沙钢5000mm轧机厚板L3系统的实现

1.前言 江苏沙钢集团沙景宽厚板厂是中国第二条5M宽厚板轧机工程，其主体设备由VAI-UK公司引进，主作业线电气设备由瑞典ABB公司提供,上海宝信公司承担宽厚板轧机的L3的系统设计/网络设计/应用软件设计的开发工作。 宽厚板轧机工程将分两期建设，一期建设生产规模为150万吨/年；二期生产规模扩展到200万吨/年。一期工程于2007年1月全部建成投产，至今运行状况良好。 产品以管线板及船用板为主，其它还有机械、建筑、锅炉容器、模具等钢板，专用板约占90%左右。 宽厚板轧机L3系统从板坯进入厚板厂辊道交接TOP点开始、经过二切线区、板坯库、加热炉区、主轧区、热矫及冷床区、剪切线及成品收集区、试样剪切与传送区、特厚板区等区域，一直到成品进入成品库，到成品发货出厂为止，负责板坯的全过程生产、跟踪、质量管理以及大板的全过程生产、跟踪、质量、发货的全过程管理。 2.系统架构设计 本系统采用业界流行、符合技术发展趋势的三层架构技术，由后台的数据库服务器和中间应用服务器及其相对应的数据库软件和中间件软件组成高可靠、高性能和扩展性强的系统，以确保MES系统大用户量访问下系统的稳定性和快速响应。 沙钢宽厚板MES系统应用要满足前后工序顺序、连续生产的需要，实时性要求非常强，因此该系统在中间应用服务器层选用适合大型关键OLTP应用的交易中间件平台TUXEDO，后台采用Oracle企业级数据库软件。采用交易中间件TUXEDO的C/S三层体系架构保证了钢铁企业24小时连续化、实时性强的特殊生产需要，以达到大用户量访问下系统的可用性、稳定性及相应速度。 3.系统软件和开发平台结构 本系统硬件体系结构如下图： 如图所示，沙钢厚板MES系统方案采用业界流行的三层C/S架构：客户端、应用层、数据库层。 系统采用两台同等配置的IBM UNIX服务器－P55A，其中一台作为应用服务器，部署基于三层C/S架构的交易中间件，接受来自前端客户的业务请求，完成应用系统的业务逻辑处理，向数据库请求数据访问服务，并将结果返回给前端客户。另一台作为数据库服务器，部署企业版数据库，完成对应用逻辑的数据处理，同时部署通信中间件，负责与相关系统的信息交互。客户端采用一般PC机，部署客户化软件。 为了提高系统的高可靠性，数据库服务器和应用服务器采用IBM HACMP集群软件形成集群结构，互为备份。 双机集群的工作原理：在集群系统中，主机系统之间通过心跳信息来监听彼此的状态，当某一主机出现故障可能意外宕机时，另外一台主机通过心跳信息，会自动检测到该主机发生故障，从而自动接管故障主机的资源及应用，继续向用户提供不间断的服务，保证系统不间断运行，而这一切对用户来说是透明的；当故障主机恢复正常时，该主机会自动重新获得原来属于自己的资源及应用，恢复向用户提供正常服务，保证了系统的性能，所有的这一切都是自动进行的，不需要人工干预。 数据库采用ORACLE公司最新的10g数据库，极大地提高了系统的可靠性及处理能力，保证系统持续运行。MES系统中间件软件采用BEA公司TUXEDO 8.1交易中间件。MES系统与ERP、L2等其它系统通信采用基于TCP/IP SOCKET协议的通讯中间件进行电文通讯。 沙钢厚板MES系统存储备份系统采用直连存储方式，采用一台IBM DS4500光纤磁盘存储阵列, 与两台服务器的各两块光纤卡实现光纤冗余连接，配置14块10000RPM 73G磁盘，可通过设置HOT Spare Disk和RAID 技术，为系统数据安全提供充分保障。另外本系统还配用了一台IBM 3581(LTO)磁带机来备份存储服务器上的数据，来防止逻辑错误、手工操作失误或灾难等造成的数据损失。配备1个驱动器，配合企业级备份管理软件，实现数据集中存储，统一备份。 IBM 3581是采用LTO磁带技术的产品，它提供了无人值守下的磁带操作。磁带存储设备采用集成化模式，专门为自动化磁带库而设计。这使得作为磁带备份/恢复而使用的磁带子系统，能够发展成为一个智能的、使磁盘和磁带能够更完美地结合使用的存储管理解决方案。 在沙钢宽厚板MES应用系统中，数据是整个系统运作的核心。人为的操作错误，软件缺陷，硬件故障，网络攻击，自然灾难等诸多因素，均有可能造成数据的丢失，从而给整个系统造成无法估量的损失。硬件设备故障还可以通过备件解决，数据的丢失则有可能是无法弥补的，因此对系统的数据采用VERITAS企业级备份管理软件进行在线热备份的方式保护数据，通过制定完备的数据备份策略，保证数据的完整和可恢复性，通过数据库备份代理，可以做到过去任意时间点的恢复，充分保障系统的数据安全。 备份结构设计如下： 4.应用功能的实现 根据厚板的工艺流程来看，首先接受来自前到工序(炼钢/外购)的原料板坯,按照一定原则入库堆放,根据二次切割命令,经过二次切割后,经台车到上料跨,上料装炉,加热,在达到一定的要求温度后,进行轧制成钢板,经ACC冷却后 1、≥50mm钢板经过3#冷床冷却，到火焰切割机切割；2、小于≤50mm钢板经过2#冷床冷却到进行表面检查及修磨后上剪切线,经自动超声波探伤后,进行切头剪,双边剪,剖分剪,最后经定尺剪切成成品,喷印/刻印,在经过质量检查合格后入成品库.厚板L3计算机系统具体实现了如下主要功能： 合同数据管理：接收L4下发的板坯/大板的合同数据（命令炉次、命令板坯、命令大板、命令制品种），以便将合同数据的部分内容通过PDI形式下发给各个L2系统，同时指导厚板厂按照合同数据中提供的工艺路径组织生产，而不需要L4系统编制计划下发厚板厂，这样可以保证物流畅通。合同数据也为板坯/钢板在每一道工序的生产是否合格提供判定依据。 计划和命令管理：接收L4下发的四大计划数据（二切计划、轧制计划、热处理计划、涂漆计划），生产调度中心一旦明确后释放给厚板厂，形成作业命令，在板坯/钢板形成上料命令的同时，按照不同的机组编辑PDI数据下发给L2过程机，这时L2过程机按照PDI提供的数据，根据模型计算来进行处理。计划和命令同时都提供调整、删除功能，已经进入各个机组的物料，由L2过程机提供删除操作，通知L3计算机系统。除了上述四个工序通过计划来实现外，还有一些小工序，根据合同数据中提到工序，由现场操作工根据L3画面来形成作业命令，组织生产。 板坯库管理：接收连铸/外购的板坯数据，同时进行入库确认，板坯在板坯库的搬送都形成吊车命令，并且推荐最优的板坯堆放垛位，同时将吊车命令传送给吊车无线终端，吊车无线终端将吊车卸下的实绩上传L3系统，L3系统自动处理板坯的垛位信息，时刻保持实物和信息的一致性，板坯库的板坯倒垛/出库处理，同时由吊车定位系统控制板坯库的台车移动，辊道的连锁操作。 实绩管理：一旦形成作业命令后，下发给过程机L2进行生产，L2过程机一旦生产完成后将收集的生产实绩上传L3计算机系统，包括二切实绩、火切实绩、加热炉实绩、轧制实绩、PSG实绩、UST实绩、剪切实绩、火切实绩、缓冷实绩等，L3计算机收到这些实绩后形成相应的实绩文件信息，以及主要文件：板坯文件、厚板文件，同时将实绩信息上传L4计算机，根据实绩信息中提供的质量数据，可以对板坯和钢板进行工序自动合否判定处理，以及封锁/释放处理。同时提供后备输入功能，对生产实绩进行增/删除/修改的处理。 中间库管理：接收上到工序的生产实绩后，根据要求形成入库吊车指令，钢板在中间库的搬送都形成吊车命令，并且推荐最优的板坯堆放垛位，同时将吊车命令传送给吊车无线终端，吊车无线终端将吊车卸下的实绩上传L3系统，L3系统自动处理钢板的垛位信息，时刻保持实物和信息的一致性，中间库的板坯倒垛/出库处理。中间库的设备L3系统不进行控制。 成品库管理：接收成品收集装置的入库请求后，根据要求形成入库吊车指令，钢板在成品库的搬送都形成吊车命令，并且推荐最优的板坯堆放垛位，同时将吊车命令传送给吊车无线终端，吊车无线终端将吊车卸下的实绩上传L3系统，L3系统自动处理钢板的垛位信息，时刻保持实物和信息的一致性，成品库的板坯倒垛/出库处理。成品库的设备L3系统不进行控制。 质量管理：生产都是在一贯质量管理模式下进行控制生产,从原料入库到成品出厂都在质量管理下进行的,板坯/钢板在每一道工序生产时，除了根据过程机提供的质量数据进行判定外，也提供画面进行人工表面判定，同时根据判定的结果，操作工可以决定是否要追加工序。对板坯有封锁/释放/报废处理，对钢板有封锁/释放/判次/报废处理。 发货管理：接收L4下发的板坯/钢板的准发计划/出厂计划，对准发计划确认后上传L4系统，对出厂计划进行装车/离库确认后，形成发货实绩，并且上传L4系统，并且将已经发货的板坯/钢板进行信息删除操作，打印出厂码单。 轧辊管理：对厚板厂的磨辊件设备包括轧辊、轴承、轴承箱进行部件使用的全过程使用周期进行管理，同时接收磨床的轧辊磨削实绩，以及轧线的轧辊生产实绩。每次换辊提供轧辊与机架的配对关系，同时将需要使用的轧辊数据下发给轧线过程机。 报表管理：提供板坯库、中间库、成品库的入/出库班、日、月报，库存统计报表，各个机组的生产综合日报，以及在线计划和实绩、库存清单。 通信管理：厚板L3与外部通信接口通过xcom接收外部数据后，存储到通信子表中，同时发送的电文也存储到通信子表中，这样与外部通信就可以方便灵活的进行查询/重发/重收。 5. 结束语 本项目是随着沙钢5000mm轧机工程项目而同步进行的，在上海宝信公司领导的直接关心和江苏沙钢集团各部门领导的直接指导下，于2007年6月25日一次投运成功，沙钢5000mm厚板L3项目的成功实施，填补了沙钢应用厚板L3系统的空白,为沙钢第二条5000mm厚板生产线MES系统的实施打<