基于西門子COMOS系統(tǒng)建設(shè)攀鋼軌梁數(shù)字化智能生產(chǎn)管控平臺

馮楊東

摘要：該文用西門子COMOS軟件平臺搭建攀鋼軌梁廠數(shù)字化智能生產(chǎn)管控平臺，對攀鋼軌梁廠萬能二線進(jìn)行數(shù)字化產(chǎn)線改造，對于探索建設(shè)鋼鐵行業(yè)智能化工廠有很大的現(xiàn)實意義?；谖鏖T子COMOS軟件平臺，建成跨設(shè)備運(yùn)行全生命周期的設(shè)備智能管控平臺，實現(xiàn)工廠的可視化、運(yùn)維智能（例如設(shè)備、質(zhì)量和工藝）以及部分核心設(shè)備的數(shù)字化，同時實現(xiàn)操作、點檢及生產(chǎn)人員的業(yè)務(wù)協(xié)同，助推攀鋼集團(tuán)智能制造戰(zhàn)略的快速實施。

關(guān)鍵詞：軌梁;COMOS;智能生產(chǎn)管控平臺

中圖分類號：TP319? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）23-0243-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

攀鋼集團(tuán)軌梁廠萬能二線自2004年建設(shè)投運(yùn)至今，生產(chǎn)線具有西門子先進(jìn)的一級和二級自動化基礎(chǔ)，并具備了訂單排程系統(tǒng)、ERP、MES等基礎(chǔ)信息系統(tǒng)。目前國家在推進(jìn)兩化融合建設(shè)，軌梁萬能二線具備兩化融合建設(shè)的良好基礎(chǔ)，通過技術(shù)手段打造智能工廠，在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上減少設(shè)備故障時間，降低設(shè)備維修費(fèi)用，改善產(chǎn)線運(yùn)行績效，實現(xiàn)智能管控和運(yùn)維，最終獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，同時也在一定程度上避免由于技術(shù)人員流失，設(shè)備間斷性改造，部分設(shè)備更新以及員工技術(shù)能力出現(xiàn)斷層而導(dǎo)致的一系列問題。在中國智能制造2025大背景下，在攀鋼集團(tuán)軌梁廠萬能二線實施智能制造勢在必行，提高生產(chǎn)效率，降低設(shè)備維護(hù)成本，優(yōu)化人力資源，實現(xiàn)智能運(yùn)維等目標(biāo)成了重中之重。下面對整個智能管控平臺方案進(jìn)行介紹：

1 攀鋼軌梁萬能二線構(gòu)成以及工藝介紹

攀鋼軌梁廠萬能二線是生產(chǎn)高速鐵路用軌的生產(chǎn)基地，產(chǎn)品完全滿足鐵路運(yùn)輸高速（350km/h）、重載化的需要，達(dá)到國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，鋼軌質(zhì)量實現(xiàn)了高純凈度、高尺寸精度、高平直度和高表面質(zhì)量，年生產(chǎn)能力 ： 1139000 t/a，產(chǎn)品長度 ： max. 100m， 軋制長度 105m。主要設(shè)備有：步進(jìn)式加熱爐2座、高壓水除鱗系統(tǒng)、兩輥可逆式開坯機(jī)2架BD1＼BD2、萬能粗軋機(jī)及軋邊機(jī)各1架U1＼E1、萬能中軋機(jī)及軋邊機(jī)各1架U2＼E2、萬能精軋機(jī)1架UF、七臺主電機(jī)、變電所1個、重軌打印機(jī)2臺、熱鋸機(jī)2臺、步進(jìn)式冷床1座、鋼軌在線全長熱處理生產(chǎn)線1條、重軌精整線1條（主要有矯直機(jī)、檢測中心、鋸鉆床等設(shè)備）及相應(yīng)液壓站、潤滑、臺架等。萬能二線基礎(chǔ)自動化采用西門子PCS7系統(tǒng)，硬件主要由SIMADYN D和SIMATIC S7組成，都具有通訊處理模板，支持Ethernet TCP/IP及Profibus通訊協(xié)議，上位機(jī)使用WINCCHMI監(jiān)控組態(tài)軟件，整體架構(gòu)采用C/S結(jié)構(gòu)。2015年對系統(tǒng)進(jìn)行整體升級，由PCS7 V6.0升級為PCS7 V8.0，基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)先進(jìn)可靠、功能完備、可擴(kuò)展性強(qiáng)。

萬能二線過程自動化對整個產(chǎn)線生產(chǎn)過程進(jìn)行管理（含物料跟蹤界面、停機(jī)管理界面、設(shè)定管理界面、過程數(shù)據(jù)管理界面、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等），2017年整體升級，客戶端為Win10 專業(yè)版;關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件為Oracle 11g 64 標(biāo)準(zhǔn)版;界面開發(fā)工具采用微軟.net 2012;改善現(xiàn)有萬能二線過程自動化L2系統(tǒng)的性能，進(jìn)一步推動軌梁廠向智能制造方向的發(fā)展，保持軌梁廠產(chǎn)品的國際領(lǐng)先提供支撐。

2 改造方案的組成

本方案選擇西門子COMOS軟件平臺。COMOS包括二維數(shù)據(jù)平臺、三維可視化數(shù)據(jù)平臺以及XHQ構(gòu)成。通過以上三個平臺的搭建與應(yīng)用，實現(xiàn)與攀鋼軌梁萬能二線一二級自動化系統(tǒng)、訂單排程系統(tǒng)、ERP、MES等基礎(chǔ)信息系統(tǒng)縱向與橫向的無縫集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)全生命周期管理，設(shè)備感知交互、系統(tǒng)融合互聯(lián)、設(shè)備備品精準(zhǔn)匹配、系統(tǒng)運(yùn)行智能高效與故障預(yù)測預(yù)警可控。系統(tǒng)構(gòu)架框圖見圖1。

2.1 攀鋼軌梁COMOS二維數(shù)據(jù)平臺

COMOS二維數(shù)據(jù)管理平臺通過對象化技術(shù)，使工藝、儀表、電氣等專業(yè)的圖紙、二維數(shù)據(jù)表及相關(guān)聯(lián)的文檔以對象的方式存儲在數(shù)據(jù)庫中，保證數(shù)據(jù)庫的圖數(shù)合一，消除數(shù)據(jù)冗余。不同專業(yè)圖紙通過對象的導(dǎo)航，可以快速定位對象在對象樹中的位置，通過導(dǎo)航可以快速打開并定位到對象在不同專業(yè)中與其相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，最終形成以裝置為對象，建立工藝、電氣、儀表、安全、環(huán)保、動靜設(shè)備、管道等各個專業(yè)信息間的導(dǎo)航鏈接，對工廠進(jìn)行數(shù)字化管理。COMOS二維數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)構(gòu)架見圖2。

2.2 攀鋼軌梁COMOS三維可視化數(shù)據(jù)平臺（COMOS Walkinside）

COMOS三維可視化數(shù)據(jù)平臺能夠即時地將虛擬現(xiàn)實模型與當(dāng)前工廠信息鏈接起來，即使極度復(fù)雜的工廠模型也能實現(xiàn)3D可視化。在Walkinside三維模型中提供三維信息綜合展示及查詢控件，通過控件可以查詢設(shè)備空間信息、設(shè)施設(shè)備生命周期資料、設(shè)施設(shè)備的監(jiān)測點實時數(shù)據(jù)，同時把外部文檔集成到三維信息綜合展示控件，并能對查詢的設(shè)備進(jìn)行定位、導(dǎo)航至COMOS數(shù)據(jù)庫并打開相應(yīng)的電氣、儀表等圖紙文檔。用戶也可以在虛擬空間中自行漫游，檢索信息和查看資料。同時，COMOS Walkinside也可直接獲取所有相關(guān)信息并以極逼真的3D圖形顯示當(dāng)前工廠狀態(tài)。最新數(shù)據(jù)將自動加入并復(fù)制到所有相關(guān)虛擬化過程當(dāng)中，以確保一直以數(shù)字化形式提供當(dāng)前狀態(tài)。COMOS三維可視化數(shù)據(jù)平臺示例見圖3。

2.3 攀鋼軌梁XHQ業(yè)務(wù)管理平臺

攀鋼軌梁XHQ是一個統(tǒng)一化的業(yè)務(wù)平臺軟件，XHQ集接口技術(shù)、中間件技術(shù)、應(yīng)用服務(wù)器技術(shù)、Web技術(shù)、門戶技術(shù)、即插即用技術(shù)、建模技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、統(tǒng)計分析以及其他相關(guān)技術(shù)和概念于一身，實時匯集、分析、關(guān)聯(lián)和展示來自企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理中的不同來源的、不同種類的數(shù)據(jù)，用戶則經(jīng)由瀏覽器、無線設(shè)備或企業(yè)門戶、網(wǎng)站對決策需要的各類信息進(jìn)行及時、方便地訪問XHQ，并可以根據(jù)企業(yè)中不同的用戶決策對信息的需求為他們定制不同的視圖和內(nèi)容，以及個性化的操作，XHQ 為各級管理者和決策者提供有效的工具，使其掌握更全面的信息，協(xié)助其快速、科學(xué)地制定管理決策，以提高企業(yè)的整體效益。攀鋼軌梁XHQ業(yè)務(wù)管理平臺見圖4。

3 結(jié)束語

通過西門子COMOS軟件平臺建設(shè)攀鋼軌梁數(shù)字化智能生產(chǎn)管控平臺，利用數(shù)字化和可視化技術(shù)，能夠大大降低設(shè)備維護(hù)的成本、提高運(yùn)營的效率、減少庫存、合理安排停機(jī)和檢修，從而實現(xiàn)工廠運(yùn)維成本的最小化和利潤的最大化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 西門子工業(yè)軟件公司.裝備制造業(yè)數(shù)字化之道[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

[2] 烏爾里希.森德勒工業(yè)4.0[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

【通聯(lián)編輯：朱寶貴】