CIMS在冶金企业中的应用研究.pdf

与开 发 C I MS 在 台金企业中的应用研究 李 梁．吴先文 四 川 工 程职 业技 术 学院 ， 四川 德 阳 61 8 0 0 0 研究了在冶金企业中应用 C I MS的开发步骤 与效益 评估方法，总结 了冶金 C I MS系统的 块进行了设计，并对 C I M S 实施中的关键问题进行了讨论，具有一定的推广应用 价值。 中图分类号 T M6 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 1 0 1 0 0 8 6 0 3 1引言 C I MS计算 机集成制 造系统是将 信息 技术 、现代 管理 技术和制造技术相结合 ．并应用于企业产 品全生命 周期的 各个 阶段 。通过 过程优 化及 资源 优化 ，实现 物流 、信 息 流 、资金流的集成和优化运行 ，达到人 、技术 、经 营的集 成 ，以改进 产品 的设计 生产 、管理 、经 营决 策和 市场 服 务 ，从而提高企业 的市场应变和竞争能力 。本文针对企业 普遍存在的产 品研 发能力不 足 、生产经营管理滞后及信息 集成度差等 主要 问题 ．根 据冶金企业 生产工艺 流程特点 ， 在对 大型钢铁 企业生产经 营管理 、设备 自动化和过程 自动 化现状分析 的基础 上 ，结合冶 金企业流行 的 C I MS体系结 构 ，提 出 C I MS系统构 建模式 ，并对 C I MS实 施 中的关键 问题 进 行 讨 论 。 2 C I MS的开发设计 2 ． 1 开发 流程 开 发 C I MS是 一 个 周 期 长 、难 度 大 、涉 及 面 广 的 大 型 丁程项 目．在开发 C I M S时应重视人 在系统 中的作 用 ，强 调系统的开放性 、实用性和可行性 ．重点抓好 基础数据的 管理工 作。C I MS的核心是信 息集成 ，应从顶 向下进行 总 体设计 ，再由底向上分步实施。一般开发步骤 为 总体设 计一详细设计一 开发实施一测试验收一 交付使用 。 在开发应用 C I MS时 ，首先 应进 行本企 业 C I MS的总 体设 计 ，其 中关键 要作好 企业 的需 求分 析 ，找 出企业 生 产经 营活动 中存 在 的 “ 瓶 颈 ”问题 和制 约 因素 ，然后 合 理设计 C I MS系统的功能模型 和信息模型 ，在此基础上 设 计 整个 C I MS系统的结构及各个 分系统 ．从而得到 系统 软 硬件配 置图 ，最 后进 行可 行性 论证 和效 益分 析 ，制定 实 收稿 日期 2 0 1 0 0 2 0 8 ；修订 日期 2 0 1 0 1 1 2 2 施计 划 。设 置相应 的组 织机构 等 。总体 设计结 束后 ，应 组织专家对设计方 案进行评审 ，然后 才能进入 C I MS的详 细设计 阶段 ，也就 是开 始各分 系统 的详 细设计 。详 细设 计结束 后 ，即可购 置设 备 ，正 式开 发各 个分 系统 ，并进 入实施 阶段 。C I MS系统建成后 进行测 试验收 ，最 后交付 使 用 。 2 ． 2效 益分 析 C I MS系统 的实施 效益 主 要体 现在 提 高设备 利用 率 ； 降低 劳动强 度，有较 高的设备利用 率和生产率 ；缩短制造 周期 ；生产计划 可调性和灵活性等方 面。其效果直接表现 在 降低产 品成本 、缩短生产周期 和提 高产品质量上 ，还可 提高企业市场竞争力 ．加快产 品更新换代 ，提高顾客满意 度 ．改善企业形象及提高员丁素质等 。因此 ，开发和实施 C I MS系统已成 为现代企业 发展 的一项重要 战略任 务。只 有依靠 技术进步 和运 用先进 的生 产经营管 理模式 和机制 ， 才能加快实现经济增长方式转变 ] 。 3 C I MS应 用 下面以某大型钢铁公司热轧 自动化生产 系统 为例 ，说 明 C I MS在冶金企业 中的应用情况。 3 ． 1系统 简介 某 热带 钢 连轧机 组生 产工 艺流 程为 板 坯库一 加热 炉一 粗轧 区一 精轧 区一 卷取 区一钢 卷库一 精 整 区一 出厂 一 冷轧 。 板 坯从 板坯 库进 入加 热炉 加热 后 ，根据 轧制规 程要 求 ．以一定生产节奏将对应板坯 由加热炉取 出送 往粗 轧区 轧制 ．然后经中间辊道进入精轧区轧成带钢 ，接 着经 热输 出辊道冷却后 ，由卷取机卷成卷经运输链送 往钢 卷库。热 研 究与 轧钢卷一部分作为冷轧原料 ，送往冷轧继续加工 ；一 部分 通过精整加工，作为热轧钢板成捆包装 出厂 。 热轧 自动化生 产系统结 构为 M S 管理计 算机 系 统一 P C S 生 产控制计 算机 系统一 P C C过程 控制计 算机系统一 B A基础 自动化微机控制系统 。 3 ． 2系统 功能 系统由四个分系统组成 ，各分系统 的主要功能如下。 3 ． 2 ． 1基 础 自动 化 多 微 机控 制 系统 该系统 直接 对设 备和物 料进行 控制 ，包括 如下 子系 统 。 1 轧线 自动化 系统 板坯库 区辊道运行控制 ，加热炉 区装炉 、 炉及运行 控制 ．粗轧 、精轧机组控制 ，带钢冷却 、取卷控制等 ．均 为 自动 化 控 制 。 2钢 卷运 输 自动 化 系统 包括运输链 、步进梁 、钢卷小车的程序控制。 3精 整线 自动 化 包括平整 、剪切控制 ，钢板 自动分选 ，速度控制等 。 4 热轧线集中监视控制系统 监控 板坯库 、加 热炉 、粗轧 、精轧 、卷 取各 区状态 运行一停止一故障和机组故 障报警。 3 ． 2 ． 2过程控制计算机系统 用于 完成各 种初始 数据 的输入 ，工 艺参数 计算 及控 制 ，物料跟踪，操作指导及生产操作情况监控与记录 ，对 质量参数进行分类统计等 。 3 ． 2 ． 3生产控制计算机系统 用 于完 成 对 热 轧 物 料 跟 踪 ，实 施 热 轧 、精 整 和 发 货 计 划 ，对板坯库 、钢卷库和成品库进 行管理 ，向过程控制计 算机下达生产指令并传送 现场信息 ，将采集 的生 产信息传 送 给生产管理计算机系统 MS ，进行质量监控等。 3 ． 2 ．4管理计算机系统 最上位 的生产管理计算机系统 M S 是热轧厂完整的 生 产 管理 信 息 系 统 ，它 是 整个 钢 铁 公 司 管理 信 息 系统 MI S的一 个 组 成 部 分 。 3 - 3热轧 生产管理 系统 的组成 热 轧生 产 管 理 系统 主要 由以 下三 个 应 用 子 系统 组 成 3 - 3 ． 1 生产计划子系统 1 合 同的输 入和处理 在合 同输入和处理功能中 ，除 了合 同登录外包括 了质 量设计 、取样检 验等 。另外还 包括 对生产 加工单 元 的设 计 、生产工序的编排等。 2 合同计划 确定各阶段的生产 日期 及用 户的供货 期 ．均衡 生产并 尽量缩短丁期。 3 合同跟踪 对 已投入生产 的全部合 同进行平衡处理 。 4 按炉次向炼钢厂和初轧厂 申请板坯计划。 5 合同匹配 将工厂中的物料和订货合同有机结合 。 6 轧制计划 在满足生产要求 的前提下 ，根据加工工艺规范制定将 板坯轧成钢卷的作业计划 。 7 精整计划 在满足生产要求 的前提下 ，根据精整工艺规范制定将 钢卷加丁成捆包的作业计划。 8 发货计划 对已加工好的产 品，按订货要求制定发贷计划。 9 试样处理及质保书编制 建立材 料检验 处理 工艺规 范 ，制 定材 料的取样 、制 样 、检验指令 书，收集检验结果 ，编辑 打印发货产品的质 保 书 [ 。 3 _ 3 ． 2技术信息子系统 1 收集全部技术活动信息 ，形成一个可供用户方便 使用 的综合技术信息系统 ．将生产现场发生 的各种事件和 管理部 门各种管理活动分解成若干个类型 。 2 按照 日、月 、季方式进行数据分析和评价。 3 编制热轧厂的各种生产经营数据。 4 进行各种数据统计分析 。 3 _ 3 _ 3设备 管理子系统 1 设备档案管理 建立设备档案和设备台帐 ，能进行维护 、查 询及修改 等。 2 设备维 修管理 制定设备修理和设备 改造 计划 ．能进行 查询 、统计及 修改。 3 设备状态管理 制 定设 备调拨单 ，对设 备进 行报废 管理 ，能进 行查 询 、统计及 维护 。 4 设备润滑管理 制定设备润滑计划 ，修改设备润滑 台账 ，能进行查询 和 统 计 。 5 设 备 备 件 管理 建立备件到货 、检验 、入库 的基础数据 ，备件库存管 理及订货处理等。 6 统计 根 据设 备完好 、事 故 、维修 等信息 ，生成相 应月报 、 季 报 、年 报 。 4结语 某大型钢铁企业应用 C I M S后 ，优化 了生产管理过程 ， 缩短了产品开发周期 ，降低 了生产经营成本 ，造就了一批 高水平技术人才 队伍 ，将现代集成制造技术应用推上了新 台阶 ，取得 了明显的经济效益和社会效益 ，具有一定的推 广应用价值 。 与开发 参 考文 献 [ 1 ] 肖世德．C I MS现代 集成 制造 系统基 础 [ M]．成都西南 交 通 大学出版社 ．2 0 0 0 ． [ 2 ]胡仁安．钢铁工业 自动化的新技术 上 [ J ]．冶金 自动化， 2 0 0l 1 l 一 4 ． [ 3 ]赵欣宇，柴天佑，余章雄 ，等． 金 企业 C I MS体 系结构的研 究 [ J ]．钢铁 ，2 0 0 0 3 7 3 7 8 ． [ 4 ]粱丽萍．济钢 C I MS系统结构的构建[ J ]．中国冶金 ，2 0 0 2 6 3 1 3 4 ． 第一作者简介 李梁 ，男 ，1 9 8 1年生 ，黑龙江同江人 ，大学本 科 ，助教 。研究领域 机电设备 维修 、改造设 计 、设备故障诊断 等 f 编 辑 向 飞1 、 蝓 写 上 接 第 3 7页 l 6 0 1 4 0 1 2 0 zl 0 0 8 0 b 皇 6 0 4 0 2 0 0 O 2 O 4 O 6 O 8 O l O 0 l 2 O 1 4 0 位移 mm 图 8 三角形控制曲线的实测值与设定值比较 3 ． 2变压边 力试验 根据压边力在板料冲压工艺中的应用 ，归纳了 5种 变 压边力试验 曲线 ．即三角形变压边力曲线 、梯 形变压边力 曲线 、逐渐上升变压边力曲线 、类似 正弦形变压边力 曲线 和类似余 弦形变压边力曲线 。本文仅 对三角形 变压边力 曲 线 、梯形变压边力 曲线进 行分析 ，图 8 、9中示 出最大误 差值 。 1 对 三 角形 变 压 边 力 控 制 曲线 的实 测 值 与 设 定 值 进 行 比较 ，如图 8所示 ．最大误差值 为 1 l k N。 2 对梯形变压边力控制 曲线 的实测值与设定值进行 比较 ，如图 9所示 ，最大误差值为 1 0 k N。 从变压边力控制实际曲线与设定 曲线比较结果看出 其一 ．实测 变压边 力曲线 在初始 阶段 有过 冲现象 出 现 ，这是二阶系统典型现象 ，在工艺上可采用拉深启动延 时的方法 ，即在过 冲之后再 开始拉深 其二 ，实测压边 力 曲线与设 定 曲线存 在较小 跟踪 误 差 ，控制 曲线的最大误差值 为 1 l k N左右 。 4结 论 完成 了对 Y A 3 2 3 1 5四柱 式万能液压机的 P L C改造及 变 压 边力 控 制 ，结 论如 下 1 电气部分用 P L C控制代替继 电器控制 ．实现液压 机的基本动作 ，提高了液压机 的控制水平 l 帅 l 印 1 4 0 至 1 2 0 R l o 0 出 8 o 6 0 4 0 2 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 位移 ／ mm 图 9 梯形控制 曲线实测值与设定值比较 2 改造压边力控制系统 ，实现 了变压边力控制 ，满 足变压边工艺要求 。 参考文献 f 1 ]常斗南．可编程序控制器原理 、应用、实验[ M]．北京 机 械 工 业 出版 社 ，2 0 0 2 ． [ 2 ]廖常初．P L C应用技术 问答[ M]．北京 机械 工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． f 3 1徐 州压 力机械 股份 有限公司．Y X 2 8 3 0 0 ／ 5 0 0 A框 架液压机技 术资料 电气部 分 [ Z]．2 0 0 3 ． [ 4 ] 宋伯生．P L C编程实用指南 [ M]．北京 机械 工业 出版社 ， 2 0 0 7 ． f 5 1欧姆龙公 司．欧姆龙 S YS MA C C P系列 C P 1 H C P U单元 安装手 册[ Z]． 2 0 0 4 ． 『 6 1欧姆龙 公 司．欧姆龙 S Y S MA C C P系列 C P 1 HC P U单元 编 程 手册 [ z]． 2 0 0 4 ． [ 7 ]夏幸明．可编程控制器计数及应用 [ M]．北京 北京理 工大 学 出版社，2 0 o 1 ． [ 8 ]曹辉，霍罡．可编程序控制器过程控 制技 术 [ M]．北京机 械 工 业 出版 社 ．2 0 0 6 ． 第一作者简介 张立娟 ，女 ，1 9 7 9年生 ，河 北宁晋县人 ，硕士 ， 助教 。研究领域设备控制 、机械设计制造及工艺。 f 编辑 向 飞1