宝武集团鄂钢信息化部李琛
[摘要]为进一步降低生产成本，减少能源消耗，构建绿智慧城市钢厂，宝武鄂钢公司实施了“一罐到底”的生产模式。本文介绍了在鄂钢实施“一罐到底”工艺过程中，基
于称重式铁水液位计的信息跟踪系统的设计与应用，该系统实现了铁水罐铁水装入量的精准
控制，并通过网络实现了铁水及相关信息的传递，实现了“一罐到底”工艺的信息化，是称
重式铁水液位计应用领域的一次创新。
[关键词]一罐到底；称重式铁水液位计；信息跟踪系统
[中图分类号]T H715.1[文献标识码]B[文章编号]1003-5729(2020)07-0005-05
“O ne can t o t he bot t om”based on w ei ghi ng m ol t en i ron l evelgauge
desi gn and appl i cat i on of i nf orm at i on t racki ng syst em
A rt i cl e abst ract:I n or der t o f ur t her r educe pr oduct i on cost s,r educe ener gy consum pt i on,and bui l d a gr een sm ar t ci t y st eel pl ant, Echeng I r on and St eelof
B aow u G r oup i m pl em ent ed t he“one can t o t he end”pr oduct i on m ode.E cheng I r on and St eelwer e i nt r oduced i n t hi s paper t o i m pl em ent“a pot of”pr ocess of m ol t en i r on l evel m et er based on t he w ei ght i nf or m at i on i n t he pr ocess of t r acki ng syst em desi gn and appl i cat i on oft he syst em t o achi eve t he pr eci se cont r ol oft he am ountoft he hotm et ali r on can l oad,and r eal i zed t he m ol t en i r on and r el at ed i nf or m at i on t hr ough t he net wor k,i m pl em ent t he“one pot”pr ocess of i nf or m at i zat i on,i s w ei ghi ng t ype m ol t en i r on l evelgauge an i nnovat i on i n t he f i el d ofappl i cat i on.
K ey w ords:one can t o t he end;wei ghi ng t ype m ol t en i r on l evelgauge;i nf or m at i on t r acki ng syst em
1引言
“一罐到底”工艺是钢铁工艺流程向简约化、高度集中和短流程化发展的重要技术，具有投资低、节能环保、见效快等优势，目前已被越来越多的钢铁企业所应用。为进一步提高企业的竞争力，降低生产成本，宝武鄂城钢铁公司在结合“信息流”与“物流”同步的思想上提出并实施了“一罐到底”生产工艺模式，并
设计及应用了基于称重式铁水液位计的“一罐到底”信息跟踪系统。该系统能高效的服务于“一罐到底”工艺，实时的反映了铁水罐的装入量，打破了高炉、转炉及物流单位之间信息传递的隔阂，将“一罐到底”工艺上下游及现场相关信息同步的提供给操作及管理人员，满足了生产工艺要求。
2系统设计
本系统要实现铁水液位计的称重功能、高炉前大信息量显示、铁水温度及成分的自动采集、铁水罐装现场实时监控、铁水罐号及铁水罐车的追踪及称量数据的管理与传递等功能。根据以上功能要求，本系统按称重式铁水液位计、视频监控及数据传输网络、罐号及罐车号追踪系统、信息跟踪系统软件等四个部分进行设计。系统结构图如图1所示。
2.1称重式铁水液位计
称重式铁水液位计主要是通过称量铁水罐重量来反映铁水罐中铁水液位,
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水装入量。根据鄂钢目前两座高炉的运行现状，每个铁口只能提供48小时的安装时间，因此本系统中铁水液位计采用的是无基坑、轨垫式不断轨结构，适应于高炉的恶劣环境，同时安装用时短，称量精度可以保证在±0.5%以内。电气方面采用了模拟传感器、塞入式传感器、数字芯片盒和数字仪表的结构，很好的解决了传感器信号损耗、
现场温度变化、信号干扰及数据网络传输问题。此结构还有一个很大的好处，高炉生产中可能会因为操作失误而导致铁水直接洒在秤台上，无基坑的结构可以通过在秤上加铺耐火材料对洒出的铁水进行引流，从而避免或降低因铁水落地而对秤体及传感器造成的损坏。铁水液位计性能指标见表1。
“一罐到底”信息跟踪系统
称重式铁水液位计视频监控及数据传输网络罐号及罐车号追踪系统信息跟踪系统软件
视频监控罐号识别客户端软件数据传输网络
罐车号识别
服务器端软件
图1“一罐到底”信息跟踪系统结构图
表1
铁水液位计性能指标
称量装置结构无基坑、轨垫式、复合式
计量方式静态、整车计量最大称量值
300t 分度值e=0.1t ,d=100kg ,n ≥3000系统称量精度
≤±0.3%FS
有效称量区
≥±300m m (相对中心距)
使用环境温度传感器-30℃~+150℃，二次仪表-10℃~+45℃
传感器要求精度等级≥D 1，使用温度:-30℃~+150℃，安全过载能力:150%，极限过载能力:300%，防护等级:I P67
安全性
能经受300t铁水罐车的1.5倍以上的冲击，轨缝10m m ，轨高低落差2m m ，车速5km /h ，在有少量漏铁水条件下，系统仍能正常工作
2.2视频监控及数据传输网络视频监控及数据传输网络主要由视频监控及数据传输网络两部分组成，视频监控负责实时监控铁水液位计现场情况，并有视频数据的自动保存和回
放等功能，现场视频信号就近接入数据传输网络。数据传输网络主要功能是实现每台铁水液位计相关重量、罐号、温度、铁水沟样化学成分及视频的光纤传输，主要设备有光纤、仪表输出数字信号转换设备、各终端光纤转换设备、数据服务器、网络交换机、高清网络摄像机、视频服务器、铁水温度采集设备和铁水化学成分数据采集设备等。视频监控及数据传输网络结构如图2所示。
2.3
罐号及罐车号追踪系统
罐号追踪系统采用R FI D 技术实现铁水罐车上，并通过网络设备传输到数据网络。该系统设备由电子标
铁水温度签、现场识别天线、识别主机及通讯线路组成。分别在铁水罐及罐车上安装R FI D 电子标签，当铁水罐车及铁水罐进入识别区域后，识别主机通过识别天线分别识别当前称重的铁水罐号及车架号，识别主机通过通讯线路将相关信息传输到数据服务器上。
2.4
信息跟踪系统软件
信息跟踪系统软件主要设备包括服务器端软件和客户端软件；服务器端软件实现各称重式铁水液位计数据的采集、室外大屏的控制、系统参数的设置及数据库管理等，客户端软件实现对现场控制过程自动或半自动的监控及相关操作，系统软件设计时应满足与鄂钢现有及在建信息系统的对接要求并接入鄂钢集中操作中心。
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图2数据传输网络结构图
称重显示仪
2.4.1服务器端软件
服务器端软件安装在数据服务器中，包括服务器操作系统、数据库管理软件及铁水液位计管理软件，服务器端操作系统使用W i ndow s Ser ver 2008，数据库管理软件使用O r acl e 10g ，铁
水液位计管理软件由厂家定制，采集现场设备的各种数据并对铁水称重信息进行处理，将处理完的信息传输到现场大屏及客户端电脑进行实时显示，同时将各种数据保存到数据库中，软件界面如图3所示。
网络交换机
称重式铁水液位计
罐号及车架号识别
高炉出铁口下1
现场监控摄像机
铁水成分分析设备
管理服务器
数据服务器
视频服务器
用户操作终端
操作终端
数据传输网终
图3服务器端软件操作界面
2.4.2客户端软件客户端软件安装在各操作室客户端电脑上，可以随时查看各高炉每个铁口每台液位计的实时称量数据、现场画面、设备状态、罐号及数据曲
线，可以输入相应铁水罐的各种相关信息并在软件中对历史数据进行查询；客户端软件从服务器端软件得到历史及实时数据，并将新生成的数据存入数据服务器。软件界面如图4、图5
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3系统应用
3.1
针对称体的防护性设计
由于称重式铁水液位计是安装在高炉铁口下，属于高温熔融金属运输区域，环境恶劣，要保障称重式铁水液位计的稳定性运行必须加强设备自身的防护，从而减少设备故障保证设备精度；同时，由于鄂钢公司淘汰了四轴铁水罐车，只采用六轴铁水罐车，原有铁水秤按照四轴、六轴车兼，随着四轴铁水罐车的淘汰，显然这个设计就不是最佳的设计。为提高设备的防护性以及更适合只对六轴铁水罐计量，我们对称重式铁水液位计进行了改进性的升级，升级原则：尽量不新增设备的同时，加强对铁水秤的保护并加长铁水秤的有效称量区。
主要改造内容:
(1)钢轨改造，把原先的6.5m 的钢轨换成
9.5m 的钢轨，有效称量区从原先的±300m m 扩大到±600m m
;
图4客户端软件操作界面1
图5客户端软件操作界面2
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(2)每台秤装有移动的4只轨垫传感器，以适应加长的称量钢轨;
(3)传感器定位技术，不需要加装其他设备，通过传感器受力分析，得出铁水罐位置，实现定位功能;
(4)更换保护罩，降低保护罩的高度，省出空间来敷设耐火砖和沟泥，更好的保护铁水秤的安全。
3.2罐号追踪系统的改进性设计
罐号追踪系统主要是采集正在装铁的铁水罐号及车架号信息，为了使该系统设备适应现场高温和粉尘等环境，为满足罐号识别率≥99.999%，我们对罐号追踪系统设备进行了针对性设计，主要改进如下:
(1)车架识别选用中温标签，中温标签在满足实际需求的基础上，安装更为方便，成本更低；铁水罐选用高温标签，以适应铁水罐罐体表面高温环境。
(2)标签识别装置采用多通道主机，一台主机可连接多台天线，同时满足车架底部标签和铁水罐侧面标签的读取，系统更为简洁，成本更低。(3)每个铁水罐两侧各安装一个标签，罐体发生180°旋转后，也能保
证读到罐号。(4)标签损坏自动判断。一个编组，车架号与铁水罐号数量不一致时，系统提示标签有损坏，通过查证视频，确认具体损坏标签号。(5)软件提供手动罐号和车架号绑定界面，当系统只能读到罐号或车架号时(罐号或车架号标签其中一个损坏)，进行手动绑定。
3.3系统软件的改造性设计
信息跟踪系统软件是整个系统的大脑，为保障整个系统软件的稳定运行，根据鄂钢两座高炉的运行情况，我们对本系统软件提出了改进设计:
(1)分别在鄂钢1#及2#高炉各安装一台数据服务器及视频服务器，两台服务器都进入一个网络，任意一座高炉的服务器出现问题不会影响整个系统的运行，并且在网络正常的情况下还能在
短时间内实现两座高炉数据及视频服务器互备; (2)某一传感器发生故障，但不具备更换传感器条件时，通过软件设置，读取对面传感器的输出信号，将对面传感器输出的信号值替代损坏的传感器信号值，满足铁水秤的临时使用需要; (3)皮重记忆功能，解决需要换线继续受铁水罐的皮重获取;
(4)各接口信息传递时可能会出现的不及时、不正确等问题：网络恢复自动续传，出现炉次、炉温等信息需要修改时，本地修改后自动同步二级数据，并形成修改日志，修改需要权限; (5)异常信息的处理：异常信息报警，系统形成异常信息日志，并给出相关处理建议和检查方法。
4结语
该套系统自2018年正式投运以来、经过不断的改进，已完全适用于鄂钢两座高炉三座转炉的生产模式，并与鄂钢公司的信息化要求无缝衔接，鄂钢铁水的“一罐到底”率由最初的不足50%上升到现在高于98%。下一步加深本系统与物流系统、生产系统等信息系统的交互，进一步提升系统的智能化，为实现冶炼生产的智能化提供基础支撑。
作者简介:
李琛(1982-)，男，工程师,2005年毕业于武汉科技大学电子信息工程专业，控制工程方向工程硕士，现任宝武集团鄂钢公司信息化部仪表车间主任，从事仪控设备技术管理工作十余年。
(作者通讯地址：湖北省鄂州市江碧路宝武集团
鄂钢公司5#门
:315400
收稿日期:2020-05-20)
[编辑雷冬]
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