Web SCADA系统在水泥企业物料统计领域中的应用.pdf

-76-2023.No.110引言SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统的主要特点是利用远程通信技术将地理位置分散的远程测控站点集中监控。现代网络以Web为中心，采用TCP/IP技术，以HTTP为传输协议，客户端通过Browser访问Web以及与Web相连的后台数据库，即B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）模式。B/S模式为实现实时、动态、跨平台、广域网应用提供良好的运行模式，对采用了B/S结构的SCADA系统称为Web SCADA系统1。目前，Web SCADA系统在电力、石油和化工等行业得到广泛应用。在水泥企业集团化后，水泥工厂地理位置分散，现场监控单元多，可以使用Web SCADA系统对生产基地的物料集中监控，助力水泥企业数字化转型。水泥企业物料统计采用Web SCADA系统必须具备基础条件：一是软硬件系统配置齐全，包括DCS、智能物流系统、ERP系统、OPC系统等；二是衡器计量准确，包括汽车衡、转子秤、定量给料机、皮带秤等。1物料统计建模本文水泥物料主要对象是半成品与成品、原燃材料等。1.1用户界面物料统计系统的用户界面层主要涉及界面基础配置、生产基础数据、生产看板三个模块。1）界面基础配置搭建工厂建模、产品物料、KPI指标、子流程等菜单。“工厂建模”包含子公司、产线与工序等组织结构。“产品物料”包含产品物料档案列表、产品物料档案树。“KPI指标”包含天级数据与基于天级数据计算指标的配置，有指标名称、指标类型（集团级/公司级/产线级）、时间粒度（日/月/年，时间颗粒度指的是一个人管理时间的基本单位）、关联产线、关联工序（包括矿山、生料、燃料、熟料、水泥五个工序）、计量名称、物料名称、计算公式（SQL取数/公式/年月汇总）等。“子流程”包含中间数据库，与KPI指标结果关联。2）生产基础数据为查询报表系统设计，包括集团数据、子公司数据及生产管理菜单。集团数据包括日报简表、汇总表、台账、月报汇总表、平衡消耗表等；子公司数据包括生产运行报表、生产台账、原料台账、销售台账等；生产管理菜单包括子流程、流程监控、计量物料绑定等。3）生产看板为可视化结果显示，包含集团和子公司运营概览。1.2业务逻辑定义产品物料，按统计指标体系将不同数据库数据采集汇总，建立KPI指标数据库。KPI指标的颗粒度是1天，流量秤的颗粒度是5分钟增量，停机时间的颗粒度是1小时。天级数据由小时级数据计算，小时级数据是每5分钟的增量计算。1）指标体系建立六类物料统计指标体系，分别表示为：库存I，生产M，采购P，销售S，消耗C，内转T。见表1。Web SCADA系统在水泥企业物料统计领域中的应用胡斌，马婷，张辉（中国葛洲坝集团水泥有限公司，湖北武汉430010）摘要：在水泥企业集团化后，如何对生产基地的物料集中监控成为问题，企业可以使用Web SCADA系统助力数字化转型。本文介绍Web SCADA系统在物料统计领域的应用实现，对建设与运维中的物料统计建模、显示及应用反馈进行统计，使用后达到了生产运营管理集中监控的良好效果。关键词：Web SCADA；物料统计；显示；集中监控中图分类号：TQ172.8；TP311文献标志码：B文章编号：1002-9877（2023）11-0076-03DOI：10.13739/12-1899/tq.2023.11.0232023.No.11-77-胡斌，等：Web SCADA系统在水泥企业物料统计领域中的应用2）公式定义库存为天级数据，每日滚动计算，且不能修改。厂区有两条或以上生产线的公司，半成品与成品库存按生产线分别计算。原燃材料库存合并计算，原燃材料消耗按生产线分别计算后合并。半成品与成品库存公式：I期末=M-S-C+I前存+T转入转出以熟料为例，I3月20日零点=M3月19日-S3月19日-C3月19日+I3月19日零点+T3月19日原燃材料库存公式：I期末=P-C+I前存以煤炭为例，I3月20日零点=P3月19日-C3月19日+I3月19日零点生产M类熟料产量计算需配置系数公式，且要求长期固定。其他非库存I类指标均由直接数据汇总计算，无须系数公式。3）物料判定系统运行过程中涉及两类信息判定，一是流量信息，二是水泥种类信息。（1）流量信息，流量开始计算是依据主机设备的开机信号，停止计算则是停机信号。如：生料消耗取窑主传电机与固体流量计的组合信号起止，当窑主传电机有电流信号且固体流量计数字信号为1（表示开启）时，生料消耗以固体流量计的累计值算每5 min增量累计，当窑主传电机无电流信号或冲板流量计数字信号为0（表示关闭）时，生料消耗为0，熟料产量为生料消耗除以料耗系数；熟料（混合材及石膏）消耗取水泥磨主电机信号起止，当水泥磨主电机有电流信号时，熟料（混合材及石膏）消耗以定量给料机的累计值算每5 min增量累计，当水泥磨主电机无电流信号时，熟料（混合材及石膏）消耗为0。原辅材消耗及煤磨消耗分别取生料磨及煤磨的主电机电流信号起止，但原煤消耗根据窑头窑尾转子秤信号判定。（2）水泥产品类，不同品种水泥产量间的计算转换由操作员点击控制画面的产品切换信号。在中控DCS画面水泥磨模块，开发一群DP点，比如当生产P O 42.5水泥时，操作员点击P O 42.5标识，此时判别熟料（混合材及石膏）消耗归集到P O 42.5水泥产量；当连续生产转为P C 42.5水泥时，操作员再点击P C 42.5标识，此时判定熟料（混合材及石膏）消耗归集到P C 42.5水泥产量，见图1。该项判定正在完善，利用水泥库的入库挡板信号判别，例如当1号水泥库（装有P O 42.5水泥）的入库气动推杆电机有运行信号，此时判定熟料（混合材及石膏）消耗归集到P O 42.5水泥产量。图1分品种水泥切换信号4）子流程子流程是一张表单，框架是水泥工艺五个工序的半成品与成品“产销存”、原燃材料“进销存”，内容是产量、时间、进厂量、消耗量（电量）、销售额等直接数据，间接数据根据直接数据由公式计算得到。子流程与数据库KPI指标结果关联，并作为数据中间库，联通数据库与结果显示，同时是元数据桥梁。月度累计指标异常时，用子流程修正。要求旬调整月度累计指标，且固定旬调整时间区间，上旬当月9日至18日，中旬当月19日至28日，下旬次月1日至8日，见表2。表2设计子流程作用子流程应用场景作用天级子流程1.服务器或通讯异常2.不能修改自动取值数据，仅审核1.应急处理，补录元数据2.监控系统正常取值，便于数据管理旬子流程月累数据偏差大盘点后修正数据，结果显示分上中下三旬时间序列1.3数据存储使用OPC前置机进行数据采集，实现实时数据秒级传输，并存储在本部服务器。元数据为每5 min在本部服务器进行增量计算，5 min汇总小时级，小表1物料统计指标体系及来源项目库存I类生产M类消耗C类采购P类销售S类内转T类指标分品种水泥、熟料、生料、石灰石、燃料、硅质、铝质、铁质等分品种水泥、熟料、生料、石灰石、燃料等熟料、生料、燃料、石灰石、硅质、铝质、铁质、混合材等熟料、燃料、石灰石、硅质、铝质、铁质、混合材等分品种水泥、熟料等分品种水泥、熟料、生料、石灰石等衡器/定量给料机、转子秤、冲板流量计、皮带秤定量给料机、转子秤、皮带秤汽车衡汽车衡皮带秤及人工干预软件/DCSDCSERP/智能物流ERP/智能物流DCS-78-2023.No.11时级汇总天级，并存储。按业务逻辑涉及的KPI指标在本部服务器计算后再存储，计算后的数据可随时调用。2物料统计显示统计结果主要通过表单与图形化显示。2.1表单表单包含小时报、日报、月报查询类别，可根据菜单根据公司、产线、日期筛选。小时报主要是查询单个计量器具的用量明细、中控报表等；日报是子流程直接关联的各生产线简表、汇总表、时序台账（1至31日+上中下旬）等；月报有各单位汇总表、时序台账（1至12月）、各生产线平衡表、各生产线技术经济指标表等。KPI指标为“天”级数据，统一存储在指定服务器中，主要通过PC端浏览器访问，也可在移动端APP查询。2.2图形化生产看板中的实时曲线为计量秤的动态曲线显示，“天”级KPI指标有生产、采购、销售等菜单的柱形图、饼图、曲线等图形化显示。特定菜单表单与图形化可相互验证，比如库存可根据KPI结果与料位计对比数值，见图2、图3。图2库存情况对比图3生产线KPI示意3物料统计应用反馈在系统应用期间主要有通讯和计量两方面会影响物料统计数据的准确性。3.1通讯中断（1）生产基地OPC系统前置机与生产线DCS等软件服务器中断，导致实时库无法采集数据。解决办法：通过子流程人工干预。（2）生产基地OPC系统前置机和本部服务器中断，导致数据无法同步到关系库计算。解决办法：等通讯恢复后人工执行重算。3.2软件物料数据源计量问题（1）计量秤不准确，导致数据存在差异，有负库存的结果。解决办法：加强计量秤维护管理，适时旬调整数据。（2）物料绑定不能及时切换，导致物料消耗数据不准确。解决办法：在系统中及时更改物料绑定关系。（3）ERP系统新增物料名称，系统未维护物料档案，导致延时采集进出厂数据。解决办法：同步更新系统新增物料档案。（4）DCS水泥品种切换不及时，导致水泥品种产量差异较大。解决办法：操作员及时点击品种产量切换按钮。（5）DCS点位调整，导致实时库无法采集数据。解决办法：生产线调整DCS点位后及时在系统维护。4结束语将Web SCADA系统应用于物料统计建模领域，打通了生产现场过程控制层与企业运营管理层间的联系，并取得了以下成果：（1）保证了数据的唯一性。构建集团化数据集成平台，提供物料数据的统一存储管理和统一数据服务，提高数据质量。（2）报表到表单转变。系统支持查询表单，对服务器运行期间采集到的各种数据和服务器的运行状态自动进行统计计算，生成统计表单，告别了Excel报表管理阶段。（3）提高生产信息透明度。管理人员可实时远程监控生产现场生产状态信息，实现物料数据可视化展示。参考文献：1赵多林.基于B/S结构的WEB SCADA系统架构D/OL.南京：南京理工大学，2006.http：/