Ключевые положения реализации системы 

Создаваемая система строит модель движения материала (в данном случае сырья) с учётом остатков по местам хранения, поступления сырья и подъёмом в производство. При этом к складируемым объемам должны быть привязаны качественные данные, рассчитываемые по информации от смежных систем таких как ИС «ЛИМС», «MES Коксохимического производства (КХП)» и проч. Объектная модель системы должна связывать объемы единиц учета (сырье в вагонах, слои в штабелях, количество поднятого компонента и др) c качественными характеристиками и местами хранения и перемещения. В этом случае обеспечивается оперативный автоматизированный учет остатков компонентов шихты на открытых складах, автоматизация расчета качества и количества компонентов шихты на всех этапах производства.

Для построения системы будет использована платформа DATA-TRACK, предназначенная для трекинга материала и ведения в реальном времени карты размещения материала. DATA-TRACK предлагает инструменты для связывания количественных и качественных характеристик материала, а также позволяет пользователю самостоятельно дополнять систему расчётными модулями и средствами интерфейса пользователя.

Платформа уже используется на Новолипецком металлургическом комбинате (НЛМК) для трекинга движения продукции в сталеплавильном производстве, а также на базе DATA-TRACK в настоящее время проектируется трекинг движения рулонов на складе рулонов цеха горячего проката в рамках проекта «Умный склад». Унификация решений по отслеживанию движения материала является конкурентным преимуществом данного проекта, поскольку использование готовой платформы, существенно снижает риски проводимых работ.

Особенностью проекта является реализация цифровой модели склада с послойным учетом сырья в штабелях, при этом модель склада должна учитывать количественные и качественные характеристики компонентов шихты.

Что получит заказчик

Проект реализуется в соответствии со стратегией развития Умного производства НЛМК, направленной на повышение эффективности, развития низкозатратного производства и совершенствования процессов планирования и организации производства в КХП. В результате будет достигнуто:

• Обеспечение оперативного автоматизированного учета остатков компонентов шихты на открытых складах

• Автоматизация расчета качества компонентов шихты на всех этапах производства

• Автоматизация учёта материальных потоков и расчёта баланса компонентов шихты

Платформа DATA-TRACK

DATA-TRACK позволяет строить обмен данными с системами ACУТП на базе OPC или с помощью прямого обмена TCP или UDP пакетами. Обмен данными с корпоративными системами производится через REST API или шину Kafka.

Система DATA TRACK предоставляет средства для просмотра архивов полученных данных, логов приложений и текущего состояния обмена данными с источниками.

Для проекта платформа DATA-TRACK обеспечит единую информационную структуру с ведением следующих протоколов:

1) Протокол единиц учета. Типы единиц учета настраиваются в платформе. Платформа регистрирует и протоколирует появление единицы в системе. В случае предлагаемой системы единицами учета выступают объемы материала в вагонах, объем заложенного в штабель компонента, объем поднятого компонента и др.

2) Протокол параметров единиц учета. В информационной структуре DATA-TRACK предусмотрено, что с каждой единицей учета связаны ее параметры. Например, качественные параметры могут рассчитываться и связываться, с заложенным компонентом.

3) Протокол движения и связей единиц учета. В информационной структуре DATA-TRACK предусмотрено протоколирования связей единиц учета между собой и с узлами прохождения материала. Например, в случае реализации складов узлом может быть место хранения. Количество, расположение и идентификация узлов настраивается в платформе при ее привязке к производственной площадке. Протокол движения единиц учета фиксирует время закладки единицы учета в узел и время ухода единицы из узла. Также в системе фиксируются связи между единицами учета, например, объемы в вагонах и заложенные компоненты.

4) Протокол сигналов и входных данных. DATA-TRACK предусматривает обмен данными с PLC, АСУ ТП агрегатов, серверов L3. Данные протоколируются для оперативной аналитики и долгосрочной диагностики.

Платформа полностью открыта и предоставляет возможность конфигурирования и возможность расширения функциональности путем создания собственных сервисов для решения целевой задачи на технологической площадке.

 Коксохимическое производство НЛМК

Группа НЛМК производит кокс высокого качества с показателями горячей прочности 62–64 для мокрого и сухого тушения на двух площадках: Алтай-Кокс (Алтайская область) и НЛМК (Липецк).

Задачей коксохимического производства является получение кокса с требуемыми свойствами, а также попутных химических продуктов, образующихся в процессе производства кокса.

(Иллюстрация взята на сайте https://studfile.net/preview/5990480/page:2/ )

Являясь топливом в доменной печи при производстве чугуна, кокс должен обладать следующими свойствами: быть прочным (не истираться при транспортировании и выдерживать большие нагрузки в самой доменной печи), пористым (не препятствовать прохождению газов, движущихся в доменной печи), достаточно чистым (содержать как можно меньше золы и серы).

Исходным сырьём для получения кокса являются особые сорта каменных углей, называемых коксующимися.

Кокс, получают в процессе коксования. Коксование заключается в нагреве смеси каменных углей (угольной шихты) в коксовых печах до температуры 900-1100°С без доступа воздуха, в результате чего образуется твёрдый остаток – кокс, а также попутные химические продукты коксования.

Процесс производства кокса состоит из следующих операций: подготовка угольной шихты, коксование угольной шихты с образованием кокса, тушение кокса, улавливание и переработка выделяющихся химических продуктов, сортировка кокса.

Подготовка угольной шихты включает в себя приём, складирование и усреднение углей, составление, дробление и смешение угольной шихты.

Коксование угольной шихты с образованием кокса осуществляется в коксовых батареях (параллельно располагающихся коксовых печах, объединённых в батареи для уменьшения потери тепла), в которые шихта загружается специальным устройством через люки, находящиеся на самом верху батареи. Процесс коксования в каждой печи периодический, при этом наличие в коксовой батарее ряда параллельно работающих печей обеспечивает непрерывность работы всей батареи. В процессе коксования, длительность которого составляет около пятнадцати часов, содержание в коксе вредных примесей (золы и серы) сводится к минимуму. Когда процесс коксования в одной из печей заканчивается, штанга коксовыталкивателя батареи медленно выдвигает «коксовый пирог» - пласт раскалённого кокса в равномерно движущийся вагон, предназначаемый для приёма, перемещения кокса под башню для его тушения и передачи к месту выгрузки.

Дальнейшая обработка выданного из печи раскалённого кокса заключается в его тушении водой (мокрый способ) или газом-охладителем (сухой способ) с последующей сортировкой на разные по крупности фракции.

Отсортированный кокс требуемой фракции поступает в доменные цеха. Попутные химические продукты коксования улавливаются для последующей переработки.

Получаемая продукция (сульфат аммония, нафталин, бензол, толуол и др.) используется в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Очищенный коксовый газ применяют в металлургических печах в качестве топлива.