本報(bào)記者 章利軍 通訊員 高瑩茹 楊軍
11月15日，馬鋼集團(tuán)旗下的飛馬智科公司聯(lián)合中國聯(lián)通馬鞍山分公司在馬鋼港務(wù)原料總廠召開5G工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場會(huì)，觀摩1年來雙方圍繞聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、數(shù)據(jù)中心建設(shè)、構(gòu)建冶金工業(yè)云等方面的實(shí)際運(yùn)用效果。通過各種信息采集、技術(shù)成果鑒定、料場中控實(shí)驗(yàn)室5G技術(shù)應(yīng)用評(píng)析，馬鋼主動(dòng)對(duì)接開展5G試點(diǎn)。一年來，通過運(yùn)用5G網(wǎng)絡(luò)高帶寬、低時(shí)延、大連接數(shù)的優(yōu)勢，馬鋼解決了多項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了替代原有Wi-Fi、傳輸高清視頻、與有線網(wǎng)絡(luò)互備的功能，為無人操作、智慧運(yùn)維奠定了基礎(chǔ)，也為馬鋼深入實(shí)施智慧制造奠定了基礎(chǔ)。
完善設(shè)計(jì)方案
選準(zhǔn)工作目標(biāo)
馬鋼港務(wù)原料總廠是馬鋼上世紀(jì)90年代中期配合第一座2500立方米高爐建設(shè)的配套項(xiàng)目，地處長江之濱，占地面積約115萬平方米。由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)存在不足，至2018年，現(xiàn)場設(shè)備分布較廣且散，現(xiàn)場視頻監(jiān)控信號(hào)及控制信號(hào)的傳輸量巨大，加之港務(wù)原料總廠現(xiàn)有19臺(tái)大型移動(dòng)機(jī)以及6臺(tái)橋機(jī)都由崗位人員在本機(jī)操作，機(jī)上各類設(shè)備狀態(tài)信號(hào)、控制信號(hào)、視頻監(jiān)控信號(hào)還未實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳，通信、傳輸、指揮、調(diào)度手段比較落后。
如何消除工況危險(xiǎn)、解放勞動(dòng)力、改善生產(chǎn)環(huán)境、降低制造成本、提升勞動(dòng)效率、優(yōu)化生產(chǎn)流程？去年11月15日，馬鋼與中國聯(lián)通公司經(jīng)過協(xié)議協(xié)商，達(dá)成合作共識(shí)，并簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，按照協(xié)議要求，雙方立即著手推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)。
為把指揮樞紐系統(tǒng)建設(shè)成指揮順暢、調(diào)度靈活、信息暢通、數(shù)據(jù)互通、平臺(tái)資源共享的網(wǎng)絡(luò)控制中心，雙方擬定了目標(biāo)：一是中央控制室（集控中心）主要通過多路光纖與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)、視頻信號(hào)以及其他信號(hào)的傳輸；二是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場各個(gè)站點(diǎn)間的通信，需要將光纜敷設(shè)到各個(gè)信號(hào)點(diǎn)末梢；三是考慮一旦部分光纜內(nèi)部線芯受損而發(fā)生故障后，由于無法確定光纜損壞點(diǎn)，將大大增加故障排查難度和排查時(shí)間，不利于生產(chǎn)穩(wěn)定順行的因素，迫切需要建設(shè)一套采用不同傳輸介質(zhì)的通信設(shè)施，作為光纜通信以外的備用方案。
圍繞3個(gè)切實(shí)可行的目標(biāo)，他們充分考慮5G網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時(shí)延、大連接數(shù)的優(yōu)勢，在應(yīng)用場景的選擇上重點(diǎn)考慮在移動(dòng)設(shè)備的控制信號(hào)上替代Wi-Fi，克服Wi-Fi容易受干擾、時(shí)延不穩(wěn)定、性能受限等缺點(diǎn)；在網(wǎng)絡(luò)路徑復(fù)雜、施工量大、維護(hù)成本高的場景部署高清攝像；在需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作或無人化操作的場景下，單路網(wǎng)絡(luò)不夠可靠，以5G網(wǎng)絡(luò)作為與有線網(wǎng)絡(luò)互備，確保網(wǎng)絡(luò)暢通，避免斷網(wǎng)時(shí)設(shè)備的失控。
緊貼生產(chǎn)實(shí)際
拓寬設(shè)計(jì)思路
馬鋼港務(wù)原料總廠雖然設(shè)備分布較廣而散，但都是大型化、現(xiàn)代化設(shè)備，無需整體更換。為了實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)和有線光纖網(wǎng)絡(luò)在主用網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)的自動(dòng)切換，該總廠工程技術(shù)人員緊貼生產(chǎn)實(shí)際，拓寬設(shè)計(jì)思路，從現(xiàn)場環(huán)境中求解最佳工藝設(shè)計(jì)方案，使各個(gè)信息點(diǎn)的監(jiān)控視頻、3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)、控制系統(tǒng)信號(hào)通過5G網(wǎng)絡(luò)向中控室匯聚。
與此同時(shí)，他們以已建成的5G網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)搭建技術(shù)平臺(tái)，利用匯聚到中控室的各視頻圖像、電氣信號(hào)、調(diào)度信息，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)在5G移動(dòng)終端設(shè)備上實(shí)時(shí)查看移動(dòng)機(jī)、布料車、皮帶等大型設(shè)備的工作視頻、運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)信息以及調(diào)度指令、工藝路徑、生產(chǎn)實(shí)績，提高生產(chǎn)、維護(hù)效率。
5G網(wǎng)絡(luò)的建立和技術(shù)平臺(tái)的搭建，使該總廠打通了5G應(yīng)用數(shù)據(jù)流：現(xiàn)場設(shè)備經(jīng)過運(yùn)行商主干網(wǎng)輸入馬鋼承載網(wǎng)，接入集控中心設(shè)備，通過二層VPN（虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）建立通信鏈路，突破工控設(shè)備沒有網(wǎng)關(guān)功能的局限，使數(shù)據(jù)安全得到保障。
科學(xué)有效實(shí)施
5G在現(xiàn)場生根開花
將設(shè)備操作轉(zhuǎn)移到中控室，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作；將視頻圖像轉(zhuǎn)移到中控室，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控；將有線和5G進(jìn)行匯聚，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的冗余備份；使取消A礦槽現(xiàn)場操作崗位成為可能……經(jīng)過1年來的精心設(shè)計(jì)和不斷改進(jìn)，5G技術(shù)在馬鋼現(xiàn)場生根開花。這是馬鋼利用5G技術(shù)解決實(shí)際生產(chǎn)中的痛點(diǎn)——車載攝像頭有線傳輸方式的線纜敷設(shè)和Wi-Fi傳輸帶寬受限問題（采用固定攝像頭，只能從整體監(jiān)控小車和皮帶，無法做到隨小車運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)視皮帶運(yùn)行狀況）；PLC（可編程邏輯控制器）不具備網(wǎng)關(guān)功能，無法在異構(gòu)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)通信問題所結(jié)出的碩果。
如今，工作人員在該總廠現(xiàn)場外2區(qū)域，就可將A礦槽小車定位系統(tǒng)操作畫面和現(xiàn)場視頻監(jiān)控畫面?zhèn)魉椭林锌剡h(yuǎn)端，具備遠(yuǎn)程操作的條件。
除此之外，5G技術(shù)在水運(yùn)區(qū)同樣取得了預(yù)期的應(yīng)用效果。港口區(qū)域目前通過5G傳輸已可以遠(yuǎn)程連接1號(hào)橋機(jī)PLC，信號(hào)穩(wěn)定，具備將機(jī)上報(bào)警和故障信號(hào)通過5G發(fā)送給中控及工程師站條件。這有效避免了橋機(jī)操作工在發(fā)生電氣或設(shè)備故障時(shí)不能及時(shí)準(zhǔn)確地將故障信息傳達(dá)給點(diǎn)檢維護(hù)人員導(dǎo)致誤判和維護(hù)不及時(shí)的情況。
混勻區(qū)通過5G傳輸完成了5號(hào)混勻取料機(jī)機(jī)上PLC（西門子S7-1500）與中控PLC（西門子S7-400）的數(shù)據(jù)通信測試，監(jiān)控畫面也已傳輸?shù)街锌?。這不僅使現(xiàn)場PLC和中控PLC可以進(jìn)行雙向遠(yuǎn)程通信，并將三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)傳輸?shù)街锌厥?，?shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程建模運(yùn)算，而且使混勻區(qū)堆取料機(jī)實(shí)現(xiàn)無人化操作成為可能。
關(guān)注數(shù)據(jù)安全
拓展未來空間
由于5G通信通過聯(lián)通服務(wù)器進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)需要發(fā)送到廠外區(qū)域，因此，后期馬鋼將重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)安全問題。馬鋼將利用邊緣計(jì)算能夠就近提供邊緣智能服務(wù)的特點(diǎn)，滿足工業(yè)在敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、安全與隱私保護(hù)等方面的需求。此外，馬鋼還將在網(wǎng)絡(luò)邊界部署MEC（邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)），提升數(shù)據(jù)回傳安全性并縮短網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延。
與此同時(shí)，馬鋼還將應(yīng)用場景控制系統(tǒng)IP地址進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，避免IP地址沖突，充分發(fā)揮5G設(shè)備的連接性能，以減少5G設(shè)備的部署數(shù)量，降低成本。未來，馬鋼會(huì)在5G技術(shù)應(yīng)用方面擁抱更多商機(jī)，拓展更大空間。
《中國冶金報(bào)》（2019年12月05日 03版三版）
