“数字钢卷”标准包括:数据采集标准、数据处理标准和数据交换接口标准。
1. 数据采集标准
1.1 数据采集系统架构的规范
为了适应更高的数据采集频率、避免同一数据被不同采集程序重复采集,影响被采集系统运行稳定性的问题。应该采取“设备端”到“边缘层”的系统架构(如图1所示)。
图1:数据采集系统架构示意图
1.2 数据采集协议的规范
数据采集系统应该支持以下主要数据采集协议:1)数据库数据采集;2)TCP/IP编程采集;3)通过OPC,OPC-UA采集;4)特殊仪表图像、声音、视频、文本文件采集(ftp文件方式);5)Restful;6)Kafka通讯;7)MQTT通讯8)profinet;9)modbus;10)Ethernet/IP;11)TC-Net;12)EtherCAT;13)SNMP等
2. 数字钢卷数据对齐的规范
2.1 数字钢卷的一部分数据需要进行时序对齐。
不同系统来的数据入库前需要进行数据对位,即按照时刻点或材料位置点对数据按照时间对齐,例如同一时刻的轧机轧制力与振动信号、1米1点的带钢厚度与温度。对位前必须要有系统对时功能,以及精确的材料跟踪功能。
为了做到时序对齐,数字钢卷所涉及的数据源,其所在系统必须进行时间同步。
2.2 数字钢卷的数据要在长度方向对齐。
数据分析时需要按照材料长度方向来进行数据的对位分析,例如,热轧带钢距离头部300m有一表面缺陷,分析该缺陷产生的原因,就需要该点分别在粗轧、精轧等各设备的信息和工艺参数,需要将这些点按照长度方向进行采集和对齐。实现长度方向数据对位,需要采集所有位置检测、材料跟踪、长度计算或检测的信息,建立产线模型,对切头尾、分卷、材料延伸等需要做特别的处理,形成不同检测位置所采集数据的对应关系。
按照不同的工序,制定数字钢卷数据的颗粒度。以冷轧工序为例,其最小的数据颗粒度是1米,即每米带钢,有一组数据。
按照不同的工序,制定数字钢卷数据在材料纵向位置的对齐偏差。以冷轧钢卷为例,企业间“数字钢卷”数据的长度方向对齐偏差≤ ±5m。例如,下游企业没有进行钢卷长度变化有关作业的前提下,在“数字钢卷”长度位置的前后5米内,可以找到“标注”的缺陷。
3. 数字钢卷数据交换接口标准
按照数据应用场合划分,“数字钢卷”可以分为企业内部使用和下游企业外部使用。“企业内部使用”,通过数据库调用、API服务(应用程序接口)、平台数据服务等方式实现。“下游企业外部使用”,更需要对接口进行规范,以提高数据交换的效率。
企业间“数字钢卷”交付的接口方式主要包括:
Ø 每卷“数字钢卷”以常见数据文件格式,例如:.csv / .xls / .txt等存储在某个数据发布区域内。用户按照钢卷号查询(包括二维码扫描),来下载或者读取数据。
Ø 上游企业制定标准的API(数据程序接口)。下游企业通过调用API获取数据。
4. 数字钢卷的交付标准
4.1交付的内容
数字钢卷的交付,以满足下游企业的用户需求为原则,在下述的六大类信息中,除了第一类的基础信息外,在2-6项中需提供不少于3项的内容。
序号 | 数据类别 | 数据内容 | 数据要求 |
1 | 基础信息 | 钢卷号、成分等基本信息(质保书) | 无 |
2 | 尺寸信息 | 钢卷厚度、宽度 | 至少一项为高频采样值 |
3 | 表面缺陷 | 表面缺陷的特征、定位 | 根据用户需求提供 |
4 | 内部缺陷 | 内部夹杂物的特征、定位 | 根据用户需求提供 |
5 | 机械性能 | 抗拉、屈服强度等特性 | 至少一项为高频采样值 |
6 | 表面特性 | 粗糙度、涂油、膜厚等 | 至少一项为高频采样值 |
高频采样值指以米为单位进行连续的表征钢卷全长的检测结果。
4.2交付的数据定义规范
根据钢卷特性的中文名称、英文名称、单位、数据最小刻度等,制定规范,以便数据在不同企业流动时,保证数据定义的通用性。冷轧工序的数据规范如下表所示。
“数字钢卷”主要数据项清单
序号 | 数据项 | 数据单位(中文) | 数据单位(国标) | 数据最小刻度 | 可否提供高频值 |
1 | 订货合同号 | / | / | / | / |
2 | 钢卷标示(钢卷号) | / | / | / | / |
3 | 钢卷成分 | / | / | / | / |
4 | 长度位置(距离带钢头部距离) | 米 | m | 1 | / |
5 | 带钢厚度 | 毫米 | mm | 0.001 | 是 |
6 | 带钢宽度 | 毫米 | mm | 0.1 | 是 |
7 | 锌层重量(若有,横向分布,上表面和下表面) | 克/平方米 | g/m2 | 0.1 | 是 |
8 | 涂油量(横向分布,上表面和下表面) | 毫克/平方米 | mg/m2 | 1 | 是 |
9 | 板型(平直度,横向) | I单位 | I | 0.1 | |
10 | 表面缺陷名称 | / | / | / | |
11 | 表面缺陷等级 | / | / | / | |
12 | 表面缺陷所在表面 | 上、下 | / | / | |
13 | 表面缺陷纵向位置(距离带钢头部) | 毫米 | mm | 1 | |
14 | 表面缺陷横向位置(距离带钢中心),正方向:面朝带钢展开方向 朝左侧 | 毫米 | mm | 1 | |
15 | 表面缺陷面积 | 毫米平方 | mm2 | 1 | |
16 | 表面缺陷照片(链接) | / | / | / | |
17 | 粗糙度(Ra,若有,上表面和下表面) | 微米 | μm | 0.1 | 是 |
18 | 粗糙度(Rpc,若有上表面和下表面,) | / | / | 0.1 | 是 |
19 | 抗拉强度(TS,若有) | 兆帕 | Mpa | 1 | 是 |
20 | 屈服强度(YS,若有) | 兆帕 | Mpa | 1 | 是 |
21 | 膜厚(钝化膜、有机膜等) | 微米 | μm | 0.1 | 是 |
22 | 内部缺陷(夹杂物,若有) | | / | / | 是 |