一體化智能料樣管理系統(tǒng)在大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中的應用研究

摘要：鋼鐵企業(yè)需要購買種類繁多的大宗原燃料，作為商業(yè)結算依據(jù)的原燃料分析樣制備工作是原料作業(yè)區(qū)的一項重要工作。將原燃料大樣分揀、料樣制備、存查、棄樣等系統(tǒng)集中布置，即方便了集中管理，減少了中間環(huán)節(jié)，有效隔離人為干預，提高了料樣在質(zhì)量異議、復檢管理時的公平、公正、公開的水平。基于此，本文論述了西北某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)設計的一種新型緊湊布置的制樣、分揀、存查、棄樣一體化智能料樣管理系統(tǒng)，以供參考。

關鍵詞：料樣管理;智能化;鋼鐵企業(yè)原燃料

中圖分類號：TF31 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）12-0000-00

0 概述

西北某大型鋼鐵公司每年都會有動輒上千萬噸的原燃料需求，其包括數(shù)十種原燃料種類，每類又有數(shù)家甚至數(shù)十家供應商，因此作為商業(yè)結算的制樣環(huán)節(jié)工作繁重，依靠手工制樣、人工樣品管理、人工防控的管理辦法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)需要。采用機械化、智能化聯(lián)合制樣系統(tǒng)，實現(xiàn)制樣、分揀、存查、棄樣一體化智能料樣管理成為大勢所趨[1]。

1 工程工藝布置

本工程針對廠內(nèi)現(xiàn)狀及問題，本著“合理、緊湊、智能”的原則，設計了一種新型緊湊布置的制樣、分揀、存查、棄樣一體化智能料樣管理系統(tǒng)。重點在煤炭、鐵礦石料樣制備系統(tǒng)中的大樣分揀、分析樣制備、料樣存查、棄樣、等方面進行了集成創(chuàng)新，解決了制樣過程流程繁瑣、人為因素多、生產(chǎn)率低下等問題。對保證制樣產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)效率、降低勞動強度、提高制樣過程的監(jiān)管水平具有積極作用。

本工程設計的新型緊湊布置的制樣、分揀、存查、棄樣一體化智能料樣管理系統(tǒng)工藝流程如圖1和圖2所示。

本工程布置的制樣、分揀、存查、棄樣一體化智能料樣管理系統(tǒng)主要包括：分揀系統(tǒng)、制樣系統(tǒng)、樣品瓶存查系統(tǒng)、樣瓶樣桶清洗、棄料輸送系統(tǒng)及配套的除塵系統(tǒng)等。用以上設施來實現(xiàn)樣品制備所需具備的功能。分揀系統(tǒng)設有進出樣桶輸送機，進入分揀系統(tǒng)的樣桶可以直接被送入制樣系統(tǒng)，也可以放置在暫存區(qū)進行等待。清空的樣桶、到期的樣品都送入樣瓶、樣桶清洗間進行清洗處理。制樣系統(tǒng)和清洗間產(chǎn)生的棄料都通過輸送機送往棄料倉統(tǒng)一存儲，定期處理。樣品瓶存查柜的樣品進出采用氣力輸送，隔離了人為因素，可以實現(xiàn)樣瓶自動進出，智能存儲，定期處理[2]。

考慮到工程的實際工況，根據(jù)工程具體條件，設置合理的分揀區(qū)、布置型式、樣瓶存查柜儲量、制樣模塊布局、棄料輸送機系統(tǒng)布置等參數(shù)，后期預留在區(qū)域內(nèi)增加更多的樣品精處理功能模塊。

2 工程主體布置方案

（1）樣桶分揀。從火車、汽車、輸送機采樣點制取的初級大樣，裝入樣桶，采用人工或輸送設備送至集中處理中心，通過權限卡將樣桶放置到進桶輸送設備。樣桶被自動送入分揀區(qū)域，信息讀取設備讀取樣桶物料信息，通過機器手和自動輸送設備將樣桶自動送至相應的精制樣處理區(qū)的樣桶輸送交接點。

（2）制樣。全自動制樣系統(tǒng)承擔料樣的縮分、破碎、研磨等全自動制備任務和水分分析，系統(tǒng)能讀取樣桶編碼信息，制樣完成后，生成制樣原始記錄，原始記錄的主要內(nèi)容包括制樣設備編號、制樣時間、樣品編碼、樣品重量及制樣中發(fā)生異常的信息等，并自動傳輸至智能化管控平臺。制樣系統(tǒng)全部操作均通過工業(yè)控制的專業(yè)軟件來進行控制，其可實現(xiàn)對操作時間、來樣信息、制樣信息（包括料樣信息、制樣信息）的可追溯性。調(diào)度人員可通過智能化管控平臺的上位機隨時掌握現(xiàn)場情況，及時處理各種問題，出現(xiàn)故障時，發(fā)出報警。也能根據(jù)實際需要進行設置操作，接受PLC傳送的數(shù)據(jù)及各種有關信息。上位機操作設置管理權限，將操作、維護、管理分開。并可對制樣過程的主要運行參數(shù)進行實時或事后跟蹤[3]。

（3）樣品存查。樣品存查能自動接收制樣系統(tǒng)和人工制樣間來的存查樣和分析樣，負責完成試樣存查和傳輸任務，以樣品存取過程“人樣分離，盲存盲取”為目標，通過對讀取樣瓶信息、寫入樣瓶信息、接瓶、發(fā)瓶、存瓶、出瓶等全流程進行自動化、信息化操作實現(xiàn)樣品存取過程自動化處理，避免樣品存取過程中的人工干預。

（4） 智能存查樣柜

智能存查樣柜通過氣力管道輸送接口及人工送樣的接口與精制樣系統(tǒng)連接。系統(tǒng)內(nèi)的樣瓶存查柜可自動存儲樣品以及自動調(diào)出樣瓶，分編碼設定存儲時間，樣品存儲信息和樣品瓶的狀態(tài)可實時顯示，并實現(xiàn)自動存樣、自動查找等功能。

智能存查樣柜內(nèi)存儲的樣瓶通過氣動傳輸裝置根據(jù)系統(tǒng)提示存樣到期指令后自動傳輸至洗瓶設施內(nèi)的樣瓶接收站。智能存查樣柜可自動存儲樣品以及自動調(diào)出樣瓶，整個過程完全實現(xiàn)無人化、自動化。智能存查樣柜與物料智能化集中管控系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)接口，樣品存儲信息和樣品瓶的狀態(tài)可實時顯示，并實現(xiàn)自動存樣、自動查找等功能。

智能存查樣柜在存放、查取、棄樣過程中樣品的信息流始終伴隨著樣品實物流進行流轉。當樣瓶到達存查樣柜時，系統(tǒng)通過管控網(wǎng)絡系統(tǒng)獲取樣品信息，存樣時通過讀取樣品信息進行對比確認，保證信息的準確性，同時保證樣品和樣品信息一一對稱，不發(fā)生丟失樣品情況。在樣品進行取樣轉運時，也對樣品進行讀碼確認，同時將樣品信息通過管控網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)送到下一級。保證樣品的信息流伴隨樣品實物流進入化驗流程。

智能存查樣柜采用機電一體化模塊設計、靈活組態(tài)式部署，按容量需求和存樣間空間，靈活配置，充分利用存儲空間。

雙模式運行，系統(tǒng)支持自動存取和手動存取模式。自動存取模式定義為經(jīng)授權的取樣人員通過集中管控系統(tǒng)，采用查詢、單個、批量方式選擇所需樣瓶編號，下達取樣指令將樣品自動調(diào)出到指定位置;手動存取模式定義為經(jīng)授權的人員通過存查柜的現(xiàn)場操作面板，選擇所需樣瓶編號，智能存查樣柜自動將樣品進行存取。

棄樣預警，自動執(zhí)行。系統(tǒng)可根據(jù)樣品的有效期設定時間、類別、編碼等信息篩選的清樣方式，自動預警樣品到期信息，并按預定要求與流程，自動處理棄樣，并將實時信息向后臺監(jiān)控中心預警，也可根據(jù)實際需要，授權更改樣品存放周期，延長或縮短樣品的存放周期。

實時監(jiān)控，權限管理。系統(tǒng)支持指紋和遠方認證授權模式，可對人工存取樣及設備檢修維護進行刷卡管理，人工存取樣時可通過刷卡（雙卡）授權開機，并記錄相關信息（存取樣時間、存取樣數(shù)量、樣品信息、操作員信息）;檢修時通過刷卡與門禁系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)相連，可對檢修人員進行識別確認和信息記錄，同時對檢修過程進行監(jiān)控攝像;系統(tǒng)可實時對存查庫進行監(jiān)控，并可上傳監(jiān)控畫面。另外，柜內(nèi)監(jiān)控，可對柜內(nèi)機械設備的運行狀況進行監(jiān)控，從而實現(xiàn)智能化的平臺管控 [4]。

（5）樣瓶、樣桶清洗及自動棄樣。棄料樣桶、倒料后的污桶通過分揀系統(tǒng)自動送至清洗間，棄樣樣瓶通過氣力輸送直接送至清洗間的自動棄樣站。集中收集的棄料和制樣系統(tǒng)生產(chǎn)中產(chǎn)生的棄料匯集后通過輸送系統(tǒng)送至棄料倉儲存，并進行定期清理后送往料場處理。

3小結

本工程的創(chuàng)新點及優(yōu)點：

（1）系統(tǒng)的優(yōu)化整合與高度集成。料樣的管理采用分揀、制樣、存查、棄料的接、儲、制、送一體化整體解決方案，制樣、存查柜均采用模塊化設計，設計上實現(xiàn)統(tǒng)一、根據(jù)不同規(guī)?？梢园凑漳K規(guī)劃格局，各工序間作業(yè)緊密聯(lián)系又互不干擾，解決了現(xiàn)在料樣制備的粗放無序的生產(chǎn)狀態(tài)。同時，系統(tǒng)的高度集成，減少了占地面積，簡化了管理，降低了生產(chǎn)運營成本。

（2）智能化。從起始樣桶進入分揀區(qū)，傳感器自動感知定位，讀取樣桶芯片信息，匹配系統(tǒng)設定的工作流程，自動進行合樣歸批、排隊或優(yōu)先處理，全過程按照預定策略進行智能化料樣制備，即滿足設備的工作節(jié)奏，同時又滿足料樣的制備時間要求，實現(xiàn)了全流程的智能化發(fā)展。

（3）科學的過程管理。分揀、制樣、存查、棄料各流程模塊均采用工業(yè)控制專業(yè)軟件實現(xiàn)基礎自動化控制，過程中樣品的信息流始終伴隨著樣品實物流進行流轉，并通過智能管控系統(tǒng)對各流程模塊間的數(shù)據(jù)進行交互管理，實現(xiàn)全流程智能化管理。智能管控系統(tǒng)的信息與廠內(nèi)ERP系統(tǒng)，采購系統(tǒng)，結算系統(tǒng)進行對接，按照優(yōu)先級進行料樣制備管理。即實現(xiàn)了工作流程的智能化，也實現(xiàn)了管理流程的智能化。

（4）提高勞動生產(chǎn)率，保證穩(wěn)定的制樣質(zhì)量。分揀、制樣、存查、棄料各流程模塊均采用無人化設計，正常生產(chǎn)無需人為干預，最大限度的提高了勞動生產(chǎn)率。標準化的操作過程，摒棄了人為因素，保證了樣品制備的穩(wěn)定性，提高了樣品制備的成功率。

參考文獻

[1] GB 10122 鐵礦石（燒結礦、球團礦）物理實驗用式樣的取樣和制樣方法[S].

[2] GB/T10322.1-2014 鐵礦石 取樣和制樣方法[S].

[3] GB 474-2008 煤樣的制備方法[S].

[4] GB/T 19494.2-2004 煤炭機械化采樣 第2部分：煤樣的制備[S].

收稿日期：2020-11-05

作者簡介：王秀杰（1983—），男，河北石家莊人，碩士研究生，研究方向：原料儲運。