坯料数据自动导入系统开发

王涌鑫 石鹏超 张同 姜保林 陈建

关键词：坯料数据；数据导入；任务单

1系统现状

1.1自动导入系统开发前的工作状态

4300产线加热炉装钢工序核对完原料二级系统传输的坯料炉号及规格等数据信息后，CS1操作岗位通过人工向加热炉装钢二级系统录入该坯料的数据信息，与原料二级系统信息进行匹配，并获取坯料位置信息后，将坯料炉号、规格、温度、位置等信息通过加热炉装钢二级系统导人加热炉装钢一级系统．CS1操作岗位将坯料装入加热炉内，并操作加热炉装钢一级系统将坯料数据信息向加热炉二级系统传输，此时坯料炉内跟踪及模型计算系统开始运行。整个过程构成了坯料跟踪系统。

坯料人炉前，CS1操作岗位需要将坯料的基本数据（包括坯料的浇铸炉号、规格尺寸、人炉温度、理论重量、装炉道次等信息）录入系统内，使一级系统和二级系统数据互通。人工确认数据录入无误后方可进行装钢操作，所有数据的导人全靠人工进行手工录入，操作极其烦琐，而且坯料数据的录入过程极易出错。

按照现在的生产节奏，每小日寸装入坯料20块左右，每块坯料需要录入的数据信息有22个字符，即每天需要人工录入坯料数据信息将近10560个字符。操作工任务多而杂，在对坯料数据信息进行核对和录入的同时，还需要操作其他装钢步骤的辅助设备设施（如垛板台、装钢输送辊道、装钢机、步进梁、人炉炉门等）。

对坯料数据的人工录入无法确保不会出现错误，人员多了又会增加人工成本。

1.2坯料数据导入错误的影响

坯料人炉后，加热炉二级系统接收到加热炉装钢一级系统钢坯坯料基本数据信息。生产数据库PDI中数据与加热炉二级系统获取的坯料数据进行匹配后，PDI数据即可用于坯料温度计算，按照系统模型计算公式可以得到坯料在炉内各燃烧段的模型温度（通过黑匣子实验数据统计分析，只要加热炉装钢二级系统数据录入准确，坯料模型温度与坯料实际温度基本相同）。轧机二级系统根据加热炉二级系统计算的模型温度进行轧制规程计算后继续生产。

CS1操作岗位若将错误的坯料数据录入加热炉装钢二级系统内，传输到加热炉二级系统的错误坯料数据信息会造成两种可能：一是无法正常获取数据库PDI信息，造成坯料模型温度信息缺失；二是错误信息正好与数据库PDI中其他坯料信息进行了匹配，导致坯料模型温度与坯料实际温度不对应，坯料模型温度错误。轧机二级系统接收到加热炉二级传输的错误模型温度数据和错误的坯料数据信息，计算出的轧制规程也将造成不同程度的偏差，生产出与生产任务单不相符的成品钢板，甚至会造成较大的生产事故。

综上所述，CSI操作岗位对坯料数据的录人工作不仅是作为原料准备和坯料数据跟踪的开始，也会对整个生产过程及产品质量间接地造成影响，错误数据的录入有时甚至会冲击到三级生产系统的稳定运行。所以，为了达到坯料数据的录人工作操作简便、操作工劳动强度降低，同日寸可以有效地降低数据录入出错的目的，通过技术手段对坯料数据录入进行技术革新势在必行。

2坯料数据自动导入系统开发

2.1系统网络基本介绍

图1描述了任务单坯料数据生成及传输的网络配置情况。生产调度室进行排产，生成生产任务单，通过OA系统发送至CS1操作岗位的OA计算机，人工转换文件格式至文本格式（txt），再發送至加热炉装钢二级系统计算机上。此时，CS1操作岗位只需应用优化后的程序在加热炉装钢二级系统计算机上操作鼠标，在任务单中的坯料数据列表中选择需要装钢人炉的坯料数据，即可完成装钢数据的核对和录人工作。

2.2坯料导入系统功能开发

使用西门子WinCC画面组态软件，使用其自带的C语言脚本功能在装钢操作计算机中制作“1号操作台人炉钢坯数据输入系统”小程序。

任务单列表选取坯料数据录入操作与原程序的纯人工数据录入相比，具有以下九大优势功能。

2.2.1生成任务单文本格式数据生成功能

CSI操作岗位接收到调度室OA计算机传输的生产任务单文件，通过将任务单文件转换格式到文本格式（txt），CS1操作岗位加热炉装钢二级系统通过获取txt文件数据，在热炉装钢二级系统运行的“1号操作台人炉钢坯数据输入系统”小程序可以直接运行提取操作，从而实现生产任务单文本格式数据生成功能。生产任务单数据和生成的文本格式文件可以通过计算机系统内Microsoft Excel程序进行读取。

生产任务单是生产调度系统根据合同计划和坯料浇铸周期进行安排的，程序直接读取生产任务单数据，数据来源方便、及时、稳定且可靠。

2.2.2生产任务单钢坯块数自动获取识别功能

通过生产任务单转换的文本格式（txt）数据，文件复制到指定的文件夹目录下后，“1号操作台人炉钢坯数据输入系统”小程序可自动获取任务单（txt）文件数据信息，操作小程序界面上的“钢坯块数”按钮后界面中“数据调入”按钮被激活，并会弹出对话框显示该页任务单的实际导人块数，后面的数列中“数据调入”按钮不会被激活。

2.2.3生产任务单数据读取功能

可以直接操作鼠标按钮，将OA发送过来的生产任务单中坯料数据读取到“1号操作台人炉钢坯数据输入系统”小程序操作界面上，降低了操作工的劳动强度，避免数据录入错误。操作工只需对读取激活的数据在装钢前进行核对，发现问题及时修正。

2.2.4数据暂存重复读取功能

“1号操作台入炉钢坯数据输入系统”小程序操作界面受到屏幕尺寸大小的限制，程序设计只能读取20块坯料的数据并在操作界面显示。

根据实际生产经常进行动态调整的特点，生产任务单的顺序需要根据实际的生产节奏和合同计划的紧急程度进行动态的顺序调整和新计划坯料数据的插入操作。例如，在即将人炉的15#坯料数据前进行计划调整，临时插入3块新的坯料数据信息，只需人工将15#～17#坯料数据信息修改为临时插入的3块钢坯数据信息，此时原15#～17#的坯料数据信息在程序后台暂存，临时插入3块坯料人炉后，原15#～17#的坯料数据信息可顺序读取操作，任务单顺序信息按照原有计划排序进行自动刷新，恢复到正常计划任务单的装钢顺序。

2.2.5装钢道次自动识别排序功能

按照生产任务单的顺序，坯料进入加热炉按照1道步进梁、2道步进梁、3道步进梁、4道步进梁的顺序循环装入，程序设计可以根据l道步进梁～4道步进梁的顺序进行自动循环计算，无须人工干预道次顺序。对于装钢道次临日寸调整的情况，可以人工进行修改，系统会自动按照更改后的道次顺序进行计算调整后重新排序循环，修改灵活，不会发生坯料顺序混乱情况。

2.2.6有效降低数据出错率

通过生产任务单转换生成文本数据文件，格式固定、数据信息来源可靠准确、人为干预少，出错率低；数据导人通过鼠标一键即可完成，没有其他多余操作，有效避免了手工信息录入出错的现象，确保加热炉坯料二级模型温度的准确计算和轧机二级轧制规程的正常调整。

2.2.7精简操作程序，降低劳动强度

每块待装钢的坯料都需要对炉号、温度、重量、宽度、道次等相关数据信息进行人工核对并录入系统内，完成原料一级与加热二级的通信，每块坯料需要录入的数据信息有22个字符，按照每班平均坯料人炉150块，需要录入的字符将近3300个，每日共计需要录入近万个字符的数据信息。若完全靠人工对如此庞大的信息进行录入，不可避免地会出现错误的情况，通过对操作小程序的优化，简化了操作流程，减少了人工数据信息的录入环节，不仅有效避免了出错概率，也大大降低了劳动强度，提高了装钢操作的效率。

2.2.8功能拓展性强

与操作系统关联，利用西门子WinCC组态软件进行程序编写，同时可以利用语言程序强大的拓展功能，预留出小程序的拓展接口，可以根据实际需要在现有程序的基础上增加各种所需的操作指令，利用低成本实现高成效。

2.2.9自主开发，降低成本

操作系统的原设计安装厂家对自动信息数据录入的功能进行优化给的报价约150万元，其中包括硬件设备的采购和施工费用-1台工控机，光纤及敷设施工；软件方面需要对操作程序进行完善，创建新的数据库程序等。

通过对操作系统后台程序的研究，硬件方面对装钢计算机增加1块以太网卡（购置费用仅50元左右）；軟件的优化还是通过使用西门子WinCC画面组态软件自带的C语言脚本功能，利用C语言源代码的编写，优化改造了装钢计算机操作功能，增加“1号操作台人炉钢坯数据输入系统”小程序操作界面及数据信息自动获取和一键录入功能等[2]。

此项目自主创新，节省了硬件改造和软件制作的相关费用，几乎零成本实现坯料数据信息的一键录入功能，为公司节省了百余万元的自动化改造成本。

3使用前的准备工作

（1）在CS1操作岗位OA计算机和装钢计算机上分别建立专用的文件夹，分别用于存储生产任务单和转化后的文本格式（．txt）数据文件。“1号操作台人炉钢坯数据输入系统”小程序设定只能通过指定的存储文件夹和特定格式的文件名（生产任务单编号和生产任务单文件名组成），才可以正确读取数据。

（2）供“1号操作台入炉钢坯数据输入系统”小程序读取生产任务单的文件必须是文本格式（后缀名．txt）。

（3）生产任务单的数据信息经文件格式转换后以字符的形式存储在文本文件中[3]。每一块坯料的数据信息以流水号形式排列，占用19个字符，分别代表坯料的炉号信息、规格尺寸信息、重量信息（坯料炉号10位字符、坯料规格尺寸4位字符、坯料重量5位字符）。字符排序若产生位数不足的情况，系统会自动用空格补齐；第二块坯料的数据信息从第20个字符开始记录，依此类推。

4结束语

“1号操作台入炉钢坯数据输入系统”小程序的设计，对原操作系统的程序和功能进行100％保留，由此在新功能出现异常情况时可以及时更改操作程序恢复人工操作，不会对生产造成太大影响。此改造完全是基于工业自动化的开发理念进行的，随着信息的透明化，企业要从高效低成本和智能化寻求出路，工业自动化在制造业企业中起到至关重要的作用毋庸忽视，在提高企业形象和行业竞争力上同样起到关键作用。