坯料數據自動導入系統開發

王涌鑫 石鵬超 張同 姜保林 陳建

關鍵詞：坯料數據；數據導入；任務單

1系統現狀

1.1自動導入系統開發前的工作狀態

4300產線加熱爐裝鋼工序核對完原料二級系統傳輸的坯料爐號及規格等數據信息后，CS1操作崗位通過人工向加熱爐裝鋼二級系統錄入該坯料的數據信息，與原料二級系統信息進行匹配，并獲取坯料位置信息后，將坯料爐號、規格、溫度、位置等信息通過加熱爐裝鋼二級系統導人加熱爐裝鋼一級系統．CS1操作崗位將坯料裝入加熱爐內，并操作加熱爐裝鋼一級系統將坯料數據信息向加熱爐二級系統傳輸，此時坯料爐內跟蹤及模型計算系統開始運行。整個過程構成了坯料跟蹤系統。

坯料人爐前，CS1操作崗位需要將坯料的基本數據（包括坯料的澆鑄爐號、規格尺寸、人爐溫度、理論重量、裝爐道次等信息）錄入系統內，使一級系統和二級系統數據互通。人工確認數據錄入無誤后方可進行裝鋼操作，所有數據的導人全靠人工進行手工錄入，操作極其煩瑣，而且坯料數據的錄入過程極易出錯。

按照現在的生產節奏，每小日寸裝入坯料20塊左右，每塊坯料需要錄入的數據信息有22個字符，即每天需要人工錄入坯料數據信息將近10560個字符。操作工任務多而雜，在對坯料數據信息進行核對和錄入的同時，還需要操作其他裝鋼步驟的輔助設備設施（如垛板臺、裝鋼輸送輥道、裝鋼機、步進梁、人爐爐門等）。

對坯料數據的人工錄入無法確保不會出現錯誤，人員多了又會增加人工成本。

1.2坯料數據導入錯誤的影響

坯料人爐后，加熱爐二級系統接收到加熱爐裝鋼一級系統鋼坯坯料基本數據信息。生產數據庫PDI中數據與加熱爐二級系統獲取的坯料數據進行匹配后，PDI數據即可用于坯料溫度計算，按照系統模型計算公式可以得到坯料在爐內各燃燒段的模型溫度（通過黑匣子實驗數據統計分析，只要加熱爐裝鋼二級系統數據錄入準確，坯料模型溫度與坯料實際溫度基本相同）。軋機二級系統根據加熱爐二級系統計算的模型溫度進行軋制規程計算后繼續生產。

CS1操作崗位若將錯誤的坯料數據錄入加熱爐裝鋼二級系統內，傳輸到加熱爐二級系統的錯誤坯料數據信息會造成兩種可能：一是無法正常獲取數據庫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據庫PDI中其他坯料信息進行了匹配，導致坯料模型溫度與坯料實際溫度不對應，坯料模型溫度錯誤。軋機二級系統接收到加熱爐二級傳輸的錯誤模型溫度數據和錯誤的坯料數據信息，計算出的軋制規程也將造成不同程度的偏差，生產出與生產任務單不相符的成品鋼板，甚至會造成較大的生產事故。

綜上所述，CSI操作崗位對坯料數據的錄人工作不僅是作為原料準備和坯料數據跟蹤的開始，也會對整個生產過程及產品質量間接地造成影響，錯誤數據的錄入有時甚至會沖擊到三級生產系統的穩定運行。所以，為了達到坯料數據的錄人工作操作簡便、操作工勞動強度降低，同日寸可以有效地降低數據錄入出錯的目的，通過技術手段對坯料數據錄入進行技術革新勢在必行。

2坯料數據自動導入系統開發

2.1系統網絡基本介紹

圖1描述了任務單坯料數據生成及傳輸的網絡配置情況。生產調度室進行排產，生成生產任務單，通過OA系統發送至CS1操作崗位的OA計算機，人工轉換文件格式至文本格式（txt），再發送至加熱爐裝鋼二級系統計算機上。此時，CS1操作崗位只需應用優化后的程序在加熱爐裝鋼二級系統計算機上操作鼠標，在任務單中的坯料數據列表中選擇需要裝鋼人爐的坯料數據，即可完成裝鋼數據的核對和錄人工作。

2.2坯料導入系統功能開發

使用西門子WinCC畫面組態軟件，使用其自帶的C語言腳本功能在裝鋼操作計算機中制作“1號操作臺人爐鋼坯數據輸入系統”小程序。

任務單列表選取坯料數據錄入操作與原程序的純人工數據錄入相比，具有以下九大優勢功能。

2.2.1生成任務單文本格式數據生成功能

CSI操作崗位接收到調度室OA計算機傳輸的生產任務單文件，通過將任務單文件轉換格式到文本格式（txt），CS1操作崗位加熱爐裝鋼二級系統通過獲取txt文件數據，在熱爐裝鋼二級系統運行的“1號操作臺人爐鋼坯數據輸入系統”小程序可以直接運行提取操作，從而實現生產任務單文本格式數據生成功能。生產任務單數據和生成的文本格式文件可以通過計算機系統內Microsoft Excel程序進行讀取。

生產任務單是生產調度系統根據合同計劃和坯料澆鑄周期進行安排的，程序直接讀取生產任務單數據，數據來源方便、及時、穩定且可靠。

2.2.2生產任務單鋼坯塊數自動獲取識別功能

通過生產任務單轉換的文本格式（txt）數據，文件復制到指定的文件夾目錄下后，“1號操作臺人爐鋼坯數據輸入系統”小程序可自動獲取任務單（txt）文件數據信息，操作小程序界面上的“鋼坯塊數”按鈕后界面中“數據調入”按鈕被激活，并會彈出對話框顯示該頁任務單的實際導人塊數，后面的數列中“數據調入”按鈕不會被激活。

2.2.3生產任務單數據讀取功能

可以直接操作鼠標按鈕，將OA發送過來的生產任務單中坯料數據讀取到“1號操作臺人爐鋼坯數據輸入系統”小程序操作界面上，降低了操作工的勞動強度，避免數據錄入錯誤。操作工只需對讀取激活的數據在裝鋼前進行核對，發現問題及時修正。

2.2.4數據暫存重復讀取功能

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

根據實際生產經常進行動態調整的特點，生產任務單的順序需要根據實際的生產節奏和合同計劃的緊急程度進行動態的順序調整和新計劃坯料數據的插入操作。例如，在即將人爐的15#坯料數據前進行計劃調整，臨時插入3塊新的坯料數據信息，只需人工將15#～17#坯料數據信息修改為臨時插入的3塊鋼坯數據信息，此時原15#～17#的坯料數據信息在程序后臺暫存，臨時插入3塊坯料人爐后，原15#～17#的坯料數據信息可順序讀取操作，任務單順序信息按照原有計劃排序進行自動刷新，恢復到正常計劃任務單的裝鋼順序。

2.2.5裝鋼道次自動識別排序功能

按照生產任務單的順序，坯料進入加熱爐按照1道步進梁、2道步進梁、3道步進梁、4道步進梁的順序循環裝入，程序設計可以根據l道步進梁～4道步進梁的順序進行自動循環計算，無須人工干預道次順序。對于裝鋼道次臨日寸調整的情況，可以人工進行修改，系統會自動按照更改后的道次順序進行計算調整后重新排序循環，修改靈活，不會發生坯料順序混亂情況。

2.2.6有效降低數據出錯率

通過生產任務單轉換生成文本數據文件，格式固定、數據信息來源可靠準確、人為干預少，出錯率低；數據導人通過鼠標一鍵即可完成，沒有其他多余操作，有效避免了手工信息錄入出錯的現象，確保加熱爐坯料二級模型溫度的準確計算和軋機二級軋制規程的正常調整。

2.2.7精簡操作程序，降低勞動強度

每塊待裝鋼的坯料都需要對爐號、溫度、重量、寬度、道次等相關數據信息進行人工核對并錄入系統內，完成原料一級與加熱二級的通信，每塊坯料需要錄入的數據信息有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據信息。若完全靠人工對如此龐大的信息進行錄入，不可避免地會出現錯誤的情況，通過對操作小程序的優化，簡化了操作流程，減少了人工數據信息的錄入環節，不僅有效避免了出錯概率，也大大降低了勞動強度，提高了裝鋼操作的效率。

2.2.8功能拓展性強

與操作系統關聯，利用西門子WinCC組態軟件進行程序編寫，同時可以利用語言程序強大的拓展功能，預留出小程序的拓展接口，可以根據實際需要在現有程序的基礎上增加各種所需的操作指令，利用低成本實現高成效。

2.2.9自主開發，降低成本

操作系統的原設計安裝廠家對自動信息數據錄入的功能進行優化給的報價約150萬元，其中包括硬件設備的采購和施工費用-1臺工控機，光纖及敷設施工；軟件方面需要對操作程序進行完善，創建新的數據庫程序等。

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

此項目自主創新，節省了硬件改造和軟件制作的相關費用，幾乎零成本實現坯料數據信息的一鍵錄入功能，為公司節省了百余萬元的自動化改造成本。

3使用前的準備工作

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

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

（3）生產任務單的數據信息經文件格式轉換后以字符的形式存儲在文本文件中[3]。每一塊坯料的數據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、規格尺寸信息、重量信息（坯料爐號10位字符、坯料規格尺寸4位字符、坯料重量5位字符）。字符排序若產生位數不足的情況，系統會自動用空格補齊；第二塊坯料的數據信息從第20個字符開始記錄，依此類推。

4結束語

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