完善設(shè)計方案選準(zhǔn)工作目標(biāo)
馬鋼港務(wù)原料總廠是馬鋼九十年代中期配合第一座2500立方米高爐建設(shè)的配套項目，地處長江之濱，占地面積約115萬平方米。由于當(dāng)時設(shè)計不足，至2018年，現(xiàn)場設(shè)備分布較廣且散，現(xiàn)場視頻監(jiān)控信號及控制信號的傳輸量巨大。再加之港務(wù)原料總廠現(xiàn)有19臺大型移動機以及6臺橋機都由崗位人員在本機操作。機上各類設(shè)備狀態(tài)信號、控制信號、視頻監(jiān)控信號還未實現(xiàn)遠(yuǎn)傳，通訊、傳輸、指揮、調(diào)度手段比較落后。
如何消除工況危險、解放生產(chǎn)苦力、改善生產(chǎn)環(huán)境、降低制造成本、提升勞動效率、優(yōu)化生產(chǎn)流程？去年11月15日，馬鋼與中國聯(lián)通公司經(jīng)過協(xié)議協(xié)商，達(dá)成合作共識，并簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，按照協(xié)議要求，雙方立即著手推進(jìn)項目建設(shè)。
為把指揮樞紐系統(tǒng)建設(shè)指揮順暢、調(diào)度靈活、信息暢通、數(shù)據(jù)互通、平臺資源共享的網(wǎng)絡(luò)控制中心，雙方擬定的目標(biāo)是:
一、中央控制室（集控中心）主要通過多路光纖與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通訊，實現(xiàn)控制信號、視頻信號以及其他信號的傳輸；
二、實現(xiàn)現(xiàn)場各個站點間的通訊，需要將光纜敷設(shè)到各個信號點末梢；
三、考慮部分光纜內(nèi)部線芯受損因發(fā)生故障后，由于無法確定光纜損壞點，大大增加故障排查難度和排查時間，不利于生產(chǎn)穩(wěn)定順行的因素，迫切需要建設(shè)一套采用不同傳輸介質(zhì)的通訊設(shè)施，作為光纜通訊外的備用方案；
圍繞三個切實可行的目標(biāo)，他們充分考慮5G網(wǎng)絡(luò)在大帶寬、低時延、大連接數(shù)的優(yōu)勢，在應(yīng)用場景的選擇上重點關(guān)注一下機構(gòu)方面，即在移動設(shè)備的控制信號上替代WiFi，克服WiFi容易受干擾、時延不穩(wěn)定、性能受限等缺點；有高清攝像需求，部署有限線網(wǎng)絡(luò)路徑復(fù)雜、施工量大、維護(hù)成本高的場景；在需實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作或無人化操作的場景下，單路網(wǎng)絡(luò)不夠可靠，以5G網(wǎng)絡(luò)作為與有線網(wǎng)絡(luò)互備，確保網(wǎng)絡(luò)暢通，避免斷網(wǎng)時設(shè)備的失控。
緊貼生產(chǎn)實際拓寬設(shè)計思路
港務(wù)原料總廠雖然設(shè)備分布較廣而散，但設(shè)備都屬于大型化、現(xiàn)代化，無需整體更換，需要做細(xì)做實做優(yōu)的是，必須緊貼生產(chǎn)實際，拓寬設(shè)計思路。為此工程技術(shù)人員本著節(jié)約、敬業(yè)、負(fù)責(zé)、高效的工作態(tài)度，扎根現(xiàn)場、服務(wù)現(xiàn)場，學(xué)習(xí)現(xiàn)場，從現(xiàn)場環(huán)境中求解最佳工藝設(shè)計答案，謀劃現(xiàn)場含量布局模式。最終完成各個信息點的監(jiān)控視頻、3D點云數(shù)據(jù)、控制系統(tǒng)信號通過5G網(wǎng)絡(luò)向中控室匯聚。以5G網(wǎng)絡(luò)作為有線光纖網(wǎng)絡(luò)的備用，在主用網(wǎng)發(fā)生故障時可以自動切換到5G網(wǎng)絡(luò)。
此外，他們對已建成的5G網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)搭建技術(shù)平臺，利用匯聚與中控室的各視頻圖像、電氣信號、調(diào)度信息，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，實現(xiàn)在5G移動終端設(shè)備上實時查看大型設(shè)備如移動機、布料車、皮帶等的工作視頻、運行參數(shù)、狀態(tài)信息以及調(diào)度指令、工藝路徑、生產(chǎn)實績，提高生產(chǎn)、維護(hù)效率。
料廠5G應(yīng)用數(shù)據(jù)流：現(xiàn)場設(shè)備經(jīng)過運行商主干網(wǎng)再到馬鋼承載網(wǎng)，接入集控中心設(shè)備，通過二層VPN建立通訊鏈路，相當(dāng)于直通（在同一個局域網(wǎng)內(nèi)），解決工控設(shè)備沒有網(wǎng)關(guān)功能的局限，使數(shù)據(jù)安全得到保障。
科學(xué)有效實施 帶來一片商機
經(jīng)過一年來的精心設(shè)計、不斷改進(jìn)、適時完善、智慧碰撞，5G工藝技術(shù)應(yīng)用在馬鋼現(xiàn)場生根開花，讓與鋼鐵行業(yè)首家簽約合作的中國聯(lián)通欣喜不一。如今，在現(xiàn)場外2區(qū)域可將A礦槽小車定位系統(tǒng)操作畫面以及現(xiàn)場視頻監(jiān)控畫面?zhèn)魉椭林锌剡h(yuǎn)端，具備遠(yuǎn)程操作的條件。
實施的效果如下：
一、將設(shè)備操作轉(zhuǎn)移到中控室，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作；
二、將視頻圖像轉(zhuǎn)移到中控室，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控；
三、將有線和5G進(jìn)行匯聚，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的冗余備份；
四、使取消A礦槽現(xiàn)場操作崗位成為可能。
解決的痛點如下：
一、解決了車載攝像頭有線傳輸方式的線纜敷設(shè)和 Wi-Fi傳輸帶寬受限問題（采用固定攝像頭，只能從整體監(jiān)控小車和皮帶，無法做到隨小車運動實時監(jiān)視皮帶運行狀況）；
二、解決了PLC不具備網(wǎng)關(guān)功能無法在異構(gòu)網(wǎng)中實現(xiàn)通訊問題。
而在水運區(qū)同樣取得了預(yù)期的效果，即：
港口區(qū)域目前通過5G傳輸已可以遠(yuǎn)程連1#橋機PLC，信號穩(wěn)定，具備將機上報警和故障信號通過5G發(fā)送給中控及工程師站條件。
實施的效果如下：
一、實現(xiàn)了遠(yuǎn)程多個PLC系統(tǒng)單向數(shù)據(jù)傳輸；
二、實現(xiàn)了將橋機控制系統(tǒng)的報警和故障信號發(fā)送給中控。
解決的痛點如下:
解決了橋機操作工在發(fā)生電氣或設(shè)備故障時不能及時準(zhǔn)確的將故障現(xiàn)象和故障信息傳達(dá)給點檢維護(hù)人員導(dǎo)致誤判和維護(hù)不及時的情況。
混勻區(qū)承接上述技術(shù)應(yīng)用的好勢頭，也當(dāng)仁不讓，體現(xiàn)出自身改進(jìn)完善后的優(yōu)勢，即：
混勻區(qū)域目前通過5G傳輸完成5#混勻取料機機上PLC（西門子S7-1500）與中控PLC（西門子S7-400）的數(shù)據(jù)通訊測試，5套監(jiān)控畫面也已傳輸?shù)街锌?。目前已?jīng)準(zhǔn)備在5#混取上做遠(yuǎn)程操控的條件。
實施的效果如下：
一、實現(xiàn)了現(xiàn)場PLC和中控PLC進(jìn)行雙向遠(yuǎn)程通訊；
二、將三維點云數(shù)據(jù)傳輸?shù)街锌厥?，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程建模運算；
三、使混勻區(qū)堆取料機實現(xiàn)無人化操作成為可能。
解決的痛點如下：
一、實測5G平均時延為17ms， Wi-Fi平均時延30ms以上，有效降低了Wi-Fi傳輸下PLC-PLC的時延；
二、解決了Wi-Fi傳輸下PLC-PLC的漫游丟包問題。
在整個應(yīng)用拓展方面，現(xiàn)有模式得到大面積推廣：
各類礦槽17個，48臺小車；5個料棚，移動機13臺；1處塊礦烘干；1個固廢回收站；十多處轉(zhuǎn)運站；全覆蓋需16處基站。
在新模式探索上也喜見各類成效，以往皮帶機常見的驅(qū)動輥與運輸皮帶打滑摩擦，導(dǎo)致失火電動機等關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)無法實時監(jiān)測、設(shè)備故障、急停等系統(tǒng)告警無法及時發(fā)現(xiàn)、皮帶跑偏，與鐵架摩擦導(dǎo)致失火，難以及時察覺、運料線長，傳統(tǒng)人工巡檢費時費力、人工巡檢標(biāo)準(zhǔn)難統(tǒng)一，質(zhì)量難保證等問題統(tǒng)統(tǒng)得以化解。
經(jīng)過運行監(jiān)測、故障定位、健康評估、故障預(yù)測，實現(xiàn)減少停機次數(shù)，提升經(jīng)濟效益、故障實時預(yù)測、減少運維成本、設(shè)備可視化管理，提升管理能效。
把握當(dāng)下發(fā)展 拓展未來空間
后期5G網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)量增大后，傳輸時延是否會有變化，還需要進(jìn)一步驗證，更需把握當(dāng)下發(fā)展。隨著5G產(chǎn)品的不斷豐富，馬鋼今后要在更多的應(yīng)用場景選擇中展開更為豐富的想象空間，擴大應(yīng)用面，讓5G技術(shù)應(yīng)用成為馬鋼智慧制造的亮點，升級到滿足馬鋼工業(yè)現(xiàn)場與各類環(huán)境的工業(yè)級產(chǎn)品。
把握當(dāng)下發(fā)展，要認(rèn)識到5G通訊由于是通過聯(lián)通服務(wù)器進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)需要發(fā)送到廠外區(qū)域，數(shù)據(jù)安全能否得到保證，是后期需要關(guān)注的一個重點。通過邊緣計算能夠“就近”提供邊緣智能服務(wù)，滿足工業(yè)在敏捷聯(lián)接、實時業(yè)務(wù)、安全與隱私保護(hù)等方面的需求。在馬鋼網(wǎng)絡(luò)邊界部署MEC（邊緣計算網(wǎng)關(guān)），可提升數(shù)據(jù)回傳安全性及降低網(wǎng)絡(luò)傳輸時延。
把握當(dāng)下發(fā)展，要將應(yīng)用場景控制系統(tǒng)IP地址統(tǒng)一規(guī)劃，避免IP地址沖突，充分發(fā)揮5G設(shè)備的連接性能?？蓽p少5G設(shè)備的部署數(shù)量，降低部署成本。把各種發(fā)現(xiàn)的問題處理好，把5G技術(shù)應(yīng)用好，把求真務(wù)實的作風(fēng)發(fā)揮好，馬鋼未來一定會在5G技術(shù)應(yīng)用方面擁抱更多商機，拓展更大空間。
（章利軍 高瑩茹 楊軍）
