5G来了,怎么用? ——马钢探索5G应用迎来首秀

  本报记者 章利军 通讯员 高莹茹 杨军

  11月15日,马钢集团旗下的飞马智科公司联合中国联通马鞍山分公司在马钢港务原料总厂召开5G工业应用现场会,观摩1年来双方围绕联合实验室、数据中心建设、构建冶金工业云等方面的实际运用效果。通过各种信息采集、技术成果鉴定、料场中控实验室5G技术应用评析,马钢主动对接开展5G试点。一年来,通过运用5G网络高带宽、低时延、大连接数的优势,马钢解决了多项技术难点,实现了替代原有Wi-Fi、传输高清视频、与有线网络互备的功能,为无人操作、智慧运维奠定了基础,也为马钢深入实施智慧制造奠定了基础。
  完善设计方案
  选准工作目标
  马钢港务原料总厂是马钢上世纪90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。由于当时设计存在不足,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,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,通信、传输、指挥、调度手段比较落后。
  如何消除工况危险、解放劳动力、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成指挥顺畅、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,双方拟定了目标:一是中央控制室(集控中心)主要通过多路光纤与现场设备进行通信,实现控制信号、视频信号以及其他信号的传输;二是实现现场各个站点间的通信,需要将光缆敷设到各个信号点末梢;三是考虑一旦部分光缆内部线芯受损而发生故障后,由于无法确定光缆损坏点,将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信设施,作为光缆通信以外的备用方案。
  围绕3个切实可行的目标,他们充分考虑5G网络大带宽、低时延、大连接数的优势,在应用场景的选择上重点考虑在移动设备的控制信号上替代Wi-Fi,克服Wi-Fi容易受干扰、时延不稳定、性能受限等缺点;在网络路径复杂、施工量大、维护成本高的场景部署高清摄像;在需要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
  马钢港务原料总厂虽然设备分布较广而散,但都是大型化、现代化设备,无需整体更换。为了实现5G网络和有线光纤网络在主用网发生故障时的自动切换,该总厂工程技术人员紧贴生产实际,拓宽设计思路,从现场环境中求解最佳工艺设计方案,使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。
  与此同时,他们以已建成的5G网络为基础搭建技术平台,利用汇聚到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移动机、布料车、皮带等大型设备的工作视频、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。
  5G网络的建立和技术平台的搭建,使该总厂打通了5G应用数据流:现场设备经过运行商主干网输入马钢承载网,接入集控中心设备,通过二层VPN(虚拟专用网络)建立通信链路,突破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
  5G在现场生根开花
  将设备操作转移到中控室,实现了远程操作;将视频图像转移到中控室,实现了远程监控;将有线和5G进行汇聚,实现了网络的冗余备份;使取消A矿槽现场操作岗位成为可能……经过1年来的精心设计和不断改进,5G技术在马钢现场生根开花。这是马钢利用5G技术解决实际生产中的痛点——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);PLC(可编程逻辑控制器)不具备网关功能,无法在异构网中实现通信问题所结出的硕果。
  如今,工作人员在该总厂现场外2区域,就可将A矿槽小车定位系统操作画面和现场视频监控画面传送至中控远端,具备远程操作的条件。
  除此之外,5G技术在水运区同样取得了预期的应用效果。港口区域目前通过5G传输已可以远程连接1号桥机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。这有效避免了桥机操作工在发生电气或设备故障时不能及时准确地将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。
  混匀区通过5G传输完成了5号混匀取料机机上PLC(西门子S7-1500)与中控PLC(西门子S7-400)的数据通信测试,监控画面也已传输到中控。这不仅使现场PLC和中控PLC可以进行双向远程通信,并将三维点云数据传输到中控室,实现了远程建模运算,而且使混匀区堆取料机实现无人化操作成为可能。
  关注数据安全
  拓展未来空间
  由于5G通信通过联通服务器进行传输,数据需要发送到厂外区域,因此,后期马钢将重点关注数据安全问题。马钢将利用边缘计算能够就近提供边缘智能服务的特点,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。此外,马钢还将在网络边界部署MEC(边缘计算网关),提升数据回传安全性并缩短网络传输时延。
  与此同时,马钢还将应用场景控制系统IP地址进行统一规划,避免IP地址冲突,充分发挥5G设备的连接性能,以减少5G设备的部署数量,降低成本。未来,马钢会在5G应用方面拥抱更多商机,拓展更大空间。