王立勇

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

引言

IoT，全稱為“Internet of Things”，即物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的定義較多，至今沒有統(tǒng)一定義。在ITU2005年度報告中物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過在各種各樣的物品上嵌入一種短距離的移動收發(fā)器，從任何時間、任何地點的人與人之間的溝通連接擴展到人與物和物與物之間的溝通連接[1]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在新一代信息技術(shù)的高度集成和綜合運用，已成為當(dāng)前世界新一輪經(jīng)濟和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點之一，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)對于促進經(jīng)濟發(fā)展和社會進步具有重要的現(xiàn)實意義[2]。鋼鐵行業(yè)的IoT 即是加強技術(shù)創(chuàng)新、能量的管理和排放、優(yōu)化結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高資產(chǎn)的管理、提升運營決策的支持力度、加強知識的協(xié)同、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈條中的各個環(huán)節(jié)，使得企業(yè)利益達到最大化[3]。日立公司正是基于這種理念，開發(fā)了一套有針對性的應(yīng)用于酸軋生產(chǎn)線的IoT系統(tǒng)。

馬鋼冷軋總廠2130 酸軋線承擔(dān)著馬鋼主要汽車板與家電板的生產(chǎn)，隨著高端板材產(chǎn)品越來越多，連退、鍍鋅對冷硬卷的質(zhì)量要求越來越高，同時生產(chǎn)對設(shè)備穩(wěn)定性和操作技能要求也越來越高。

目前冷軋總廠2130 酸軋線只有TRACE 軟件采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集點有限、數(shù)據(jù)保存時間短，沒有數(shù)據(jù)分析，對設(shè)備問題分析和操作問題分析有很大制約，而且只能通過經(jīng)驗來判斷，無法利用大數(shù)據(jù)來分析和診斷。針對這種現(xiàn)狀，馬鋼于2019年引進了日立的IoT 系統(tǒng)。該系統(tǒng)與現(xiàn)有PLC 系統(tǒng)可實現(xiàn)無縫對接，能對設(shè)備故障診斷、操作和質(zhì)量問題進行指導(dǎo)分析。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

日立IoT 系統(tǒng)即HITSODAS 包括兩個部分：HITSODAS-BASE和HITSODAS-QA。

（1）HITSODAS-BASE 的主要功能是數(shù)據(jù)收集（在環(huán)網(wǎng)中的N 地址數(shù)據(jù)基本多可以收集）、數(shù)據(jù)收集保存時間近半年，數(shù)據(jù)可以通過時間軸顯示，也可以通過卷長顯示。

（2）HITSODAS-QA 的主要功能是為數(shù)據(jù)分析，可以進行數(shù)據(jù)采集，特征值計算，軋硬卷數(shù)據(jù)檢索，根據(jù)數(shù)據(jù)做統(tǒng)計直方圖，軋制力參數(shù)分析，F(xiàn)GC 分析，斷帶分析，板形分析等，同時可以提供接口給QMS，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 IoT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)功能和應(yīng)用

2.1 iba分析軟件

類似于TRACE 軟件，能跟蹤所有的N 地址，iba數(shù)據(jù)自動存于BASE 服務(wù)器的D 盤，并可以按時間、卷號和事件三種模式保存，相比TRACE，數(shù)據(jù)跟蹤點多而全，增加板形數(shù)據(jù)可全通道跟蹤并三維顯示，具備函數(shù)功能，可對檢測數(shù)據(jù)進行函數(shù)編輯。

（1）板形顯示

板形顯示可以用iba 打開保存的數(shù)據(jù)，將左下角“fx Expression”下的“shape meter”拖入右邊顯示欄即可顯示板形圖像（如圖2 所示），點擊工具欄中的“view mode”工具，還可以切換成3D模式顯示。

圖2 板形圖像顯示

（2）函數(shù)功能

函數(shù)功能包括兩部分，數(shù)學(xué)函數(shù)和日立專用函數(shù)，通過“expression builder”對話框，雙擊“math functions”中所需要的函數(shù)，即可進行調(diào)用。

數(shù)學(xué)函數(shù)調(diào)用比較簡單，雙擊后會在左下角的對話框中顯示，按照提示在括號中輸入機架或數(shù)字地址，再點擊OK，即可在iba顯示欄中顯示按函數(shù)處理后的趨勢

此外，日立還開發(fā)了一部分以H 打頭的專用函數(shù)，調(diào)用和基本數(shù)學(xué)函數(shù)步驟一樣，可以通過打開C盤-HTCUsers 文件夾-bin 文件夾-HITSODAS.pdo 文件進行調(diào)用。

2.2 QA分析軟件

HITSODAS-QA 主要提供數(shù)據(jù)的分析功能，用于分析保存在HITSODAS-BASE 中過程數(shù)據(jù)，即Level-1 和Level-2 信息。QA 主要分為4 部分：COIL INFORMATION、DATA MINING、STRIP BREAK、HISTOGRAM，如圖3所示。

圖3 QA操作界面

（1）STRIP BREAK分析

通過QA界面中的“STRIP BREAK”可以查找到斷帶的相關(guān)基本信息，能用Excel 導(dǎo)出，點擊“STRIP BREAK LIST”中的“CHART”按鈕可調(diào)出斷帶時的iba趨勢數(shù)據(jù)進行分析。

（2）FGC分析

利用“DATA MINING”中的FGC 分析工具，可以實現(xiàn)對某周期內(nèi)所生產(chǎn)的鋼卷進行分析，設(shè)定條件為OFF-GAUGE 長度大于10 m，規(guī)則為RULE 1，可以搜索出該周期內(nèi)鋼卷的詳細(xì)信息。如頭部超差長度大于13 m 的覆蓋率為100%，4#、5#架軋制力穩(wěn)態(tài)時的自適應(yīng)系數(shù)大于2.2,0.1 的覆蓋率為84.6左右等等。

（3）FLATNESS分析

利用“DATA MINING”中的FLATNESS 分析工具對一般時間內(nèi)所生產(chǎn)的鋼卷進行分析，條件為OFF-SHAPE 長度大于20 m，規(guī)則為RULE 1，可以分析出OFF-FLATNESS長度大于20 m的詳細(xì)信息，如頭尾超差長度覆蓋率、板形偏差最大最小值范圍的覆蓋率等等。

（4）HISTOGRAM圖表分析

利用QA 中“HISTOGRAM”分析工具對一般時間內(nèi)所生產(chǎn)的鋼卷進行分析，可以圖表的形式直觀顯示。搜索出該期間生產(chǎn)的鋼卷之后，選擇右下框中的設(shè)定條件，點擊“EXECUTE”按鈕即可輸出分析圖表。選擇“Shape Eval (Symmetry) Class”對板形對稱性進行分析，并進行輸出,如圖4所示。

圖4 HISTOGRAM圖表

3 結(jié)論

IoT 系統(tǒng)中的HITSODAS-BASE 數(shù)據(jù)采集功能比原有的PLC跟蹤軟件TRACE更為強大，其容量相對于TRACE 也大大提升，能跟蹤到程序中所有的N地址。但由于程序中的中間變量無法跟蹤，因此會影響對含有中間變量問題的分析。

HITSODAS-QA 數(shù)據(jù)分析功能中，對工藝特征值的計算和特征數(shù)據(jù)分析做得比較好，能對某個鋼卷或某批鋼卷的工藝特征進行計算分析，如FGC、ON-GAUGE、OFF-GAUGE 的長度，ON-SHAPE、OFF-SHAPE 的長度，前滑值和各自適應(yīng)系數(shù)等特征數(shù)據(jù)在特定范圍內(nèi)的覆蓋率，帶鋼屈服強度、目標(biāo)厚度、寬度和出口重量等特征值在特定范圍內(nèi)的覆蓋率等等，另外還可以進行鋼卷質(zhì)量的初步判定。

在問題解決方案方面系統(tǒng)還需要進一步改進，如斷帶分析，HITSODAS-QA 中目前只是分析了各斷帶卷的工藝特征，斷帶的具體原因分析等數(shù)據(jù)還不完善，也無法提供明確的解決和改進方案。這些問題將在后面的維保期內(nèi)逐步完善。

隨著日立這套IoT 系統(tǒng)的持續(xù)開發(fā)和不斷完善，不僅有利于整合提升馬鋼2130酸軋線信息化水平，實現(xiàn)精細(xì)化、智能化生產(chǎn)管理，更有利于促進生產(chǎn)線降本增效、節(jié)能減排、轉(zhuǎn)型升級，走向更新型的工業(yè)化發(fā)展道路。