管理，确保平台上的应用功 能能够高效与稳定运行 ， 同时通过超融合虚拟化 VC 管理服务器，实现数据的热备功能，保障数据的可靠 性、安全性，即使其中有服务器异常，也不影响在该服 务器上的任务执行。
中心操作台上均设置有HMI 画面终端 ，主要有 L1-HMI 终端、L2-HMI 终端、L3-HMI 终端、智慧制造 相关终端（包括生产管控、精细化能源环保监控及各 工序模型等）。新增的 L1 操作站和 L2、L3 终端均采用 新设备 。原有各操作室的 L1 操作站和 L2、L3 终端保 留一定的数量作为应急操作用。操作站和终端采用目 前主流配置的 PC 机，作为操作人员的实时监控、操作 及生产的过程计算机人机接口。
2.4 过程控制系统
过程控制系统是信息化建设及精细化生产管控 不可或缺的一部分，具有被工序生产物流动态实时跟 踪、生产过程数据自动采集、作业实绩的自动生成等 功能，实现物流与信息流的自动匹配，L2 监控界面能 够结合工艺参数计算结果指导作业生产，其自动电子 报表减轻了操作人员的工作负荷，提升了生产效率。
2.4.1 现状
三烧结、四烧结及六高炉的专家系统均由奥钢联 开发，投产后未进行过任何优化 。从现有的厂区管理 要求来看，报表功能已不满足工序要求。铁区 MES 上 线以来，有较多数据尚未落地，需要人工干预确认，与现有管理结合不完善 。在当前智能化、高效化的制造 需求背景下，结合铁区智能工厂平台的建设对铁区全 流程过程控制系统进行优化完善。
2.4.2 原料过程控制
原料工序控制将对原料输送流程进行智能选择 和管理， 并且实现流程中移动机设备的远程智能作 业，包括原料过程控制、移动机智能控制和数字料厂 3 个部分 。原料过程控制是在原料输送过程中对流程 状态、设备状态、仓槽信息、料堆信息进行跟踪监视， 收集生产过程信息，并通过班截止计算处理。此外，对 料场料堆库存进行数字化管理和定期盘库 ，形成料 场电子地图，从而为智能生产过程管理提供必要的实 时过程数据及计算统计数据，实现对原料作业的精细 化管理。
2.4.3 烧结工序和高炉过程控制
1）烧结工序控制：烧结工序控制应用将对现场主 要设备作业状态、烧结槽位信息进行跟踪监视，收集 生产过程信息，并通过班截止计算处理，从而为智能 生产过程管理提供必要的实时过程数据及计算统计 数据，实现对烧结作业的精细化管理 。主要包括数据 采集、工艺计算、作业跟踪、设备管理、成分管理、实绩 管理、截止处理、作业监控及电子报表等功能模块。目 前，三烧、四烧及烧结环保各工序各有 1套数采服务 器，具有各工序的部分报表功能及数据上传 MES 功 能，本次烧结过程控制系统覆盖原有的烧结区域数采 服务器的报表功能及数据上传功能。
2）高炉工序控制：高炉工序控制应用将对高炉槽 位信息、炉体温度信息进行监视，收集生产过程信息， 并通过工艺计算、班日截止计算等处理，为智能生产 过程管理提供必要的实时过程数据及工艺计算统计 数据，实现对高炉作业的精细化管理。
2.5 平台应用移动 APP
基于炼铁智能工厂平台，与主三电系统的 L1、L2 系统建立双向数据通信 ，集中处理 L1、L2 相关数据。 数据经交互、处理后，在智能移动终端实现生产概览、 指令下发、参数设置、分级报警、扫码查询、实时交互、 操作记录查询、点检录入、规程查阅及上传、设备应急 处理、图片视频上传等功能。
根据业务协同管控平台功能需求，统一构建 APP 应用平台，在实现移动办公的同时，重点实现异常信 息精准推送，推送信息可按不同岗位、不同层级领导 推送不同的内容（推送内容、阈值可配置）[2] 。同时，移 动 APP 可以方便地对生产管理上的数据进行实时获 取，通过对数据的分析，迅速对生产情况作出判断。移 动 APP 需要包含重要生产状态汇报、统计信息、重要 生产事件信息等内容。
3
实践效果
太钢炼铁厂铁区智控中心的建成，实现了以人为 中心、以效率为目标 。对岗位、管理、流程功能的重新 构建的目标：
1）将原有分散布置的 26 个操作室集中整合，将 现场操作室的终端画面集中在智控中心，消除了中控 操作岗位“苦、脏、累”的“3D”作业环境，改善了操作工 的工作环境，同时也彻底解决了单人单岗作业风险。
2）通过对现场 L1、L2 及工业电视等系统的数据 进行收集、分析，搭建适合智慧制造的控制架构和数 据获取平台，形成一体化操控和运营中心，实现原料、 烧结、高炉各工序间的信息互联互通，以及集团层面跨产业和跨基地互通融合。
3）建立厂级能源监测和管理系统，取代了人工抄 表手动计算的传统方式，利用现代化的管理手段对能 源介质进行科学管控，从而准确、详实地统计各类产 品能源成本， 提供完善详尽的能源计量和控制手段， 使企业节能管理由定性分析转向定量分析，为今后其 他智慧制造项目提供数据基础。
参考文献
[1] 葛祥，贾建王，浩晴.马钢公司智控中心的应用与实践[J].冶金动 力，2024（2）：72-75.
[2] 徐永军，宋健海，钱卫东.钢铁行业智能工厂集中控制管控一体的 创新与实践[J].冶金自动化，2023（47）：558-562.
中国钢铁之家资源库
已有2万+成员入驻的钢铁专业人才库
定期发布行业技术、装备、采购招标、人才招聘
现招募会员(开通阅览人才资料及电话的权限)
1000元/人/年，欢迎加入寻找发展机遇！
免费扫码加入我们！
钢铁之家简介
钢铁之家隶属于北京立华钢联科技有限公司，公司成立于2009年，拥有全资子公司钢铁之家河北冶金科技有限公司，我们是一家国内权威的钢铁行业专业技术服务机构，集网站、期刊、会议、培训等服务为一体，自成立以来十年期间成功举办了80多场焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢、低碳环保、智能制造等涉及钢铁生产各个工序的技术交流及专业培训，受到各大钢铁公司及相关单位的高度认可和一致好评。并与各省金属学会、钢铁工业协会、北京科技大学、东北大学、武汉科技大学、安徽工业大学、中南大学、燕山大学、及各大钢铁研究院所有诸多合作，为国内多家钢厂生产线提供有效的技术解决方案，致力服务于我国钢铁工业的技术进步。
在立足钢铁行业技术、资讯科技综合服务基础上，全面打造“品牌”理念和“创新”服务体系，专注钢铁产业链纵各环节的关键资源整合和助推企业的经营管理服务，为钢铁产业链的健康优化提供最有价值的贡献。
