完善設計方案選準工作目標
馬鋼港務原料總廠是馬鋼九十年代中期配合第一座2500立方米高爐建設的配套項目，地處長江之濱，占地面積約115萬平方米。由于當時設計不足，至2018年，現場設備分布較廣且散，現場視頻監控信號及控制信號的傳輸量巨大。再加之港務原料總廠現有19臺大型移動機以及6臺橋機都由崗位人員在本機操作。機上各類設備狀態信號、控制信號、視頻監控信號還未實現遠傳，通訊、傳輸、指揮、調度手段比較落后。
如何消除工況危險、解放生產苦力、改善生產環境、降低制造成本、提升勞動效率、優化生產流程？去年11月15日，馬鋼與中國聯通公司經過協議協商，達成合作共識，并簽訂了戰略合作協議，按照協議要求，雙方立即著手推進項目建設。
為把指揮樞紐系統建設指揮順暢、調度靈活、信息暢通、數據互通、平臺資源共享的網絡控制中心，雙方擬定的目標是:
一、中央控制室（集控中心）主要通過多路光纖與現場設備進行通訊，實現控制信號、視頻信號以及其他信號的傳輸；
二、實現現場各個站點間的通訊，需要將光纜敷設到各個信號點末梢；
三、考慮部分光纜內部線芯受損因發生故障后，由于無法確定光纜損壞點，大大增加故障排查難度和排查時間，不利于生產穩定順行的因素，迫切需要建設一套采用不同傳輸介質的通訊設施，作為光纜通訊外的備用方案；
圍繞三個切實可行的目標，他們充分考慮5G網絡在大帶寬、低時延、大連接數的優勢，在應用場景的選擇上重點關注一下機構方面，即在移動設備的控制信號上替代WiFi，克服WiFi容易受干擾、時延不穩定、性能受限等缺點；有高清攝像需求，部署有限線網絡路徑復雜、施工量大、維護成本高的場景；在需實現遠程操作或無人化操作的場景下，單路網絡不夠可靠，以5G網絡作為與有線網絡互備，確保網絡暢通，避免斷網時設備的失控。
緊貼生產實際拓寬設計思路
港務原料總廠雖然設備分布較廣而散，但設備都屬于大型化、現代化，無需整體更換，需要做細做實做優的是，必須緊貼生產實際，拓寬設計思路。為此工程技術人員本著節約、敬業、負責、高效的工作態度，扎根現場、服務現場，學習現場，從現場環境中求解最佳工藝設計答案，謀劃現場含量布局模式。最終完成各個信息點的監控視頻、3D點云數據、控制系統信號通過5G網絡向中控室匯聚。以5G網絡作為有線光纖網絡的備用，在主用網發生故障時可以自動切換到5G網絡。
此外，他們對已建成的5G網絡為基礎搭建技術平臺，利用匯聚與中控室的各視頻圖像、電氣信號、調度信息，開發網絡應用程序，實現在5G移動終端設備上實時查看大型設備如移動機、布料車、皮帶等的工作視頻、運行參數、狀態信息以及調度指令、工藝路徑、生產實績，提高生產、維護效率。
料廠5G應用數據流：現場設備經過運行商主干網再到馬鋼承載網，接入集控中心設備，通過二層VPN建立通訊鏈路，相當于直通（在同一個局域網內），解決工控設備沒有網關功能的局限，使數據安全得到保障。
科學有效實施 帶來一片商機
經過一年來的精心設計、不斷改進、適時完善、智慧碰撞，5G工藝技術應用在馬鋼現場生根開花，讓與鋼鐵行業首家簽約合作的中國聯通欣喜不一。如今，在現場外2區域可將A礦槽小車定位系統操作畫面以及現場視頻監控畫面傳送至中控遠端，具備遠程操作的條件。
實施的效果如下：
一、將設備操作轉移到中控室，實現了遠程操作；
二、將視頻圖像轉移到中控室，實現了遠程監控；
三、將有線和5G進行匯聚，實現了網絡的冗余備份；
四、使取消A礦槽現場操作崗位成為可能。
解決的痛點如下：
一、解決了車載攝像頭有線傳輸方式的線纜敷設和 Wi-Fi傳輸帶寬受限問題（采用固定攝像頭，只能從整體監控小車和皮帶，無法做到隨小車運動實時監視皮帶運行狀況）；
二、解決了PLC不具備網關功能無法在異構網中實現通訊問題。
而在水運區同樣取得了預期的效果，即：
港口區域目前通過5G傳輸已可以遠程連1#橋機PLC，信號穩定，具備將機上報警和故障信號通過5G發送給中控及工程師站條件。
實施的效果如下：
一、實現了遠程多個PLC系統單向數據傳輸；
二、實現了將橋機控制系統的報警和故障信號發送給中控。
解決的痛點如下:
解決了橋機操作工在發生電氣或設備故障時不能及時準確的將故障現象和故障信息傳達給點檢維護人員導致誤判和維護不及時的情況。
混勻區承接上述技術應用的好勢頭，也當仁不讓，體現出自身改進完善后的優勢，即：
混勻區域目前通過5G傳輸完成5#混勻取料機機上PLC（西門子S7-1500）與中控PLC（西門子S7-400）的數據通訊測試，5套監控畫面也已傳輸到中控。目前已經準備在5#混取上做遠程操控的條件。
實施的效果如下：
一、實現了現場PLC和中控PLC進行雙向遠程通訊；
二、將三維點云數據傳輸到中控室，實現了遠程建模運算；
三、使混勻區堆取料機實現無人化操作成為可能。
解決的痛點如下：
一、實測5G平均時延為17ms， Wi-Fi平均時延30ms以上，有效降低了Wi-Fi傳輸下PLC-PLC的時延；
二、解決了Wi-Fi傳輸下PLC-PLC的漫游丟包問題。
在整個應用拓展方面，現有模式得到大面積推廣：
各類礦槽17個，48臺小車；5個料棚，移動機13臺；1處塊礦烘干；1個固廢回收站；十多處轉運站；全覆蓋需16處基站。
在新模式探索上也喜見各類成效，以往皮帶機常見的驅動輥與運輸皮帶打滑摩擦，導致失火電動機等關鍵設備狀態無法實時監測、設備故障、急停等系統告警無法及時發現、皮帶跑偏，與鐵架摩擦導致失火，難以及時察覺、運料線長，傳統人工巡檢費時費力、人工巡檢標準難統一，質量難保證等問題統統得以化解。
經過運行監測、故障定位、健康評估、故障預測，實現減少停機次數，提升經濟效益、故障實時預測、減少運維成本、設備可視化管理，提升管理能效。
把握當下發展 拓展未來空間
后期5G網絡上傳輸數據量增大后，傳輸時延是否會有變化，還需要進一步驗證，更需把握當下發展。隨著5G產品的不斷豐富，馬鋼今后要在更多的應用場景選擇中展開更為豐富的想象空間，擴大應用面，讓5G技術應用成為馬鋼智慧制造的亮點，升級到滿足馬鋼工業現場與各類環境的工業級產品。
把握當下發展，要認識到5G通訊由于是通過聯通服務器進行傳輸，數據需要發送到廠外區域，數據安全能否得到保證，是后期需要關注的一個重點。通過邊緣計算能夠“就近”提供邊緣智能服務，滿足工業在敏捷聯接、實時業務、安全與隱私保護等方面的需求。在馬鋼網絡邊界部署MEC（邊緣計算網關），可提升數據回傳安全性及降低網絡傳輸時延。
把握當下發展，要將應用場景控制系統IP地址統一規劃，避免IP地址沖突，充分發揮5G設備的連接性能。可減少5G設備的部署數量，降低部署成本。把各種發現的問題處理好，把5G技術應用好，把求真務實的作風發揮好，馬鋼未來一定會在5G技術應用方面擁抱更多商機，拓展更大空間。
（章利軍 高瑩茹 楊軍）
