Автоматизация на металлургическом предприятии

Цель создания и требования к системе
Создание единой автоматизированной системы планирования, отслеживания, мониторинга и формирования отчетов о работе участков Агрегат Ковш-Печь (АКП) и машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ)
Использование стандартного MES-решения, обеспечивающего простоту расширения функций и возможность распространения на другие участки производства
Система построена на базе SIMATIC IT (Siemens, Германия)
Требования к системе
Цель проекта
Выбранное MES решение
Цели создания

Необходимость создания системы
На момент старта проекта были следующие ограничения:
Планирование и отслеживание осуществлялись в рамках SCADA-системы (TRACE MODE), что накладывало ограничение на функциональность и создавало неудобство для пользователей
Требовалась модификация алгоритма планирования и отслеживания плавок на МНЛЗ
Участок АКП не имел доступа к данным МНЛЗ, не было интеграции данных
Был ограничен доступ к данным участков из локальной сети предприятия
Требовалось автоматизированное формирование отчетов по плавкам на АКП
Отсутствовало автоматизированное формирование сводок по расходу материалов за отдельную плавку и за сутки
Отсутствовала автоматическая передача данных в ERP
Необходимость

Интеграция и информационный обмен
Получение оперативных данных из двух серверов WinCC по протоколу OPC
Получение данных по расходу материалов из MS SQL Server
Ручной ввод недостающих данных
Передача данных в ERP (Oracle Applications)
Планирование серии плавок
Автоматизированное планирование будущей серии плавок на МНЛЗ
Автоматическое отслеживание плавок на АКП и МНЛЗ на основе построенной информационной модели
Корректировка планов на основе оперативной информации
Мониторинг и отслеживание
Отображение оперативных данных
Ручной ввод данных, отсутствующих в автоматизированных системах
Хранение данных
Хранение всех данных в контексте плавок и разливок
Формирование отчетов
Автоматизированное создание отчетной документации
Паспорт плавки на АКП
Сводный отчет по АКП
Расход материалов на АКП
Печать отчетов
Экспорт отчетов в PDF
Основные функции
Функции системы

7 причин выбора SIMATIC IT для АМЗ
Использование решений от одного поставщика. На АМЗ традиционно используется техника Siemens (оборудование, контроллеры, WinCC)
Единая технологическая платформа. SIMATIC IT является частью программы тотальной автоматизации TIA от Siemens, согласно которой датчики, оборудование, контроллеры, SCADA, MES – все компоненты и системы согласованно работают в единой технологической среде
Следование стандартам. SIMATIC IT разработан в соответствии со стандартом ISA-95 (стандарт на создание MES). Следование стандарту позволяет в любой момент расширять функциональность MES-системы, используя стандартные компоненты как Siemens так и других производителей без изменения ранее созданной системы
Единая MES-платформа. SIMATIC IT предоставляет мощные встроенные средства для моделирования логики, работы с материалами, заказами и оборудованием, архивации и долговременного хранения данных, расчета показателей, конфигурирования, генерации отчетов
Открытое решение. Логика работы задается в информационной модели, а не в скомпилированном программистом коде, при изменении процессов достаточно внести изменения в модель
Масштабируемость. Система может быть распространена на другие участки производства, в нее могут интегрироваться новые данные, для нее может быть увеличено количество пользователей
Нулевая стоимость сопровождения клиентских мест. Благодаря использованию WEB-технологий, установка приложения на рабочие места пользователей не требуется
Особенности системы

Учет специфики и взаимодействия трех участков производства:
мартеновских печей
участка АКП
участка МНЛЗ
Описание процессов в информационной модели, отслеживание работы на основе оперативных данных
Централизованные настройка и администрирование
«Легкий» клиент (доступ через Intranet/Internet)
Удобный интерфейс пользователя со всеми возможностями приложений Windows, но работающий в web-браузере (технология AJAX)
Разграничение прав доступа пользователей
Особенности системы
Особенности системы

ЛВС
Сервер ERP
(Oracle Applications)
Сервер MES (SIMATIC IT)
АКП сервер (WINCC)
Автоматизированные рабочие места специалистов
Автоматизированные рабочие
места оперативного персонала
Автоматизированные рабочие
места оперативного персонала
Участок АКП
Участок МНЛЗ
МНЛЗ сервер (WINCC)
Структура системы
Технологическая сеть
Структура системы

Моделирование процессов
Модель производственных процессов и алгоритмы планирования и корректировки планов задаются правилами в Production Modeler – среде моделирования SIMATIС IT
Моделирование и отслеживание

Отслеживание процессов
Отслеживание процессов осуществляется на основе ранее построенной модели в Production Modeler
Моделирование и отслеживание

Процесс планирования
Специалист задает:
количество плавок в серии
номера и времена выхода из
мартена первых 3-х плавок
Серия планируется автоматически на основе нормативно-справочной информации, включающей показатели:
рабочая скорость
время ожидания
запас температуры
плотность
вес плавки
заданная температура
Планирование и мониторинг

Процесс мониторинга
Отображение текущей серии плавок
МНЛЗ
Предыдущие разливки
МНЛЗ
Текущая разливка
МНЛЗ
Последующие разливки
АКП
Ручной ввод параметров
Ручной ввод недостающих данных
Планирование и мониторинг

Паспорт плавки на АКП
Содержит информацию:
общие данные по плавке:
марка стали
фамилия сталевара
номер стальковша
вес стальковша
номер бригады
материалы, отданные в ковш
результаты замеров температуры
результаты химанализа
данные по продувке металла аргоном
данные по продолжительности технологических операций
данные по простоям
Формирование отчетов

Сводный отчет по АКП
В отчет включены следующие данные:
номера плавок
марка стали
материалы, отданные в ковш
на АКП для плавки
стойкость пробки на АКП
Формирование отчетов
замеры температуры
замеры химанализа
расход электроэнергии
расход аргона

Расход материалов на АКП
Формирование отчетов
В отчет включены следующие данные по расходу материалов за сутки:
номера плавок
марка стали
материалы, отданные в ковш на АКП для плавки

Перспективы развития и модернизации
Система может развиваться за счет:
увеличения количества учитываемых параметров, получаемых из существующих и вновь вводимых систем АСУТП на участках производства
увеличения количества и состава источников данных, интеграции с другими системами (лабораторными системами, системами учета энергоресурсов и т.д.)
создания новых экранных и отчетных форм, автоматизированного формирования документации по качеству продукции
реализации дополнительных функций оперативного управления
Направления развития

Место MES в структуре автоматизированных систем предприятия
ERP
(Планирование ресурсов предприятия)
Технология производства
Логистика поставок
Непрерывные и
дискретные процессы
Логистика отгрузки
Control
(системы технологического
контроля и управления)
MES
Manufacturing Execution System
(системы управления производством)
MES позволяет:
видеть полную оперативную картину производства
эффективно интегрировать бизнес-системы с системами технологического контроля
синхронизировать все процессы производства
SIMATIC IT & АМЗ

* TIA - концепция комплексной автоматизации (Totally Integrated Automation) Siemens позволяет создавать управляющие комплексы любого назначения и любой степени сложности на базе стандартных компонентов
MES – составная часть концепция комплексной автоматизации (TIA) Siemens
SIMATIC IT & АМЗ

Структура автоматизированных систем АМЗ
Oracle Applications
SIMATIC IT
WinCC
Контроллеры
Simatic
Участок АКП
Участок МНЛЗ
SIMATIC IT & АМЗ

Функции MES согласно стандарту ISA 95
Система
уровня
предприятия
MES
Система
уровня
производства
Стандарт ISA 95
Составление расписания
Отслеживание производства
Сбор данных
Решение для АМЗ
Функции разработанной системы
SIMATIC IT & АМЗ

Архитектура проекта SIMATIC IT для АМЗ
Control
MES
ERP
…
JDE
SAP
Data Integration Service(XML,B2MML)
Material Manager
Production Order Mgr.
Personnel Manager
SIMATIC IT Unilab
SIMATIC IT Interspec
SIMATIC IT Historian
Messaging Manager
3rd Party Applications
3rd Party Database
RTDS
OPC
DCS
PLC
PCS
7
Batch
S5
&
S7
Client Application Builder
Report Manager
Production Order Mgr.
RTDS
Client Application Builder
Report Manager
Data Integration Service(XML,B2MML)
Решение для АМЗ
Используемые компоненты
SIMATIC IT Framework
SIMATIC IT & АМЗ
OPC