坯料數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入系統(tǒng)開發(fā)

王涌鑫 石鵬超 張同 姜保林 陳建

關(guān)鍵詞：坯料數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)導(dǎo)入；任務(wù)單

1系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1自動導(dǎo)入系統(tǒng)開發(fā)前的工作狀態(tài)

4300產(chǎn)線加熱爐裝鋼工序核對完原料二級系統(tǒng)傳輸?shù)呐髁蠣t號及規(guī)格等數(shù)據(jù)信息后，CS1操作崗位通過人工向加熱爐裝鋼二級系統(tǒng)錄入該坯料的數(shù)據(jù)信息，與原料二級系統(tǒng)信息進(jìn)行匹配，并獲取坯料位置信息后，將坯料爐號、規(guī)格、溫度、位置等信息通過加熱爐裝鋼二級系統(tǒng)導(dǎo)人加熱爐裝鋼一級系統(tǒng)．CS1操作崗位將坯料裝入加熱爐內(nèi)，并操作加熱爐裝鋼一級系統(tǒng)將坯料數(shù)據(jù)信息向加熱爐二級系統(tǒng)傳輸，此時坯料爐內(nèi)跟蹤及模型計算系統(tǒng)開始運行。整個過程構(gòu)成了坯料跟蹤系統(tǒng)。

坯料人爐前，CS1操作崗位需要將坯料的基本數(shù)據(jù)（包括坯料的澆鑄爐號、規(guī)格尺寸、人爐溫度、理論重量、裝爐道次等信息）錄入系統(tǒng)內(nèi)，使一級系統(tǒng)和二級系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通。人工確認(rèn)數(shù)據(jù)錄入無誤后方可進(jìn)行裝鋼操作，所有數(shù)據(jù)的導(dǎo)人全靠人工進(jìn)行手工錄入，操作極其煩瑣，而且坯料數(shù)據(jù)的錄入過程極易出錯。

按照現(xiàn)在的生產(chǎn)節(jié)奏，每小日寸裝入坯料20塊左右，每塊坯料需要錄入的數(shù)據(jù)信息有22個字符，即每天需要人工錄入坯料數(shù)據(jù)信息將近10560個字符。操作工任務(wù)多而雜，在對坯料數(shù)據(jù)信息進(jìn)行核對和錄入的同時，還需要操作其他裝鋼步驟的輔助設(shè)備設(shè)施（如垛板臺、裝鋼輸送輥道、裝鋼機(jī)、步進(jìn)梁、人爐爐門等）。

對坯料數(shù)據(jù)的人工錄入無法確保不會出現(xiàn)錯誤，人員多了又會增加人工成本。

1.2坯料數(shù)據(jù)導(dǎo)入錯誤的影響

坯料人爐后，加熱爐二級系統(tǒng)接收到加熱爐裝鋼一級系統(tǒng)鋼坯坯料基本數(shù)據(jù)信息。生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫PDI中數(shù)據(jù)與加熱爐二級系統(tǒng)獲取的坯料數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配后，PDI數(shù)據(jù)即可用于坯料溫度計算，按照系統(tǒng)模型計算公式可以得到坯料在爐內(nèi)各燃燒段的模型溫度（通過黑匣子實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，只要加熱爐裝鋼二級系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入準(zhǔn)確，坯料模型溫度與坯料實際溫度基本相同）。軋機(jī)二級系統(tǒng)根據(jù)加熱爐二級系統(tǒng)計算的模型溫度進(jìn)行軋制規(guī)程計算后繼續(xù)生產(chǎn)。

CS1操作崗位若將錯誤的坯料數(shù)據(jù)錄入加熱爐裝鋼二級系統(tǒng)內(nèi)，傳輸?shù)郊訜釥t二級系統(tǒng)的錯誤坯料數(shù)據(jù)信息會造成兩種可能：一是無法正常獲取數(shù)據(jù)庫PDI信息，造成坯料模型溫度信息缺失；二是錯誤信息正好與數(shù)據(jù)庫PDI中其他坯料信息進(jìn)行了匹配，導(dǎo)致坯料模型溫度與坯料實際溫度不對應(yīng)，坯料模型溫度錯誤。軋機(jī)二級系統(tǒng)接收到加熱爐二級傳輸?shù)腻e誤模型溫度數(shù)據(jù)和錯誤的坯料數(shù)據(jù)信息，計算出的軋制規(guī)程也將造成不同程度的偏差，生產(chǎn)出與生產(chǎn)任務(wù)單不相符的成品鋼板，甚至?xí)斐奢^大的生產(chǎn)事故。

綜上所述，CSI操作崗位對坯料數(shù)據(jù)的錄人工作不僅是作為原料準(zhǔn)備和坯料數(shù)據(jù)跟蹤的開始，也會對整個生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質(zhì)量間接地造成影響，錯誤數(shù)據(jù)的錄入有時甚至?xí)_擊到三級生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。所以，為了達(dá)到坯料數(shù)據(jù)的錄人工作操作簡便、操作工勞動強(qiáng)度降低，同日寸可以有效地降低數(shù)據(jù)錄入出錯的目的，通過技術(shù)手段對坯料數(shù)據(jù)錄入進(jìn)行技術(shù)革新勢在必行。

2坯料數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入系統(tǒng)開發(fā)

2.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基本介紹

圖1描述了任務(wù)單坯料數(shù)據(jù)生成及傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)配置情況。生產(chǎn)調(diào)度室進(jìn)行排產(chǎn)，生成生產(chǎn)任務(wù)單，通過OA系統(tǒng)發(fā)送至CS1操作崗位的OA計算機(jī)，人工轉(zhuǎn)換文件格式至文本格式（txt），再發(fā)送至加熱爐裝鋼二級系統(tǒng)計算機(jī)上。此時，CS1操作崗位只需應(yīng)用優(yōu)化后的程序在加熱爐裝鋼二級系統(tǒng)計算機(jī)上操作鼠標(biāo)，在任務(wù)單中的坯料數(shù)據(jù)列表中選擇需要裝鋼人爐的坯料數(shù)據(jù)，即可完成裝鋼數(shù)據(jù)的核對和錄人工作。

2.2坯料導(dǎo)入系統(tǒng)功能開發(fā)

使用西門子WinCC畫面組態(tài)軟件，使用其自帶的C語言腳本功能在裝鋼操作計算機(jī)中制作“1號操作臺人爐鋼坯數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)”小程序。

任務(wù)單列表選取坯料數(shù)據(jù)錄入操作與原程序的純?nèi)斯?shù)據(jù)錄入相比，具有以下九大優(yōu)勢功能。

2.2.1生成任務(wù)單文本格式數(shù)據(jù)生成功能

CSI操作崗位接收到調(diào)度室OA計算機(jī)傳輸?shù)纳a(chǎn)任務(wù)單文件，通過將任務(wù)單文件轉(zhuǎn)換格式到文本格式（txt），CS1操作崗位加熱爐裝鋼二級系統(tǒng)通過獲取txt文件數(shù)據(jù)，在熱爐裝鋼二級系統(tǒng)運行的“1號操作臺人爐鋼坯數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)”小程序可以直接運行提取操作，從而實現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)單文本格式數(shù)據(jù)生成功能。生產(chǎn)任務(wù)單數(shù)據(jù)和生成的文本格式文件可以通過計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)Microsoft Excel程序進(jìn)行讀取。

生產(chǎn)任務(wù)單是生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)合同計劃和坯料澆鑄周期進(jìn)行安排的，程序直接讀取生產(chǎn)任務(wù)單數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源方便、及時、穩(wěn)定且可靠。

2.2.2生產(chǎn)任務(wù)單鋼坯塊數(shù)自動獲取識別功能

通過生產(chǎn)任務(wù)單轉(zhuǎn)換的文本格式（txt）數(shù)據(jù)，文件復(fù)制到指定的文件夾目錄下后，“1號操作臺人爐鋼坯數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)”小程序可自動獲取任務(wù)單（txt）文件數(shù)據(jù)信息，操作小程序界面上的“鋼坯塊數(shù)”按鈕后界面中“數(shù)據(jù)調(diào)入”按鈕被激活，并會彈出對話框顯示該頁任務(wù)單的實際導(dǎo)人塊數(shù)，后面的數(shù)列中“數(shù)據(jù)調(diào)入”按鈕不會被激活。

2.2.3生產(chǎn)任務(wù)單數(shù)據(jù)讀取功能

可以直接操作鼠標(biāo)按鈕，將OA發(fā)送過來的生產(chǎn)任務(wù)單中坯料數(shù)據(jù)讀取到“1號操作臺人爐鋼坯數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)”小程序操作界面上，降低了操作工的勞動強(qiáng)度，避免數(shù)據(jù)錄入錯誤。操作工只需對讀取激活的數(shù)據(jù)在裝鋼前進(jìn)行核對，發(fā)現(xiàn)問題及時修正。

2.2.4數(shù)據(jù)暫存重復(fù)讀取功能

“1號操作臺入爐鋼坯數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)”小程序操作界面受到屏幕尺寸大小的限制，程序設(shè)計只能讀取20塊坯料的數(shù)據(jù)并在操作界面顯示。

根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)常進(jìn)行動態(tài)調(diào)整的特點，生產(chǎn)任務(wù)單的順序需要根據(jù)實際的生產(chǎn)節(jié)奏和合同計劃的緊急程度進(jìn)行動態(tài)的順序調(diào)整和新計劃坯料數(shù)據(jù)的插入操作。例如，在即將人爐的15#坯料數(shù)據(jù)前進(jìn)行計劃調(diào)整，臨時插入3塊新的坯料數(shù)據(jù)信息，只需人工將15#～17#坯料數(shù)據(jù)信息修改為臨時插入的3塊鋼坯數(shù)據(jù)信息，此時原15#～17#的坯料數(shù)據(jù)信息在程序后臺暫存，臨時插入3塊坯料人爐后，原15#～17#的坯料數(shù)據(jù)信息可順序讀取操作，任務(wù)單順序信息按照原有計劃排序進(jìn)行自動刷新，恢復(fù)到正常計劃任務(wù)單的裝鋼順序。

2.2.5裝鋼道次自動識別排序功能

按照生產(chǎn)任務(wù)單的順序，坯料進(jìn)入加熱爐按照1道步進(jìn)梁、2道步進(jìn)梁、3道步進(jìn)梁、4道步進(jìn)梁的順序循環(huán)裝入，程序設(shè)計可以根據(jù)l道步進(jìn)梁～4道步進(jìn)梁的順序進(jìn)行自動循環(huán)計算，無須人工干預(yù)道次順序。對于裝鋼道次臨日寸調(diào)整的情況，可以人工進(jìn)行修改，系統(tǒng)會自動按照更改后的道次順序進(jìn)行計算調(diào)整后重新排序循環(huán)，修改靈活，不會發(fā)生坯料順序混亂情況。

2.2.6有效降低數(shù)據(jù)出錯率

通過生產(chǎn)任務(wù)單轉(zhuǎn)換生成文本數(shù)據(jù)文件，格式固定、數(shù)據(jù)信息來源可靠準(zhǔn)確、人為干預(yù)少，出錯率低；數(shù)據(jù)導(dǎo)人通過鼠標(biāo)一鍵即可完成，沒有其他多余操作，有效避免了手工信息錄入出錯的現(xiàn)象，確保加熱爐坯料二級模型溫度的準(zhǔn)確計算和軋機(jī)二級軋制規(guī)程的正常調(diào)整。

2.2.7精簡操作程序，降低勞動強(qiáng)度

每塊待裝鋼的坯料都需要對爐號、溫度、重量、寬度、道次等相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行人工核對并錄入系統(tǒng)內(nèi)，完成原料一級與加熱二級的通信，每塊坯料需要錄入的數(shù)據(jù)信息有22個字符，按照每班平均坯料人爐150塊，需要錄入的字符將近3300個，每日共計需要錄入近萬個字符的數(shù)據(jù)信息。若完全靠人工對如此龐大的信息進(jìn)行錄入，不可避免地會出現(xiàn)錯誤的情況，通過對操作小程序的優(yōu)化，簡化了操作流程，減少了人工數(shù)據(jù)信息的錄入環(huán)節(jié)，不僅有效避免了出錯概率，也大大降低了勞動強(qiáng)度，提高了裝鋼操作的效率。

2.2.8功能拓展性強(qiáng)

與操作系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，利用西門子WinCC組態(tài)軟件進(jìn)行程序編寫，同時可以利用語言程序強(qiáng)大的拓展功能，預(yù)留出小程序的拓展接口，可以根據(jù)實際需要在現(xiàn)有程序的基礎(chǔ)上增加各種所需的操作指令，利用低成本實現(xiàn)高成效。

2.2.9自主開發(fā)，降低成本

操作系統(tǒng)的原設(shè)計安裝廠家對自動信息數(shù)據(jù)錄入的功能進(jìn)行優(yōu)化給的報價約150萬元，其中包括硬件設(shè)備的采購和施工費用-1臺工控機(jī)，光纖及敷設(shè)施工；軟件方面需要對操作程序進(jìn)行完善，創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)庫程序等。

通過對操作系統(tǒng)后臺程序的研究，硬件方面對裝鋼計算機(jī)增加1塊以太網(wǎng)卡（購置費用僅50元左右）；軟件的優(yōu)化還是通過使用西門子WinCC畫面組態(tài)軟件自帶的C語言腳本功能，利用C語言源代碼的編寫，優(yōu)化改造了裝鋼計算機(jī)操作功能，增加“1號操作臺人爐鋼坯數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)”小程序操作界面及數(shù)據(jù)信息自動獲取和一鍵錄入功能等[2]。

此項目自主創(chuàng)新，節(jié)省了硬件改造和軟件制作的相關(guān)費用，幾乎零成本實現(xiàn)坯料數(shù)據(jù)信息的一鍵錄入功能，為公司節(jié)省了百余萬元的自動化改造成本。

3使用前的準(zhǔn)備工作

（1）在CS1操作崗位OA計算機(jī)和裝鋼計算機(jī)上分別建立專用的文件夾，分別用于存儲生產(chǎn)任務(wù)單和轉(zhuǎn)化后的文本格式（．txt）數(shù)據(jù)文件。“1號操作臺人爐鋼坯數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)”小程序設(shè)定只能通過指定的存儲文件夾和特定格式的文件名（生產(chǎn)任務(wù)單編號和生產(chǎn)任務(wù)單文件名組成），才可以正確讀取數(shù)據(jù)。

（2）供“1號操作臺入爐鋼坯數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)”小程序讀取生產(chǎn)任務(wù)單的文件必須是文本格式（后綴名．txt）。

（3）生產(chǎn)任務(wù)單的數(shù)據(jù)信息經(jīng)文件格式轉(zhuǎn)換后以字符的形式存儲在文本文件中[3]。每一塊坯料的數(shù)據(jù)信息以流水號形式排列，占用19個字符，分別代表坯料的爐號信息、規(guī)格尺寸信息、重量信息（坯料爐號10位字符、坯料規(guī)格尺寸4位字符、坯料重量5位字符）。字符排序若產(chǎn)生位數(shù)不足的情況，系統(tǒng)會自動用空格補(bǔ)齊；第二塊坯料的數(shù)據(jù)信息從第20個字符開始記錄，依此類推。

4結(jié)束語

“1號操作臺入爐鋼坯數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)”小程序的設(shè)計，對原操作系統(tǒng)的程序和功能進(jìn)行100％保留，由此在新功能出現(xiàn)異常情況時可以及時更改操作程序恢復(fù)人工操作，不會對生產(chǎn)造成太大影響。此改造完全是基于工業(yè)自動化的開發(fā)理念進(jìn)行的，隨著信息的透明化，企業(yè)要從高效低成本和智能化尋求出路，工業(yè)自動化在制造業(yè)企業(yè)中起到至關(guān)重要的作用毋庸忽視，在提高企業(yè)形象和行業(yè)競爭力上同樣起到關(guān)鍵作用。