完善设计方案选准工作目标

　　马钢港务原料总厂是马钢九十年代中期配合第一座2500立方米高炉建设的配套项目，地处长江之滨，占地面积约115万平方米。由于当时设计不足，至2018年，现场设备分布较广且散，现场视频监控信号及控制信号的传输量巨大。再加之港务原料总厂现有19台大型移动机以及6台桥机都由岗位人员在本机操作。机上各类设备状态信号、控制信号、视频监控信号还未实现远传，通讯、传输、指挥、调度手段比较落后。

　　如何消除工况危险、解放生产苦力、改善生产环境、降低制造成本、提升劳动效率、优化生产流程？去年11月15日，马钢与中国联通公司经过协议协商，达成合作共识，并签订了战略合作协议，按照协议要求，双方立即着手推进项目建设。

　　为把指挥枢纽系统建设指挥顺畅、调度灵活、信息畅通、数据互通、平台资源共享的网络控制中心，双方拟定的目标是:

　　一、中央控制室（集控中心）主要通过多路光纤与现场设备进行通讯，实现控制信号、视频信号以及其他信号的传输；

　　二、实现现场各个站点间的通讯，需要将光缆敷设到各个信号点末梢；

　　三、考虑部分光缆内部线芯受损因发生故障后，由于无法确定光缆损坏点，大大增加故障排查难度和排查时间，不利于生产稳定顺行的因素，迫切需要建设一套采用不同传输介质的通讯设施，作为光缆通讯外的备用方案；

　　围绕三个切实可行的目标，他们充分考虑5G网络在大带宽、低时延、大连接数的优势，在应用场景的选择上重点关注一下机构方面，即在移动设备的控制信号上替代WiFi，克服WiFi容易受干扰、时延不稳定、性能受限等缺点；有高清摄像需求，部署有限线网络路径复杂、施工量大、维护成本高的场景；在需实现远程操作或无人化操作的场景下，单路网络不够可靠，以5G网络作为与有线网络互备，确保网络畅通，避免断网时设备的失控。

　　紧贴生产实际拓宽设计思路

　　港务原料总厂虽然设备分布较广而散，但设备都属于大型化、现代化，无需整体更换，需要做细做实做优的是，必须紧贴生产实际，拓宽设计思路。为此工程技术人员本着节约、敬业、负责、高效的工作态度，扎根现场、服务现场，学习现场，从现场环境中求解最佳工艺设计答案，谋划现场含量布局模式。最终完成各个信息点的监控视频、3D点云数据、控制系统信号通过5G网络向中控室汇聚。以5G网络作为有线光纤网络的备用，在主用网发生故障时可以自动切换到5G网络。

　　此外，他们对已建成的5G网络为基础搭建技术平台，利用汇聚与中控室的各视频图像、电气信号、调度信息，开发网络应用程序，实现在5G移动终端设备上实时查看大型设备如移动机、布料车、皮带等的工作视频、运行参数、状态信息以及调度指令、工艺路径、生产实绩，提高生产、维护效率。

　　料厂5G应用数据流：现场设备经过运行商主干网再到马钢承载网，接入集控中心设备，通过二层VPN建立通讯链路，相当于直通（在同一个局域网内），解决工控设备没有网关功能的局限，使数据安全得到保障。

　　科学有效实施 带来一片商机

　　经过一年来的精心设计、不断改进、适时完善、智慧碰撞，5G工艺技术应用在马钢现场生根开花，让与钢铁行业首家签约合作的中国联通欣喜不一。如今，在现场外2区域可将A矿槽小车定位系统操作画面以及现场视频监控画面传送至中控远端，具备远程操作的条件。

　　实施的效果如下：

　　一、将设备操作转移到中控室，实现了远程操作；

　　二、将视频图像转移到中控室，实现了远程监控；

　　三、将有线和5G进行汇聚，实现了网络的冗余备份；

　　四、使取消A矿槽现场操作岗位成为可能。

　　解决的痛点如下：

　　一、解决了车载摄像头有线传输方式的线缆敷设和 Wi-Fi传输带宽受限问题（采用固定摄像头，只能从整体监控小车和皮带，无法做到随小车运动实时监视皮带运行状况）；

　　二、解决了PLC不具备网关功能无法在异构网中实现通讯问题。

　　而在水运区同样取得了预期的效果，即：

　　港口区域目前通过5G传输已可以远程连1#桥机PLC，信号稳定，具备将机上报警和故障信号通过5G发送给中控及工程师站条件。

　　实施的效果如下：

　　一、实现了远程多个PLC系统单向数据传输；

　　二、实现了将桥机控制系统的报警和故障信号发送给中控。

　　解决的痛点如下:

　　解决了桥机操作工在发生电气或设备故障时不能及时准确的将故障现象和故障信息传达给点检维护人员导致误判和维护不及时的情况。

　　混匀区承接上述技术应用的好势头，也当仁不让，体现出自身改进完善后的优势，即：

　　混匀区域目前通过5G传输完成5#混匀取料机机上PLC（西门子S7-1500）与中控PLC（西门子S7-400）的数据通讯测试，5套监控画面也已传输到中控。目前已经准备在5#混取上做远程操控的条件。

　　实施的效果如下：

　　一、实现了现场PLC和中控PLC进行双向远程通讯；

　　二、将三维点云数据传输到中控室，实现了远程建模运算；

　　三、使混匀区堆取料机实现无人化操作成为可能。

　　解决的痛点如下：

　　一、实测5G平均时延为17ms， Wi-Fi平均时延30ms以上，有效降低了Wi-Fi传输下PLC-PLC的时延；

　　二、解决了Wi-Fi传输下PLC-PLC的漫游丢包问题。

　　在整个应用拓展方面，现有模式得到大面积推广：

　　各类矿槽17个，48台小车；5个料棚，移动机13台；1处块矿烘干；1个固废回收站；十多处转运站；全覆盖需16处基站。

　　在新模式探索上也喜见各类成效，以往皮带机常见的驱动辊与运输皮带打滑摩擦，导致失火电动机等关键设备状态无法实时监测、设备故障、急停等系统告警无法及时发现、皮带跑偏，与铁架摩擦导致失火，难以及时察觉、运料线长，传统人工巡检费时费力、人工巡检标准难统一，质量难保证等问题统统得以化解。

　　经过运行监测、故障定位、健康评估、故障预测，实现减少停机次数，提升经济效益、故障实时预测、减少运维成本、设备可视化管理，提升管理能效。

　　把握当下发展 拓展未来空间

　　后期5G网络上传输数据量增大后，传输时延是否会有变化，还需要进一步验证，更需把握当下发展。随着5G产品的不断丰富，马钢今后要在更多的应用场景选择中展开更为丰富的想象空间，扩大应用面，让5G技术应用成为马钢智慧制造的亮点，升级到满足马钢工业现场与各类环境的工业级产品。

　　把握当下发展，要认识到5G通讯由于是通过联通服务器进行传输，数据需要发送到厂外区域，数据安全能否得到保证，是后期需要关注的一个重点。通过边缘计算能够“就近”提供边缘智能服务，满足工业在敏捷联接、实时业务、安全与隐私保护等方面的需求。在马钢网络边界部署MEC（边缘计算网关），可提升数据回传安全性及降低网络传输时延。

　　把握当下发展，要将应用场景控制系统IP地址统一规划，避免IP地址冲突，充分发挥5G设备的连接性能。可减少5G设备的部署数量，降低部署成本。把各种发现的问题处理好，把5G技术应用好，把求真务实的作风发挥好，马钢未来一定会在5G技术应用方面拥抱更多商机，拓展更大空间。

　　（章利军 高莹茹 杨军）