主题：包钢薄板厂炼钢计划排程系统的开发与应用


本文通过对包钢薄板坯连铸连轧厂冶炼区域生产实际的深入分析，明确了炼钢计划排程系统的设计目标、详细的介绍了该系统的软硬件结构、编程思想、相关功能的设计及其在实际生产中的应用情况，同时也对各相关工序二级计算机系统的通讯接口的改造进行了描述，着重论述了典型的炼钢生产计划的编制、跟踪和调整的实现过程。
包钢薄板坯连铸连轧厂装备了具有上世纪90年代国际先进水平大型集散控制系统，分为三级计算机控制：生产管理级(L3)、生产过程级(L2)、基础自动化级(LI)。通过多次技术改造，该厂冶炼生产区域已经形成了年产420万t钢的生产能力，并通过炼钢计划派程系统实现了生产全过程的计算机管理。

1 系统开发的需求分析及设计目标

包钢薄板坯连铸连轧厂原生产流程为：冶炼工序→CSP工序→冷轧工序。原有冶炼区域的计算机管理系统相对设计简单：CSP生产管理系统(L3)根据合同编制炼钢计划和连浇计划分别下达到各对应工序L2计算机系统中，各L2计算机系统则根据工艺顺序将钢水实绩信息依次传递即可。

随着宽厚板生产线的投产，冶炼区域增加了一台LF精炼炉和RH炉而且冶炼区域的钢水将要分别供应CSP生产线和宽厚板生产线，因此其物流由于多交叉的原因而变得复杂起来。2座转炉生产出的钢水根据其钢种的不同、所供生产线的不同和设备能力情况的差异，决定了其工艺路线的不同。另外，由于生产过程中质量的原因，需要变更生产的钢种，从而导致生产计划的变更，如此等等，生产计划调度过程变得复杂许多，原有的冶炼区域的计算机系统已经不能满足要求。

通过对薄板厂冶炼区域生产实际和原有计算机系统情况的深入分析和研究提出通过开发一套炼钢计划排程系统并对原有各L2计算机系统数据接口进行改造来实现冶炼区域生产的自动化和信息化管理。而且我们逐渐明确了炼钢计划排程系统的设计目标就是一个具有串接转炉、精炼和RH炉各工序，实现炼钢计划编制、计划调整、实绩收集和炼钢工序间实绩信息相互传递的功能，并能够同CSP和宽厚板区域生产管理系统相互通讯从而实现全厂统一的生产计划和物料跟踪的生产管理三级计算机系统。

2 系统的设计思路

2.1 生产计划的编制

将原CSP生产管理计算机系统的功能集成到了本系统中，由人工根据合同编制CSP连浇计划；并设计了与宽厚板三级计算机系统的数据接口，可以得到宽厚板区域的连浇计划，这样本系统就具备了统一安排全厂出钢计划的数据基础。

冶炼区域计划编制人员根据连浇计划的信息(主要是时间和钢种)安排每一个炉次的出钢计划，主要是计划每一炉钢水的钢种、各工位的生产时间和工艺路径，并产生唯一的计划命令制造号。本系统将已经编制好的出钢计划下达至计划工艺路径所包含的各工位L2计算机系统。

2.2 生产实绩信息的管理

本系统负责对下工序L2系统所需要的前工序必要的实绩数据进行中转，本系统根据这些信息显示每一炉钢水及各工位的生产状态用于对出钢计划的执行情况进行跟踪(详见下节)，并将这些实绩信息发送至其他工位L2计算机系统，以确保前后工序衔接。

2.3 生产计划的跟踪和调整

根据各工位L2发送的实绩数据本系统可以掌握每一个出钢计划的执行状态，根据计划的执行的不同阶段计划调整的内容也不尽相同。以转炉出钢、每一次精炼(RH)处理结束事件为标志管理人员仅可以调整计划工艺路径中对应工位后的计划信息。但在钢水在连铸开浇前，仍可以调整该炉钢水的钢种和目的地信息。

钢种的调整称为计划命令制造号替换，当发现该炉钢水的钢种与化验室最终确定的实际钢种不符时，管理人员可以认为增加一个包含正确钢种的新计划命令制造号，直接将原计划命令制造号状态改为“未执行”(将来可以重新使用)，将该炉钢水的实际炉号同新计划命令制造号绑定即可，此时本系统会给计划工艺路径所包含的各工位L2计算机系统下达计划命令制造号替换信息，L2直接将计划信息中的原计划命令制造号替换为新的即可。

目的地的调整(以从CSP区域调整到宽厚板区域为例)是将原CSP计划命令制造号状态改为“未执行”，增加一个新的指向宽厚板区域的计划命令制造号，并追加出钢计划，这样本系统就会将新的计划信息发送到计划工艺路径所包含的各工位L2计算机系统。

当CSP连铸L2和宽厚板L3系统将连铸浇注结束的信息发送到本系统后，对该出钢计划的跟踪就结束了。

2.4 各工位12计算机系统接口改造的设计思想

(1)各工位L2计算机系统根据生产实际向本系统发送该工位正在处理的每一炉钢水的计划命令制造号、该工位的代码、实际的钢水炉号和“开始”和“结束”的事件(转炉L2负责产生实际的钢水炉号)及相应的工艺参数。

(2)各工位L2系统(转炉L2除外)收到计划信息后，根据计划信息所包含的计划命令制造号和工艺路径对实绩信息进行甄别，检索出相对应的上工位的实绩信息；同样各工位L2系统收到本系统转发的其他工位的实绩信息后，根据计划命令制造号和工位代码去检索计划信息，如果计划信息有可以匹配的记录，那该实绩信息就可以作为下一炉钢水对应的上工位实绩信息。每一炉计划和实绩相匹配的钢水，系统认为其可能是该工位将要处理的钢水，在经过操作员人工核对后可以最终确定下来。

之所以这样设计较为复杂的二重检索机制是因为当生产正常按计划执行时计划信息会先于上工位实绩信息到达各L2系统，但当生产发生异常，管理人员调整出钢计划后，会重新下达修正过的计划信息，可能将计划由其他工位处理的钢水调整至该工位处理，此时往往回发生实绩信息先于计划信息到达L2系统，通过这样一种方法可以保证当每一炉钢水到达工位时该也系统应可以自动判断并检索出将要处理的钢水对应的计划和实绩信息。

3 系统的配置及通讯接口

3.1 系统软件和硬件配制及开发工具

连铸生产数据管理信息系统的硬件配置选用了IBM服务器，采用了AIX操作系统；数据库系统使用了ORACLE 10 g关系型数据库；程序开发工具为C#．NET语言；数据库管理工具采用了针对ORACLE数据库系统的TOAD软件。

本系统设计有多个终端，一部分用于生产管理人员安排、调整生产计划，另一部分放置在各工位的操作室用于当该工位L2系统发生问题时，操作员可以人工录入该工位的实绩信息以保证系统的正常运行。当然每一台终端都可以显示整个冶炼区域各工位的处理信息和出钢计划的执行状态，为生产管理和操作人员提供参考。

3.2 系统的通讯接口

根据本系统的定位和功能需求，炼钢计划排程系统必须与周边系统建立通讯接口，以确保功能得以实施。为此，针对炼钢及CSP区域原有各二级计算机系统建立了以Orade DBLINK机制为基础的通讯方式。

4 系统功能描述

4.1 炼钢计划管理

4.1.1 连铸浇注计划管理

系统接收宽厚板MES系统下达的宽厚板连铸炉次生产计划，并接收宽厚板MES系统下达的修改、删除连铸炉次CAST生产计划的命令，检查是否排入出钢计划，若排人出钢计划，不允许修改、删除，否则启动出钢计划模块修正出钢计划。

CSP连铸炉次CAST生产计划在本系统中人工输入，系统提供浇注顺序调整、CAST组合／拆分、炉次／CAST删除等功能，依据生产实况进行状态管理。炉次生产计划一旦在连铸机上浇注完毕，自动删除。

4.1.2 炼钢出钢计划编制和调整

根据CSP连铸机和宽厚板连铸机的连铸炉次CAST生产计划，结合各工序标准生产时间和物流标准传搁时间参数，编制炼钢从转炉到精炼的炼钢出钢计划。

出钢计划内容包括：①各炉次在转炉的生产预定时刻；②各炉次在精炼工序的生产预定时刻；③各炉次在精炼工序的预定路径。

调度人员可根据生产实际情况，通过调整各工序的处理周期等参数来实现对出钢计划的调整，出钢计划调整的内容包括：①各炉次在转炉的生产预定时刻；②各炉次在精炼工序的生产预定时刻；③各炉次在精炼工序的预定路径；④炉次钢种变更(替换预定炉号或制造命令号)；⑤撤销炉次炼钢计划。

4.1.3 计划执行跟踪

各二级计算机系统(L2)接收到出钢计划后，生产人员可以在此范围内视设备的具体状况在L2上自行决定要生产的炉次、使用的设备。生产过程中，各L2向本系统及时传送各工序的生产事件信号。

本系统接收各L2系统传送的生产事件信号，记录下各炉次的实际熔炼号、生产时刻和炉次状态，替换和更新出钢计划画面上的预定数据项，实现炉次生产的跟踪，供生产调度人员及时掌握炉次的生产情况。

4.2 生产实绩管理

4.2.1 生产状况监视

接收各二级计算机系统传送来的该工位的生产事件信号电文，收集各工位的生产实绩，掌握整个冶炼区域的生产运转情况，并通过画面显示出来。

以转炉为例，生产事件信号内容包括：在转炉工位冶炼的熔炼号、预定炉号或制造命令号，转炉作业状态(主原料装入开始／终了、吹炼开始／终了、出钢开始／终了等)。

4.2.2 生产实绩报表

本系统利用收集到的生产实绩可以形成以下一些统计报表：转炉生产日(班)报、LF炉生产日(班)报、RH炉生产日(班)报。

5 结束语

炼钢生产计划排程系统的开发和应用降低了包钢薄板厂的生产和管理成本，满足了冶炼区域生产组织和质量管理的要求，同时为下游生产工序提供了及时准确的数据依据，在应用过程中取得了良好的效果。



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