焦爐排產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)探析
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摘要：國內(nèi)很多焦爐作業(yè)計劃還停留在人工編制的水平上，焦爐設備的裝煤、平煤和推焦等生產(chǎn)設備數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集、記錄和統(tǒng)計報表等基本由人工完成，人為因素多，導致在數(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。通過研究焦爐生產(chǎn)工藝流程，針對某焦炭企業(yè)新建設的焦炭生產(chǎn)線設計了自動化焦爐作業(yè)計劃系統(tǒng)，并已投入了應用。應用結(jié)果表明：該系統(tǒng)保證了焦爐生產(chǎn)的穩(wěn)定進行，降低了工人的勞動強度，對其他企業(yè)的管理創(chuàng)新也有一定借鑒意義。
關(guān)鍵詞：煉焦工藝；排產(chǎn)計劃；管理系統(tǒng)
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)很多焦爐作業(yè)計劃的編制還停留在人工編制的水平上，焦爐設備的裝煤、平煤和推焦等生產(chǎn)設備數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集、記錄和統(tǒng)計報表等基本由人工完成，人為因素多，導致在數(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，嚴重阻礙了企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。所以，實現(xiàn)焦爐作業(yè)計劃的科學合理和自動編制，并能對作業(yè)計劃及時修正，成為有效提高焦炭產(chǎn)量、保證焦炭品質(zhì)的關(guān)鍵之一，對于企業(yè)競爭力的增強也具有重要意義。本文針對某焦炭企業(yè)新建的焦爐生產(chǎn)線設計了自動化焦爐排產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)，并投入了應用，保證了焦爐生產(chǎn)的穩(wěn)定，降低了工人的勞動強度。
1煉焦工藝簡介
煉焦是指煤在焦爐設備的炭化室內(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)的焦爐設備每孔炭化室都應該按一定的時間周期進行煤的干餾煉焦和出爐等操作，由于焦爐設備只能逐孔地進行推焦、攔焦、裝煤和熄焦等工藝動作，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劃。
1．1基本工藝過程
各爐室裝煤后開始煉焦，達到標準后，爐口門打開，推焦車將焦炭推出，導焦車即攔焦車開始工作，導入焦罐進行熄焦，同時該爐號推焦車收回，爐門關(guān)閉后又開始裝煤、平煤、煉焦。此次項目未明確檢修時間，實際檢修根據(jù)具體生產(chǎn)情況穿插進行。
1．2推焦計劃概念解釋
（1）炭化室號（爐號）：炭化室編號，依據(jù)編號進行排序。（2）爐孔數(shù)：焦爐炭化室總數(shù)。（3）推焦串序：正常生產(chǎn)時的推焦、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，再推其后第五個炭化室；2表示推完一個串序后，再推時，從上次串序號后兩個炭化室推起。下面以130爐5－2串序舉例：161116…121126381318…1231285101520…125130271217…122127491419…1241299－2串序、2－1串序的計算邏輯與此類似。（4）周轉(zhuǎn)時間：同一個炭化室相鄰兩次推焦時間間隔，本爐計劃推焦時間＝上次裝煤時間＋周轉(zhuǎn)時間。（5）結(jié)焦時間：炭化室高溫干餾時間，等于推焦時間與裝煤時間之差。（6）操作時間：連續(xù)兩爐推焦的間隔時間。
2焦爐排產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)架構(gòu)設計
本文研究的焦爐排產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)架構(gòu)分為三層，即顯示層、服務層和數(shù)據(jù)庫層。顯示層主要完成生產(chǎn)計劃管理和附屬數(shù)據(jù)維護，顯示層部分功能通過Socket與服務層通訊交互指令等；服務層負責與OPC服務通訊，即下發(fā)和采集數(shù)據(jù)，開發(fā)成Windows服務進程；數(shù)據(jù)庫層為MySQL。顯示層、服務層都可直接讀寫數(shù)據(jù)庫。整個系統(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)焦爐煉焦生產(chǎn)的具體工藝過程自動編制焦爐排產(chǎn)計劃表，因為每座焦爐的炭化室數(shù)量、推焦順序、結(jié)焦時間等因素不同，所以排產(chǎn)計劃的編制非常復雜和繁瑣。本文將優(yōu)化調(diào)度的思想與焦爐的生產(chǎn)工藝相結(jié)合，針對焦炭企業(yè)的煉焦生產(chǎn)過程，提出了相應的焦爐排產(chǎn)計劃的編制方法，從而實現(xiàn)了作業(yè)計劃的自動編制。系統(tǒng)按照排產(chǎn)計劃向四大車（推焦車、裝煤車、導焦車和熄焦車）發(fā)送指令，指揮和控制裝煤車、推焦車、熄焦車等設備的運行和操作。并且，實時采集四大車等設備的狀態(tài)和動作信息并進行存儲，為后期整理、打印各種生產(chǎn)信息報表等奠定基礎，系統(tǒng)的整體邏輯架構(gòu)如圖1所示。
3系統(tǒng)功能實現(xiàn)
3．1系統(tǒng)管理
系統(tǒng)管理包括用戶管理和日志管理。用戶管理對系統(tǒng)用戶的賬戶名稱、密碼、真實姓名等信息進行維護，且用戶密碼采用密文存儲。日志管理是指系統(tǒng)自動記錄用戶的所有針對軟件的操作痕跡，包括登錄、打開頁面、點擊按鈕等行為，并提供日志的查詢功能。日志設置保留期限，超過期限系統(tǒng)自動進行清理。
3．2基礎參數(shù)設置
基礎參數(shù)設置主要包括以下方面的內(nèi)容：（1）爐區(qū)信息維護：提供對爐區(qū)信息的增刪改查功能，信息內(nèi)容包括：爐區(qū)編號、爐區(qū)名稱、串序、通信地址、端口號等；提供對爐孔信息的增刪改查功能，內(nèi)容包括序號、爐號、工藝序號等；提供爐區(qū)與爐號的對應關(guān)系編輯功能。（2）推焦車信息維護：即維護推焦車主數(shù)據(jù)，包括推焦車編碼、名稱、通信地址等。（3）班組信息維護：提供對班組信息的增刪改查功能，內(nèi)容包括班組名稱、開始時間、結(jié)束時間。
3．3工藝參數(shù)設置
工藝參數(shù)設置包括以下方面的內(nèi)容：（1）周轉(zhuǎn)參數(shù)：提供周轉(zhuǎn)時間、推焦間隔時間設置功能，參數(shù)與爐區(qū)綁定。（2）排程參數(shù)：提供一個焦爐產(chǎn)線可同時編制的計劃數(shù)，以及可按間隔時間、周轉(zhuǎn)時間和手動生成等方式生成排產(chǎn)計劃的設置功能，所有參數(shù)可與爐區(qū)綁定。
3．4生產(chǎn)計劃
生產(chǎn)計劃的生成有自動生成和手工編制兩種方式，可在排程參數(shù)中進行配置。自動生成是基于軟件排程算法，按照生產(chǎn)日歷、排程參數(shù)設置、爐區(qū)及爐孔信息（基礎配置）及當前狀態(tài)（數(shù)據(jù)采集）、串序規(guī)則，周期性地自動生成生產(chǎn)計劃。對于自動生成的計劃，在計劃經(jīng)確認后，系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)配置，自動逐條下發(fā)或批量下達到PLC中。在下達到PLC之前，可再編輯計劃。修改選中計劃的生產(chǎn)時間之后，系統(tǒng)按照排程參數(shù)等基礎配置信息自動更新后續(xù)計劃。具有記錄查詢功能，提供按日期時間、班組、爐區(qū)等查詢條件，可對歷史數(shù)據(jù)進行查詢，并支持Excel格式的導出功能。
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)實時通信數(shù)據(jù)，動態(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、文字進行顯示。3．6報警管理（1）報警參數(shù)配置：針對網(wǎng)絡通信的各數(shù)據(jù)節(jié)點，可設置上下限值，并可設置不同數(shù)據(jù)節(jié)點報警所通知的用戶。（2）自動報警：系統(tǒng)支持以界面元素閃爍的形式報警，也提供自動發(fā)送短信的方式進行報警。
3．7統(tǒng)計分析
系統(tǒng)提供多種維度的統(tǒng)計方式，以及表格、餅圖、柱形圖、曲線圖等展現(xiàn)方式。（1）按時間周期統(tǒng)計：系統(tǒng)可按日期、時間統(tǒng)計各爐區(qū)的生產(chǎn)情況，統(tǒng)計結(jié)果以表格形式展現(xiàn)。統(tǒng)計的數(shù)據(jù)項包括焦爐數(shù)、計劃推焦爐數(shù)、實際推焦爐數(shù)、平均結(jié)焦時間、最大推焦電流、最小推焦電流、平均推焦電流、計劃系數(shù)K1、執(zhí)行系數(shù)K2和總系數(shù)K3。統(tǒng)計結(jié)果支持Excel導出功能。（2）按爐區(qū)統(tǒng)計：用戶選擇日期區(qū)間和爐區(qū)以及統(tǒng)計對象，系統(tǒng)可統(tǒng)計該爐區(qū)在不同日期的生產(chǎn)情況，統(tǒng)計結(jié)果以表格形式展現(xiàn)，并提供柱形圖對比功能。統(tǒng)計對象包括焦爐數(shù)、計劃推焦爐數(shù)、實際推焦爐數(shù)、平均結(jié)焦時間、最大推焦電流、最小推焦電流、平均推焦電流、計劃系數(shù)K1、執(zhí)行系數(shù)K2和總系數(shù)K3。統(tǒng)計結(jié)果支持Excel格式的導出功能。
4結(jié)束語
基于系統(tǒng)編制的作業(yè)計劃表，能夠及時準確地指導焦爐現(xiàn)場操作人員的工作。該系統(tǒng)使焦化生產(chǎn)管理進一步規(guī)范化和科學化，對于提高焦炭質(zhì)量、節(jié)約成本等都起到了良好的監(jiān)督和促進作用。
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作者:郭志剛 單位:太原重工股份有限公司技術(shù)中心