制造业无线工厂解决方案(钢铁行业)
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2020年7月21日星期二
华为制造业无线工厂解决方案
Content
1 工业生产互联挑战 2 无线工厂解决方案 3 方案效果
1
工业生产互联演进，智慧连接工厂、人、机器和产品
工业互联网：突破智慧和机器的界限--GE工业互联网白皮书 “工业互联网”定义为：智慧的机器，加上分析的功能和移动
性。GE认为，通过智能机器间的连接并最终将人机连接，结合软 件和大数据分析，工业互联网最终将重构全球工业。
数据
监控中心
9
生产监控
生产调度
生产安全
防爆箱隔爆部署，满足Ex d ⅡA T1防爆要求
适用范围
1、爆炸性气体混合物危险场所： 1区、2区。 2、爆炸性气体混合物：ⅡA、 ⅡB、ⅡC。 3、温度组别：T1-T6。 4、爆炸性气体混合物危险场所： 20区、21区。
可燃性气体探 测器
烟雾传感器 （主/备）
远景：完美钢铁解决方案，引领中国汽车工业跨上新 的台阶
2014.6
第一阶段：生产线自动化升级 •引进先进工艺，全面监控， 提升退火、镀锌控制技术 •产线自动化升级，提升产能
2016年底
第二阶段：工厂级生产自动化
•各工艺生产线流程互联，统 一调度 •工厂级生产信息全面管理
3
2020
第三阶段：虚拟工厂级工业互联
防爆连接管
外部接口
镀锌管
温度探测 压力探测
散热设计：空调或水冷
电源模块
10
生产监控
生产调度
生产安全
不通畅：现场环境封闭，调度联系不畅，WIFI设备需兼容
生产环境封闭，联系调度中心难
✓重卷机组地下30米，车间内为混凝土结构，地面上无线 信号完全被屏蔽，与调度中心无通信，现场情况汇报需点 检员往返于地下地上 ✓车间存在大型金属设备，反射、吸收电磁能量。信号衰 减高达32%（-90dB ～ -120dB）
需兼容现场WIFI设备，并避免信号干扰
✓西门子检测设备只支持WiFi，需解决现有设备接入问题 ✓通信质量易受作业人员移动影响，工业无线干扰区域信 号差，有卡顿甚至掉线现象
11
环境封闭，信号被屏蔽 或信号急剧衰减 地面
30 米
损耗15db 损耗30db
损耗50db
调度 中心
地下重 卷车间
LTE(1.8G)无线信号穿透能力： • 一堵砖墙损耗：8-15db • 钢筋混凝土墙：15-30db • 含有金属的地下室，阻挡无线信号，吸收电磁能量，这个方向 的信号几乎没有穿透的可能，只能进行单独覆盖
S12800
能源管理服务器
DBS3900
GE
视频监控服务器
eCNS230
压力 探测器
温度 探测器
连退车间
防爆箱
RTU
FE
外 部
CPE
电源
天线
接 口
方案设计点
设计点二：防爆区域隔爆设计 ✓ 燃气设施等防爆区域CPE+RTU通过隔
爆箱做隔爆处理 ✓ 隔爆箱需满足Ex d ⅡA T1要求 ✓ CPE+RTU组合，实时采集视频、能源
传统有线方式，无法满足环境采集需求
✓环境恶劣，酸洗车间，会有大量酸性气体排放，对通讯线缆 有腐蚀；连退车间温度高，炉周温度达100 ℃＋，线缆敷设困 难
✓厂区面积6Km2，热镀锌、退火车间等区域采集点多、采集频 繁，采集点与园区骨干间距离最远1400m 部署光纤需刨沟、 架线，工程量大周期长
✓现场燃气设施区域，需满足防爆等级要求Ex d ⅡA T1
生产调度
生产安全
“不可达”解决之道： 生产园区LTE一站部署，厂区全覆盖
数据中心
视频监控服务器 能源管理服务器
环境监控系统
S12800
GE eCNS230
监控中心
DBS3900
2400m
方案设计点
设计点一：选型LTE一站覆盖 采用LTE广覆盖 ✓ LTE一站覆盖厂区6Km2 ✓ LTE覆盖范围内，实测最大上行速率
5
位置跟踪，安全生产
紧急集合
酸碱废气 泄漏！
挑战③ 安全威胁，事故频发 厂区人员分散，突发紧急情况，现场 应急召集难 高温作业、高空作业或搬运重物、毒 气区作业区危险源多
Content
1 工业生产互联挑战 2 无线工厂解决方案 3 方案效果
6
生产监控
生产调度
生产安全
不可达：高温腐蚀环境，数据有线采集难
•与上游供应链工厂互联，与 下游客户工厂需求互联，形 成虚拟工厂 •虚拟工厂级生产精细化管控
厂区全工艺流程贯通， 现场生产互联需求多（以钢铁厂为例）
预留用地
①环境监测视频监控 ②环境监测数据回送
③车间作业调度 ④生产决策管理
⑤车间作业调度
⑤
⑥
⑥生产决策管理
4
生产互联要求高，现场信息互动挑战多
无线感知，实时监控
可视调度，精细管控
地 下 车 间
挑战① 监控点多，环境复杂
酸液、高温恶劣环境点采集不到 酸轧、连退等各工序点大量采集 浓度、温度等多点采集布线难 5～10m2厂区范围全采集监控
挑战② 语音调度，信息不畅
地上地下10～30米调度得到 现场反馈不直观、不准确 指令滞后，现场变化处理不及时 指令与生产信息分离，执行困难
30Mbps，最大下行速率50Mbps ✓ 网元少，部署简单、易维护 不采用WIFI覆盖 ✓ 若采用WIFI完成厂区覆盖，需部署
热点数不低于30个 ✓ WIFI覆盖无法承载集群调度业务，
需另外新建集群调度系统
2400m 8
生产监控
生产调度
生产安全
匹配车间恶劣环境，部分区域隔爆设计
数据中心
环境监控系统
生产车间
耐腐蚀线缆覆盖500m， 耐高温光缆最高温度范 围是-60℃—85℃，采 集点难覆盖
环境监控系统
摄像头
温度 CO浓度
园区骨干网
新增监控点， 线缆无法部署
高温、酸性气体区域 线路易老化、易腐蚀
能源供给设备
炉内温度：1000~2000℃ 炉壁厚度：500mm 炉周温度：100 ℃+
Baidu Nhomakorabea1400m
7
生产监控
报警器（主/备）
CPE终端
防爆风机
隔爆腔
P1 -220V DC，40W， 442*220*44.45mm
P-24V DC，<30W， 240*200*60mm
1口，CPE 外接天线
隔离栅 139*38*33
电源模块（主/备） 245*155*60
AC220V 电源线
RTU
产品执行标准：Q/HHTZH004.2 阻燃耐火特性试验执行标准：GB12666-90 最高工作温度：180℃
智慧价值链 连接工厂、人、机器和产品 --IDC 工业化创造了无数的机器、设施和系统网络。工业互联网，是
指让这些机器和先进的传感器、控制和软件应用相连接，以提高生 产效率、减少资源消耗。
2
机器互联
员工互联
生产互联
生产互联升级革新，致力中国高强汽车板钢（以钢铁厂为例）
近景：技术升级，生产1200Mpa高强汽车板钢
华为制造业无线工厂解决方案
Content
1 工业生产互联挑战 2 无线工厂解决方案 3 方案效果
1
工业生产互联演进，智慧连接工厂、人、机器和产品
工业互联网：突破智慧和机器的界限--GE工业互联网白皮书 “工业互联网”定义为：智慧的机器，加上分析的功能和移动
性。GE认为，通过智能机器间的连接并最终将人机连接，结合软 件和大数据分析，工业互联网最终将重构全球工业。
数据
监控中心
9
生产监控
生产调度
生产安全
防爆箱隔爆部署，满足Ex d ⅡA T1防爆要求
适用范围
1、爆炸性气体混合物危险场所： 1区、2区。 2、爆炸性气体混合物：ⅡA、 ⅡB、ⅡC。 3、温度组别：T1-T6。 4、爆炸性气体混合物危险场所： 20区、21区。
可燃性气体探 测器
烟雾传感器 （主/备）
远景：完美钢铁解决方案，引领中国汽车工业跨上新 的台阶
2014.6
第一阶段：生产线自动化升级 •引进先进工艺，全面监控， 提升退火、镀锌控制技术 •产线自动化升级，提升产能
2016年底
第二阶段：工厂级生产自动化
•各工艺生产线流程互联，统 一调度 •工厂级生产信息全面管理
3
2020
第三阶段：虚拟工厂级工业互联
防爆连接管
外部接口
镀锌管
温度探测 压力探测
散热设计：空调或水冷
电源模块
10
生产监控
生产调度
生产安全
不通畅：现场环境封闭，调度联系不畅，WIFI设备需兼容
生产环境封闭，联系调度中心难
✓重卷机组地下30米，车间内为混凝土结构，地面上无线 信号完全被屏蔽，与调度中心无通信，现场情况汇报需点 检员往返于地下地上 ✓车间存在大型金属设备，反射、吸收电磁能量。信号衰 减高达32%（-90dB ～ -120dB）
需兼容现场WIFI设备，并避免信号干扰
✓西门子检测设备只支持WiFi，需解决现有设备接入问题 ✓通信质量易受作业人员移动影响，工业无线干扰区域信 号差，有卡顿甚至掉线现象
11
环境封闭，信号被屏蔽 或信号急剧衰减 地面
30 米
损耗15db 损耗30db
损耗50db
调度 中心
地下重 卷车间
LTE(1.8G)无线信号穿透能力： • 一堵砖墙损耗：8-15db • 钢筋混凝土墙：15-30db • 含有金属的地下室，阻挡无线信号，吸收电磁能量，这个方向 的信号几乎没有穿透的可能，只能进行单独覆盖
S12800
能源管理服务器
DBS3900
GE
视频监控服务器
eCNS230
压力 探测器
温度 探测器
连退车间
防爆箱
RTU
FE
外 部
CPE
电源
天线
接 口
方案设计点
设计点二：防爆区域隔爆设计 ✓ 燃气设施等防爆区域CPE+RTU通过隔
爆箱做隔爆处理 ✓ 隔爆箱需满足Ex d ⅡA T1要求 ✓ CPE+RTU组合，实时采集视频、能源
传统有线方式，无法满足环境采集需求
✓环境恶劣，酸洗车间，会有大量酸性气体排放，对通讯线缆 有腐蚀；连退车间温度高，炉周温度达100 ℃＋，线缆敷设困 难
✓厂区面积6Km2，热镀锌、退火车间等区域采集点多、采集频 繁，采集点与园区骨干间距离最远1400m 部署光纤需刨沟、 架线，工程量大周期长
✓现场燃气设施区域，需满足防爆等级要求Ex d ⅡA T1
生产调度
生产安全
“不可达”解决之道： 生产园区LTE一站部署，厂区全覆盖
数据中心
视频监控服务器 能源管理服务器
环境监控系统
S12800
GE eCNS230
监控中心
DBS3900
2400m
方案设计点
设计点一：选型LTE一站覆盖 采用LTE广覆盖 ✓ LTE一站覆盖厂区6Km2 ✓ LTE覆盖范围内，实测最大上行速率
5
位置跟踪，安全生产
紧急集合
酸碱废气 泄漏！
挑战③ 安全威胁，事故频发 厂区人员分散，突发紧急情况，现场 应急召集难 高温作业、高空作业或搬运重物、毒 气区作业区危险源多
Content
1 工业生产互联挑战 2 无线工厂解决方案 3 方案效果
6
生产监控
生产调度
生产安全
不可达：高温腐蚀环境，数据有线采集难
•与上游供应链工厂互联，与 下游客户工厂需求互联，形 成虚拟工厂 •虚拟工厂级生产精细化管控
厂区全工艺流程贯通， 现场生产互联需求多（以钢铁厂为例）
预留用地
①环境监测视频监控 ②环境监测数据回送
③车间作业调度 ④生产决策管理
⑤车间作业调度
⑤
⑥
⑥生产决策管理
4
生产互联要求高，现场信息互动挑战多
无线感知，实时监控
可视调度，精细管控
地 下 车 间
挑战① 监控点多，环境复杂
酸液、高温恶劣环境点采集不到 酸轧、连退等各工序点大量采集 浓度、温度等多点采集布线难 5～10m2厂区范围全采集监控
挑战② 语音调度，信息不畅
地上地下10～30米调度得到 现场反馈不直观、不准确 指令滞后，现场变化处理不及时 指令与生产信息分离，执行困难
30Mbps，最大下行速率50Mbps ✓ 网元少，部署简单、易维护 不采用WIFI覆盖 ✓ 若采用WIFI完成厂区覆盖，需部署
热点数不低于30个 ✓ WIFI覆盖无法承载集群调度业务，
需另外新建集群调度系统
2400m 8
生产监控
生产调度
生产安全
匹配车间恶劣环境，部分区域隔爆设计
数据中心
环境监控系统
生产车间
耐腐蚀线缆覆盖500m， 耐高温光缆最高温度范 围是-60℃—85℃，采 集点难覆盖
环境监控系统
摄像头
温度 CO浓度
园区骨干网
新增监控点， 线缆无法部署
高温、酸性气体区域 线路易老化、易腐蚀
能源供给设备
炉内温度：1000~2000℃ 炉壁厚度：500mm 炉周温度：100 ℃+
Baidu Nhomakorabea1400m
7
生产监控
报警器（主/备）
CPE终端
防爆风机
隔爆腔
P1 -220V DC，40W， 442*220*44.45mm
P-24V DC，<30W， 240*200*60mm
1口，CPE 外接天线
隔离栅 139*38*33
电源模块（主/备） 245*155*60
AC220V 电源线
RTU
产品执行标准：Q/HHTZH004.2 阻燃耐火特性试验执行标准：GB12666-90 最高工作温度：180℃
智慧价值链 连接工厂、人、机器和产品 --IDC 工业化创造了无数的机器、设施和系统网络。工业互联网，是
指让这些机器和先进的传感器、控制和软件应用相连接，以提高生 产效率、减少资源消耗。
2
机器互联
员工互联
生产互联
生产互联升级革新，致力中国高强汽车板钢（以钢铁厂为例）
近景：技术升级，生产1200Mpa高强汽车板钢