焦炉排产计划管理系统研究与开发*

郭志刚

(太原重工股份有限公司 技术中心，山西 太原 030024)

0 引言

焦炭是冶金产业很重要的原料，而焦炭品质的好坏直接影响到冶金产品的质量，焦炭的生产作为冶炼生产过程的重要一环，一直以来都受到了国内外冶炼企业的普遍重视。由于国内很多焦炉作业计划的编制还停留在人工编制的水平上，焦炉设备的装煤、平煤和推焦等生产设备数据以及生产过程数据的采集、记录和统计报表等基本由人工完成，人为因素多，导致在数据可靠性、数据保存和数据查阅等方面存在诸多问题。由于这些问题的存在，严重阻碍了企业经济效益的提升。所以，实现焦炉作业计划的科学合理和自动编制，并能对作业计划及时修正，成为有效提高焦炭产量、保证焦炭品质的关键之一，对于企业竞争力的增强也具有重要意义。

本文针对某焦炭企业新建的焦炉生产线设计了自动化焦炉排产计划管理系统，并投入了应用，保证了焦炉生产的稳定，降低了工人的劳动强度。

1 炼焦工艺简介

炼焦是指煤在焦炉设备的炭化室内高温干馏形成焦炭的过程，炼焦的工艺过程主要分为装煤、平煤、推焦、熄焦等。正常生产的焦炉设备每孔炭化室都应该按一定的时间周期进行煤的干馏炼焦和出炉等操作，由于焦炉设备只能逐孔地进行推焦、拦焦、装煤和熄焦等工艺动作，因此必须依据一定的推焦、装煤等顺序制定合理的推焦计划。

1.1 基本工艺过程

各炉室装煤后开始炼焦，达到标准后，炉口门打开，推焦车将焦炭推出，导焦车即拦焦车开始工作，导入焦罐进行熄焦，同时该炉号推焦车收回，炉门关闭后又开始装煤、平煤、炼焦。此次项目未明确检修时间，实际检修根据具体生产情况穿插进行。

1.2 推焦计划概念解释

(1)炭化室号(炉号)：炭化室编号，依据编号进行排序。

(2)炉孔数：焦炉炭化室总数。

(3)推焦串序：正常生产时的推焦、装煤(包括平煤)顺序。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，再推其后第五个炭化室；2表示推完一个串序后，再推时，从上次串序号后两个炭化室推起。下面以130炉5-2串序举例：

9-2串序、2-1串序的计算逻辑与此类似。

(5)结焦时间：炭化室高温干馏时间，等于推焦时间与装煤时间之差。

(6)操作时间：连续两炉推焦的间隔时间。

2 焦炉排产计划管理系统架构设计

本文研究的焦炉排产计划管理系统架构分为三层，即显示层、服务层和数据库层。显示层主要完成生产计划管理和附属数据维护，显示层部分功能通过Socket与服务层通讯交互指令等；服务层负责与OPC服务通讯，即下发和采集数据，开发成Windows服务进程；数据库层为MySQL。

显示层、服务层都可直接读写数据库。整个系统采用C#开发，采用了面向对象编程的开发思想。根据焦炉炼焦生产的具体工艺过程自动编制焦炉排产计划表，因为每座焦炉的炭化室数量、推焦顺序、结焦时间等因素不同，所以排产计划的编制非常复杂和繁琐。本文将优化调度的思想与焦炉的生产工艺相结合，针对焦炭企业的炼焦生产过程，提出了相应的焦炉排产计划的编制方法，从而实现了作业计划的自动编制。系统按照排产计划向四大车(推焦车、装煤车、导焦车和熄焦车)发送指令，指挥和控制装煤车、推焦车、熄焦车等设备的运行和操作。并且，实时采集四大车等设备的状态和动作信息并进行存储，为后期整理、打印各种生产信息报表等奠定基础，系统的整体逻辑架构如图1所示。

图1 焦炉排产计划管理系统整体逻辑架构

3 系统功能实现

3.1 系统管理

系统管理包括用户管理和日志管理。

用户管理对系统用户的账户名称、密码、真实姓名等信息进行维护，且用户密码采用密文存储。

日志管理是指系统自动记录用户的所有针对软件的操作痕迹，包括登录、打开页面、点击按钮等行为，并提供日志的查询功能。日志设置保留期限，超过期限系统自动进行清理。

3.2 基础参数设置

基础参数设置主要包括以下方面的内容：

(1)炉区信息维护：提供对炉区信息的增删改查功能，信息内容包括：炉区编号、炉区名称、串序、通信地址、端口号等；提供对炉孔信息的增删改查功能，内容包括序号、炉号、工艺序号等；提供炉区与炉号的对应关系编辑功能。

(2)推焦车信息维护：即维护推焦车主数据，包括推焦车编码、名称、通信地址等。

(3)班组信息维护：提供对班组信息的增删改查功能，内容包括班组名称、开始时间、结束时间。

3.3 工艺参数设置

工艺参数设置包括以下方面的内容：

(1)周转参数：提供周转时间、推焦间隔时间设置功能，参数与炉区绑定。

(2)排程参数：提供一个焦炉产线可同时编制的计划数，以及可按间隔时间、周转时间和手动生成等方式生成排产计划的设置功能，所有参数可与炉区绑定。

3.4 生产计划

生产计划的生成有自动生成和手工编制两种方式，可在排程参数中进行配置。

自动生成是基于软件排程算法，按照生产日历、排程参数设置、炉区及炉孔信息(基础配置)及当前状态(数据采集)、串序规则，周期性地自动生成生产计划。对于自动生成的计划，在计划经确认后，系统根据参数配置，自动逐条下发或批量下达到PLC中。

在下达到PLC之前，可再编辑计划。修改选中计划的生产时间之后，系统按照排程参数等基础配置信息自动更新后续计划。

具有记录查询功能，提供按日期时间、班组、炉区等查询条件，可对历史数据进行查询，并支持Excel格式的导出功能。

3.5 生产监视

系统提供比较形象的炉区模拟图，根据实时通信数据，动态显示各炉孔结焦等生产情况，以直观醒目的颜色、数字、文字进行显示。

3.6 报警管理

(1)报警参数配置：针对网络通信的各数据节点，可设置上下限值，并可设置不同数据节点报警所通知的用户。

(2)自动报警：系统支持以界面元素闪烁的形式报警，也提供自动发送短信的方式进行报警。

3.7 统计分析

系统提供多种维度的统计方式，以及表格、饼图、柱形图、曲线图等展现方式。

(1)按时间周期统计：系统可按日期、时间统计各炉区的生产情况，统计结果以表格形式展现。统计的数据项包括焦炉数、计划推焦炉数、实际推焦炉数、平均结焦时间、最大推焦电流、最小推焦电流、平均推焦电流、计划系数K1、执行系数K2和总系数K3。统计结果支持Excel导出功能。

(2)按炉区统计：用户选择日期区间和炉区以及统计对象，系统可统计该炉区在不同日期的生产情况，统计结果以表格形式展现，并提供柱形图对比功能。统计对象包括焦炉数、计划推焦炉数、实际推焦炉数、平均结焦时间、最大推焦电流、最小推焦电流、平均推焦电流、计划系数K1、执行系数K2和总系数K3。统计结果支持Excel格式的导出功能。

系统应用效果如图2所示。

图2 系统应用示例

4 结束语

基于系统编制的作业计划表，能够及时准确地指导焦炉现场操作人员的工作。该系统使焦化生产管理进一步规范化和科学化，对于提高焦炭质量、节约成本等都起到了良好的监督和促进作用。