焦?fàn)t排產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)研究與開發(fā)*

郭志剛

(太原重工股份有限公司 技術(shù)中心，山西 太原 030024)

0 引言

焦炭是冶金產(chǎn)業(yè)很重要的原料，而焦炭品質(zhì)的好壞直接影響到冶金產(chǎn)品的質(zhì)量，焦炭的生產(chǎn)作為冶煉生產(chǎn)過程的重要一環(huán)，一直以來都受到了國內(nèi)外冶煉企業(yè)的普遍重視。由于國內(nèi)很多焦?fàn)t作業(yè)計(jì)劃的編制還停留在人工編制的水平上，焦?fàn)t設(shè)備的裝煤、平煤和推焦等生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集、記錄和統(tǒng)計(jì)報(bào)表等基本由人工完成，人為因素多，導(dǎo)致在數(shù)據(jù)可靠性、數(shù)據(jù)保存和數(shù)據(jù)查閱等方面存在諸多問題。由于這些問題的存在，嚴(yán)重阻礙了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。所以，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t作業(yè)計(jì)劃的科學(xué)合理和自動(dòng)編制，并能對(duì)作業(yè)計(jì)劃及時(shí)修正，成為有效提高焦炭產(chǎn)量、保證焦炭品質(zhì)的關(guān)鍵之一，對(duì)于企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的增強(qiáng)也具有重要意義。

本文針對(duì)某焦炭企業(yè)新建的焦?fàn)t生產(chǎn)線設(shè)計(jì)了自動(dòng)化焦?fàn)t排產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)，并投入了應(yīng)用，保證了焦?fàn)t生產(chǎn)的穩(wěn)定，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 煉焦工藝簡(jiǎn)介

煉焦是指煤在焦?fàn)t設(shè)備的炭化室內(nèi)高溫干餾形成焦炭的過程，煉焦的工藝過程主要分為裝煤、平煤、推焦、熄焦等。正常生產(chǎn)的焦?fàn)t設(shè)備每孔炭化室都應(yīng)該按一定的時(shí)間周期進(jìn)行煤的干餾煉焦和出爐等操作，由于焦?fàn)t設(shè)備只能逐孔地進(jìn)行推焦、攔焦、裝煤和熄焦等工藝動(dòng)作，因此必須依據(jù)一定的推焦、裝煤等順序制定合理的推焦計(jì)劃。

1.1 基本工藝過程

各爐室裝煤后開始煉焦，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，爐口門打開，推焦車將焦炭推出，導(dǎo)焦車即攔焦車開始工作，導(dǎo)入焦罐進(jìn)行熄焦，同時(shí)該爐號(hào)推焦車收回，爐門關(guān)閉后又開始裝煤、平煤、煉焦。此次項(xiàng)目未明確檢修時(shí)間，實(shí)際檢修根據(jù)具體生產(chǎn)情況穿插進(jìn)行。

1.2 推焦計(jì)劃概念解釋

(1)炭化室號(hào)(爐號(hào))：炭化室編號(hào)，依據(jù)編號(hào)進(jìn)行排序。

(2)爐孔數(shù)：焦?fàn)t炭化室總數(shù)。

(3)推焦串序：正常生產(chǎn)時(shí)的推焦、裝煤(包括平煤)順序。常用的串序有9-2串序、5-2串序、2-1串序。5-2串序中5表示推完一孔炭化室，再推其后第五個(gè)炭化室；2表示推完一個(gè)串序后，再推時(shí)，從上次串序號(hào)后兩個(gè)炭化室推起。下面以130爐5-2串序舉例：

9-2串序、2-1串序的計(jì)算邏輯與此類似。

(5)結(jié)焦時(shí)間：炭化室高溫干餾時(shí)間，等于推焦時(shí)間與裝煤時(shí)間之差。

(6)操作時(shí)間：連續(xù)兩爐推焦的間隔時(shí)間。

2 焦?fàn)t排產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本文研究的焦?fàn)t排產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)架構(gòu)分為三層，即顯示層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)庫層。顯示層主要完成生產(chǎn)計(jì)劃管理和附屬數(shù)據(jù)維護(hù)，顯示層部分功能通過Socket與服務(wù)層通訊交互指令等；服務(wù)層負(fù)責(zé)與OPC服務(wù)通訊，即下發(fā)和采集數(shù)據(jù)，開發(fā)成Windows服務(wù)進(jìn)程；數(shù)據(jù)庫層為MySQL。

顯示層、服務(wù)層都可直接讀寫數(shù)據(jù)庫。整個(gè)系統(tǒng)采用C#開發(fā)，采用了面向?qū)ο缶幊痰拈_發(fā)思想。根據(jù)焦?fàn)t煉焦生產(chǎn)的具體工藝過程自動(dòng)編制焦?fàn)t排產(chǎn)計(jì)劃表，因?yàn)槊孔範(fàn)t的炭化室數(shù)量、推焦順序、結(jié)焦時(shí)間等因素不同，所以排產(chǎn)計(jì)劃的編制非常復(fù)雜和繁瑣。本文將優(yōu)化調(diào)度的思想與焦?fàn)t的生產(chǎn)工藝相結(jié)合，針對(duì)焦炭企業(yè)的煉焦生產(chǎn)過程，提出了相應(yīng)的焦?fàn)t排產(chǎn)計(jì)劃的編制方法，從而實(shí)現(xiàn)了作業(yè)計(jì)劃的自動(dòng)編制。系統(tǒng)按照排產(chǎn)計(jì)劃向四大車(推焦車、裝煤車、導(dǎo)焦車和熄焦車)發(fā)送指令，指揮和控制裝煤車、推焦車、熄焦車等設(shè)備的運(yùn)行和操作。并且，實(shí)時(shí)采集四大車等設(shè)備的狀態(tài)和動(dòng)作信息并進(jìn)行存儲(chǔ)，為后期整理、打印各種生產(chǎn)信息報(bào)表等奠定基礎(chǔ)，系統(tǒng)的整體邏輯架構(gòu)如圖1所示。

圖1 焦?fàn)t排產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)整體邏輯架構(gòu)

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理包括用戶管理和日志管理。

用戶管理對(duì)系統(tǒng)用戶的賬戶名稱、密碼、真實(shí)姓名等信息進(jìn)行維護(hù)，且用戶密碼采用密文存儲(chǔ)。

日志管理是指系統(tǒng)自動(dòng)記錄用戶的所有針對(duì)軟件的操作痕跡，包括登錄、打開頁面、點(diǎn)擊按鈕等行為，并提供日志的查詢功能。日志設(shè)置保留期限，超過期限系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行清理。

3.2 基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置

基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置主要包括以下方面的內(nèi)容：

(1)爐區(qū)信息維護(hù)：提供對(duì)爐區(qū)信息的增刪改查功能，信息內(nèi)容包括：爐區(qū)編號(hào)、爐區(qū)名稱、串序、通信地址、端口號(hào)等；提供對(duì)爐孔信息的增刪改查功能，內(nèi)容包括序號(hào)、爐號(hào)、工藝序號(hào)等；提供爐區(qū)與爐號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系編輯功能。

(2)推焦車信息維護(hù)：即維護(hù)推焦車主數(shù)據(jù)，包括推焦車編碼、名稱、通信地址等。

(3)班組信息維護(hù)：提供對(duì)班組信息的增刪改查功能，內(nèi)容包括班組名稱、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間。

3.3 工藝參數(shù)設(shè)置

工藝參數(shù)設(shè)置包括以下方面的內(nèi)容：

(1)周轉(zhuǎn)參數(shù)：提供周轉(zhuǎn)時(shí)間、推焦間隔時(shí)間設(shè)置功能，參數(shù)與爐區(qū)綁定。

(2)排程參數(shù)：提供一個(gè)焦?fàn)t產(chǎn)線可同時(shí)編制的計(jì)劃數(shù)，以及可按間隔時(shí)間、周轉(zhuǎn)時(shí)間和手動(dòng)生成等方式生成排產(chǎn)計(jì)劃的設(shè)置功能，所有參數(shù)可與爐區(qū)綁定。

3.4 生產(chǎn)計(jì)劃

生產(chǎn)計(jì)劃的生成有自動(dòng)生成和手工編制兩種方式，可在排程參數(shù)中進(jìn)行配置。

自動(dòng)生成是基于軟件排程算法，按照生產(chǎn)日歷、排程參數(shù)設(shè)置、爐區(qū)及爐孔信息(基礎(chǔ)配置)及當(dāng)前狀態(tài)(數(shù)據(jù)采集)、串序規(guī)則，周期性地自動(dòng)生成生產(chǎn)計(jì)劃。對(duì)于自動(dòng)生成的計(jì)劃，在計(jì)劃經(jīng)確認(rèn)后，系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)配置，自動(dòng)逐條下發(fā)或批量下達(dá)到PLC中。

在下達(dá)到PLC之前，可再編輯計(jì)劃。修改選中計(jì)劃的生產(chǎn)時(shí)間之后，系統(tǒng)按照排程參數(shù)等基礎(chǔ)配置信息自動(dòng)更新后續(xù)計(jì)劃。

具有記錄查詢功能，提供按日期時(shí)間、班組、爐區(qū)等查詢條件，可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，并支持Excel格式的導(dǎo)出功能。

3.5 生產(chǎn)監(jiān)視

系統(tǒng)提供比較形象的爐區(qū)模擬圖，根據(jù)實(shí)時(shí)通信數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)顯示各爐孔結(jié)焦等生產(chǎn)情況，以直觀醒目的顏色、數(shù)字、文字進(jìn)行顯示。

3.6 報(bào)警管理

(1)報(bào)警參數(shù)配置：針對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的各數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，可設(shè)置上下限值，并可設(shè)置不同數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)報(bào)警所通知的用戶。

(2)自動(dòng)報(bào)警：系統(tǒng)支持以界面元素閃爍的形式報(bào)警，也提供自動(dòng)發(fā)送短信的方式進(jìn)行報(bào)警。

3.7 統(tǒng)計(jì)分析

系統(tǒng)提供多種維度的統(tǒng)計(jì)方式，以及表格、餅圖、柱形圖、曲線圖等展現(xiàn)方式。

(1)按時(shí)間周期統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)可按日期、時(shí)間統(tǒng)計(jì)各爐區(qū)的生產(chǎn)情況，統(tǒng)計(jì)結(jié)果以表格形式展現(xiàn)。統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)項(xiàng)包括焦?fàn)t數(shù)、計(jì)劃推焦?fàn)t數(shù)、實(shí)際推焦?fàn)t數(shù)、平均結(jié)焦時(shí)間、最大推焦電流、最小推焦電流、平均推焦電流、計(jì)劃系數(shù)K1、執(zhí)行系數(shù)K2和總系數(shù)K3。統(tǒng)計(jì)結(jié)果支持Excel導(dǎo)出功能。

(2)按爐區(qū)統(tǒng)計(jì)：用戶選擇日期區(qū)間和爐區(qū)以及統(tǒng)計(jì)對(duì)象，系統(tǒng)可統(tǒng)計(jì)該爐區(qū)在不同日期的生產(chǎn)情況，統(tǒng)計(jì)結(jié)果以表格形式展現(xiàn)，并提供柱形圖對(duì)比功能。統(tǒng)計(jì)對(duì)象包括焦?fàn)t數(shù)、計(jì)劃推焦?fàn)t數(shù)、實(shí)際推焦?fàn)t數(shù)、平均結(jié)焦時(shí)間、最大推焦電流、最小推焦電流、平均推焦電流、計(jì)劃系數(shù)K1、執(zhí)行系數(shù)K2和總系數(shù)K3。統(tǒng)計(jì)結(jié)果支持Excel格式的導(dǎo)出功能。

系統(tǒng)應(yīng)用效果如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)應(yīng)用示例

4 結(jié)束語

基于系統(tǒng)編制的作業(yè)計(jì)劃表，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地指導(dǎo)焦?fàn)t現(xiàn)場(chǎng)操作人員的工作。該系統(tǒng)使焦化生產(chǎn)管理進(jìn)一步規(guī)范化和科學(xué)化，對(duì)于提高焦炭質(zhì)量、節(jié)約成本等都起到了良好的監(jiān)督和促進(jìn)作用。