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西門子PCS7助力打造北方最大的釩鈦鋼基地_0

未知 2019-06-20 14:08

承鋼身兼鋼鐵與有色金屬雙重概念,梳理承鋼的成長路徑,我們能清楚的看到趕超戰略在這家企業身上留下的深深烙印。首先作為在夾縫中生存的鋼鐵企業,既要面對高額的原材料成本,又面臨無法通過漲價向下游傳遞影響力的絕境,向自動化管理要效益必須落到實處。其次要實現世界第一大釩生產企業的目標,承鋼必須超越兩個對手。承鋼的自信來自超大高爐中最新一代的全套西門子PCS 7系統的采用,并在其二、三期2500m3高爐中也延續了這一極具超前意識的戰略決策。依托西門子PCS 7這個高爐中樞,承鋼圓夢世界第一大釩廠之時指日可待。

  今年盛夏,我國鋼鐵公司普遍被上下游重擔壓彎了腰,即便站在火熱的煉鋼爐前,鋼鐵從業者們也很難感到絲毫溫暖。在夾縫中生存的鋼鐵企業,既要面對高額的原材料成本,又面臨無法通過漲價向下游傳遞影響力的絕境。從上游原材料來看,鐵礦石是鋼鐵企業的主要成本。但是,自從2004年我國鋼鐵業進入景氣周期以來,國際鐵礦石價格就與漲價畫上了等號,而今年這一局面更加趨于白熱化。其次,鋼鐵行業的下游房地產、汽車、建材、家電等行業,也都自身難保,這些行業自然同心協力對鋼材漲價說不。雖然入冬之后,政府投資數萬億建設基礎設施等十大擴大內需政策的出臺,才給鋼鐵行業帶來了一絲暖意。但從根本上來說,鋼鐵企業在夾縫中求存的實質無疑意味著優勝劣汰,而優勝劣汰的背后則是整個供應鏈的生存競爭,向管理要效益必須落到實處,充分利用管控一體化的優勢。承德新新釩鈦股份有限責任公司(簡稱承德釩鈦或者承鋼)就是這樣一家在危機中知難而上,逆勢成長的企業。

  承鋼身兼鋼鐵與有色金屬雙重概念,梳理承鋼的成長路徑,特別是承德釩鈦2002年上市以來的歷程,我們能清楚的看到趕超戰略在這家企業身上留下的深深烙印,以及對其成長前景的影響。承鋼2002年8月22日首次發行人民幣A股10000萬股,2002年9月6日在上海證券交易所掛牌上市,簡稱承德釩鈦。截至2008年一季度,公司擁有總資產144.30億元,公司員工總數為13,644人。2002年上市之初,承德釩鈦鋼鐵產能只有126萬噸,而主要競爭對手攀鋼2000年就達到了400萬噸。2006年,承德釩鈦的產能也才達到275萬噸左右,但到了2008年,其設計產能已經達到800萬噸,實際產能達700多萬噸,相當于三年之內再造兩個承鋼。

  據承德釩鈦李華陽副廠長介紹,承鋼含釩鈦低合金鋼棒材、帶材系列產品具有強度高、韌性好、耐腐蝕、易焊接等優良性能,廣泛應用于國家重點工程,如長江三峽工程、黃河小浪底水利樞紐工程、澳門中銀大廈、北京國際機場航站樓、北京東方廣場、上海東方明珠電視塔、連云港核電站等。承鋼作為含釩HRB400級鋼筋開發供貨先導企業,更是連續八年市場占有率全國第一。

世界第一大釩廠之夢

  生產釩鈦產品的主要原料釩鈦磁鐵礦屬世界稀少資源,我國儲量占世界第三位。就中國的釩鈦磁鐵礦分布來看,承德地區和四川攀西地區各占有55%和40%的儲量。釩能夠明顯提高鋼的強度、韌性、延展性和耐熱性。在鋼中加入0.1%的釩,就可以使1噸低合金鋼當1.4噸普通鋼用。因此多生產1噸釩就相當于多生產400噸鋼。承德高品位釩鈦資源工業保有儲量2.2億噸,近年來新探明的低品位釩鈦磁鐵礦儲量為45億噸,而且埋藏淺、易采選、成本低、質量優,為承鋼的持續發展提供了資源保障。產能達到第一個100萬噸,承鋼用了40多年;達到第二個100萬噸用了4年;擴張到800萬噸,只用了3年,按照原定計劃,這一目標應該在2010年完成。但如今,承德釩鈦幾乎是跳躍著實現了這個目標。為什么承鋼要采用這種極具爆發力的擴張方式?原因可能要歸結于承鋼長久以來的一個夢想:世界第一大釩廠將在中國誕生。

  要實現世界第一大釩生產企業的目標,承德釩鈦面前有兩個對手要超越。讓承德釩鈦有膽量叫板國內國外兩個行業老大的信心,一方面來自《承德釩鈦制品基地總體發展規劃》中正在火熱進行中的河北鋼鐵業大整合,以及國家《鋼鐵產業發展政策》中對低微合金鋼推廣的要求。另一方面則來自2500m3超大高爐中最新一代的全套西門子PCS 7系統的采用。《承德釩鈦制品基地總體發展規劃》是全國鋼鐵第一大省河北省鋼鐵行業整合戰略的既定目標。主要構想是以承鋼為核心,整合當地釩鈦資源,建成北方最大的釩鈦制品基地。《鋼鐵產業發展政策》的出臺對承德釩鈦來說,也是個穩定的利好預期。該政策規定,我國要提倡推廣低微合金鋼,減少普通鋼材的消耗,而承德釩鈦主打產品含釩鋼材正符合這一標準,汶川大地震發生后,這一標準有望得到強化執行。

  2006年承鋼為了淘汰落后產能,做出上馬2500m3大型高爐的超前決策,也是趕超戰略的集中體現。按照常規,從承鋼原有的1620m3高爐升級到2000m3高爐是比較合理和保守的做法,因為攀鋼用的就是2000m3高爐,技術成熟,風險較小。但如果與攀鋼一樣上馬2000m3的高爐,就讓承德釩鈦一直以來的積極趕超失去了意義。為了超越攀鋼,承鋼不得不做出艱難的決策,在明確了西門子PCS 7作為高爐控制中樞這顆定心丸之后,國內最大、也是世界最大的2500m3釩鈦磁鐵礦冶煉高爐上馬了。承鋼一期2500m3高爐工程于2006年12月5日出鐵投產成功,2500m3高爐二期項目作為第1166套 PCS 7在華成功應用的實例,也于2008年8月投產成功。自建成以來,大高爐運行平穩,生產狀況已經達到設計標準。兩座大高爐的設計總產量約為350萬噸鐵和10萬噸礬渣,分別是2007年承鋼全年鐵和礬渣產量的88.83%和83.33%。第三座高爐也將于年底建成,明年達產,三座高爐均無一例外的選用西門子公司PCS 7作為高爐的控制大腦。

  根據規劃,到十一五末(2010年),承德釩鈦要達到年產釩渣36萬噸、釩氮合金0.6萬噸、高釩鐵1.8萬噸、含釩鋼材667萬噸的目標。而到十二五末的長期規劃中,承德釩鈦基地將實現年產釩渣56萬噸、各種釩制品7.55萬噸、產鋼1504萬噸。屆時,承德釩鈦世界第一大釩廠的夢想將成為現實。

PCS 7掌控三座超大提釩高爐

  自從創辦伊始,承鋼就與各式各樣的控制系統結緣。承鋼前身為熱河釩鈦聯合工廠,始建于1954年,是我國釩鈦磁鐵礦綜合開發利用技術的發祥地。新中國成立后,承德是當時國內發現的唯一大型釩鈦磁鐵礦所在地,因為釩在軍工行業的重要作用,承鋼在一五期間成為前蘇聯援建的156個重點項目之一。在隨后的數十年中,承鋼可以說是各種控制系統演進的見證者。作為PLC在國內的第一批用戶,李副廠長回憶起早期龐大的PLC,必須兩人手抬才能搬動的日子仍舊記憶猶新。隨后眾多知名品牌PLC均在承鋼得以一顯身手。

  雖然承鋼可以憑借多種控制系統的資深應用經驗,然而為首個大型高爐選擇控制中樞必須慎之又慎,更何況是史無前例的2500m3超大高爐。承鋼對控制系統的要求幾近苛刻,李副廠長談到:我們的2500m3大高爐,是當時國內最大的釩鈦磁鐵冶煉爐。因為缺乏實踐先例,技術上存在挑戰,必須選用最先進、最可靠的控制系統。

  西門子PCS 7系統和承鋼項目的系統集成商北京京誠瑞達公司無疑交給了承鋼一份完美的答卷。該工程是京誠瑞達在冶煉領域,特別是大型高爐控制系統中首次應用西門子PCS 7系統。這座2500m3級提釩高爐,按照高爐利用系數2.3設計,年產鐵水201萬t/a,高爐系統的主體工藝設備包括:礦焦槽系統、上料系統、爐頂系統、粗煤氣系統、高爐本體、風口平臺出鐵場、熱風爐系統、爐渣處理系統和煤粉噴吹系統等。

  為了滿足生產工藝各項控制功能要求,確保高爐安全生產,項目采用兩級自動化控制系統,完成對高爐主工藝線及主要輔助設施的控制。第一級為基礎自動化級,由電氣傳動自動化和儀表自動化系統組成,主要完成生產過程的數據采集、數據顯示、執行對生產過程的連續調節控制和邏輯順序控制、設備狀態監視及故障報警;第二級為過程控制級,主要完成數據處理、數據庫建立和生產報表的管理與打印,完成與其它計算機進行數據通信等工作。工程選用了PCS 7控制器15套,其中417H冗余控制器4套,共計近8000點I/O。基于PCS 7這個核心支柱,承鋼遵循了西門子公司全集成自動化TIA的理念,在PCS 7這個高度集成和開放的領先平臺之外,配備了SCALANCE系列的網絡產品,網絡層主干環網為千兆以太網。系統主要包括冗余AS控制器4套,標準AS控制器11套,具有熱插拔功能的ET-200M單元62套,SCALANCE各系列交換機21臺。

  各控制站、控制站與操作站之間采用工業以太網連接。其中,高爐主體部分為1000M光纖環網,操作站為SERVER/ CLIENT結構,設有冗余SERVER對和工程師站,在PlantBus和TerminalBus環網中選用了SCALANCE X414-3系列的1000M冗余管理型交換機;其它公輔系統以100M光纖星型方式接入主環網,該部分選用了SCALANCE X200系列交換機。

  控制器部分,對于礦槽系統、爐頂系統、高爐本體系統、熱風爐系統等高爐主體部分選用AS417-4-2H組件包(雙電源模塊、雙CPU模塊,雙以太網通訊模塊、雙PROFIBUS通訊網絡),其它公輔系統選用AS414-3組件包。ET200M I/O部分選用帶有熱插拔功能的有源背板和具有高性能的接口模塊IM153-2HF,對于熱備系統則選用雙電源模塊、雙總線接口模塊。工程師站、操作員站(包括SERVER、CLIENT、單站)均選用預裝有PCS 7軟件的SIEMENS IL43系列工控機。對于熱備系統的PROFIBUS網絡,選用Y-LINK將具有PROFIBUS接口的傳動裝置和編碼器接入并實現切換的功能。系統還留有于二級系統的網絡接口,通過SCALANCE X200系列交換機連接至主環網并通過SCALANCE S硬件防火墻隔離。

  在高爐控制中,李副廠長認為系統可用性占據了至高無上的地位,大高爐預計日產鋼水5000噸,占公司總產能的40%以上,因此,如果高爐運行不穩定將對公司業績造成巨大影響,所以承鋼非常重視系統的熱備性能。PCS 7通過總線環型結構為PROFIBUS PA提供了高度的可用性,保證了控制不會因通信錯誤而造成中斷。另一方面,PCS 7的冗余CPU實時交換和同步數據,系統里自帶的PID模塊可以實現無擾動切換,而無需另外編程。成功投產后,系統運行穩定可靠,特別是熱備控制器性能較好,像礦槽系統、爐頂系統等程序量較大的部分在熱備條件下,CPU的掃描周期仍在40毫秒左右。李先生對PCS 7的表現格外滿意。

  PCS 7早已通過了承鋼對于系統在惡劣環境下的高可靠性、較好的抗電磁干擾能力、迅速響應能力和聯動性能等重重考驗。接下來PCS 7還需要具備優異的安全控制性能,任何人都能預料到一起安全事故對承鋼意味著什么。一個完整的安全控制系統不僅能夠節約工程時間,還可以在企業的生命周期中大大降低成本,尤其在容易引發重大安全事故的流程制造企業中責任愈發重大。PCS 7已經將安全和過程自動化融為一體,安全儀表系統SIS包含了預先設定好的部分行程測試PST自動執行功能,每隔固定的一段時間間隔,系統就會自行開始PST進程,進行系統的在線安全檢測。

  PCS 7中的主數據庫,可以通過清晰、明確的操作向導更新每個子項目中的功能塊實例,便于統一維護程序庫,集中更新,保證了多項目數據的一致性。PCS 7那模塊化的開放性結構,以全集成自動化的方式將多種先進技術整合為一體,從操作現場到工廠車間、再到資產管理的全面網絡使設備的運行時間和運行效率達到了最優化,為上層MES或者ERP系統完成生產過程數據設定、操作指導、作業管理、模型計算等任務提供了接口和基礎。正是PCS 7這一個個出類拔萃的性能,令承鋼在此后的二期、三期高爐項目中一次次的重復選用,欲罷不能。

PCS 7創造史上最短高爐調試時間

  更為可喜的是,承鋼在與PCS 7的聯姻過程中,借助PCS 7平臺的顯著特點,刷新了高爐調試時間的最短記錄。在項目初期,承鋼就意識到由于大高爐對原料質量和技術控制要求高,調試時間、調試過程相應也會更加復雜漫長,萬一延誤將會產生巨額費用。承鋼與京誠瑞達一起,在PCS 7所提供的功能庫的基礎上,對其進行了延伸和擴展,開發了適合冶金行業特別是高爐控制方面的自定義功能庫。京誠瑞達的現場工程師提到:雖然目前各大PLC系統生產商都相繼推出了類似功能庫,例如Schneider Electric公司的UAG軟件,Rockwell Automation公司的Logixview軟件等,但與PCS 7平臺提供的有關軟件功能相比,由于其它軟件基本是在PLC編程軟件和HMI組態軟件之外添加第三套軟件,用于完成PLC與HMI的握手,增加了在不同軟件界面間的導入、導出或是派生的過程,可操作性較為復雜,程序層次與畫面結構的聯系難以較好體現。但是PCS 7的功能庫是整合在同一套軟件中,使用起來更加簡單方便。

  在PCS 7技術人員的幫助下,由于合理的規劃了工程結構并開發了多項目的主功能庫,并且在投產時西門子給予了視頻編程支持。該工程從編程、調試到投產只用了兩個多月的時間,刷新了高爐的最短調試時限。對同等規模的高爐來說,可節省十幾個人月的人工時。這也正是PCS 7系統標準化工作的成效在承鋼高爐工程中得到了初步的體現和驗證。 李先生總結說,調試時間縮短帶來的效益自然是不言而喻的。此外,考慮到鋼鐵業是資源和能源消耗密集型產業,承鋼還利用PCS 7控制余壓發電TRT系統,進一步節省生產流程中的可用能源。

  迄今為止,SIMATIC PCS 7在全球已經擁有超過6,000個大中型工程項目,廣泛分布于包括冶金在內流程及混合型工業中。在過去的十年里,中國已經是SIMATIC PCS 7在全球僅次于德國的第二大市場,PCS 7在國內的業績一直保持在50%左右的年增長率。業界唯一提供724日不落(Follow the Sun)、與用戶零距離的支持和服務,永遠是西門子無與倫比的優勢。憑借PCS 7在三座高爐中的卓越表現,京誠瑞達依托與西門子公司二十余年上百套系統的深度合作,成為首批西門子SPP(Solution Partner Program,解決方案合作伙伴項目)成員,為全面打開承鋼、京誠瑞達與西門子公司的三贏局面奠定了基礎。這一三方更深層次的合作,將PCS 7在國內冶金行業的發展前景推向一個新的高點,李先生表示承鋼樂于繼續見證PCS 7更新的體驗、更高的價值和更廣泛的應用。

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乒乓球大魔王