鐘廣寧，甘牧原

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司燒結廠，廣西 柳州 545002）

0 引言

柳鋼燒結廠有 5臺翻車機，日均總卸車量接近1000個車皮，不論嚴寒酷暑崗位工都得沿著車組巡視抄車號，回到控制室再查詢卸料計劃確認礦粉信息，最后核對車號操作收料，收料流程勞動強度大，準確率不高且容易造成混料。研發(fā)系統(tǒng)解決這一困局以提升卸車作業(yè)率和管理水平，成為技改的重點項目。

1 RFID技術多點獲取車號

1.1 RFID識別裝置安裝

燒結廠引入的 GDH-RFID車號識別裝置是900MHz微波自動識別設備，采用了微波射頻技術，主要由天線、讀出裝置（AEI主機）、同軸電纜三部分組成。如圖1所示，紅色虛線框內即為車號識別裝置，在識別位置的軌道枕木間安裝天線用于發(fā)射微波激發(fā)車皮底部的芯片，在天線附近10 m左右安置道邊箱，讀出裝置獲取芯片信息后通過以太網發(fā)送至遠端的前置機。

圖1 識別裝置邊界Fig.1 Identifying device boundaries

1.2 識別位置布局

如圖2中紅色標識所示，在翻車機重車線入口向外延伸約200 m安裝一套識別裝置，用于識別完整車組，具有雙天線異步識別功能以確保軟件能夠判斷車皮進出。在翻車機空車線牽扯臺出口安裝一套識別裝置，用于確定每個車皮翻卸的完成時間進行自動收料。

圖2 識別位置布局Fig.2 Identifying location layout

1.3 解析RFID接口數(shù)據(jù)

開發(fā) GetTruckNo程序運行在系統(tǒng)的前置機上，程序監(jiān)聽232串口，一旦車皮芯片靠近天線的發(fā)射范圍，讀出裝置就向前置機發(fā)送車皮的各種出廠信息，程序立即響應對其解碼。解碼過程嚴格按照 RFID廠商提供的協(xié)議進行，為了提高程序執(zhí)行效率，抓住開頭字節(jié)和有效長度，提取有效字符即可，如圖3所示。

圖3 解碼流程圖Fig.3 Decoding flow chart

2 研究內容系統(tǒng)架構與實驗結果

2.1 MQTT訂閱/發(fā)布

GetTruckNo程序主線程每解析出一個車號就產生一個新線程向MQTT服務器的對應通道（設計每個翻車機都有自己的channel）發(fā)布，所有訂閱了該通道的 MES客戶端都會收到車號并與進廠批次信息匹配、對比來進行實時展示。

2.2 TCP/IP上傳車號信息

GetTruckNo程序監(jiān)聽串口有新車號信號讀?。ɑ蛘呷舫^5秒未觸發(fā)事件），則定為最近一期車號識別結束，將通過Socket向數(shù)采應用服務器發(fā)送該車號、股道。開發(fā) RecTruckNoSendL3程序運行在數(shù)采應用服務器上，當收到GetTruckNo發(fā)來的信息時調用ixcom接口向MES后臺發(fā)送車號、股道、班組、班次等信息。

2.3 MES后臺處理

MES后臺接收到車皮信息，將其中的車號與進廠信息進行匹配，存儲車皮信息和匹配信息。MES后臺周期進行收料邏輯處理，若接收電文時匹配失敗，則收料前再次匹配。收料由五種周期（分別延時5 min，以及1、2、4、8 h）觸發(fā)執(zhí)行，意味著五次收料，車皮在任何一次收料成功，那么往后的周期收料都不參與。

MES后臺響應客戶端請求，回復車皮進廠批次信息和歷史識別收料記錄。各環(huán)節(jié)組成的架構如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)架構Fig.4 System architecture

3 MES客戶端

按系統(tǒng)的功能需求，在MES客戶端開發(fā)兩個界面，分別是燒結火車皮預告識別、燒結火車皮自動匹配收料信息。前者能按用戶要求訂閱某個翻車機的卸料實況，進廠批次信息（即將到位的車組）；后者能根據(jù)用戶自定義查詢歷史識別記錄，掌握自動收料情況。

3.1 燒結廠火車預告識別

如圖5所示，用戶在查詢條件選擇翻車機，點擊查詢按鈕后，界面程序首先向MES后臺獲取對應庫區(qū)將接收到的進廠批次顯示在表格里，并且不同的批次用藍色和淡黃色交替渲染區(qū)分，當界面程序接收到由MQTT服務器發(fā)來的連續(xù)相同車號時，表格對應的含有該車號的行就連續(xù)地閃爍黃色。當閃爍停止過了5秒或者有新的車皮識別，該行變?yōu)榫G色、白色或者紅色，綠色代表處于重車線待卸，白色已翻卸完成，紅色是未經翻卸而退出重車線。

圖5 燒結廠火車預告識別界面Fig.5 Forecast-identification interface of train car in sintering plant

查詢條件下方為重車線實時車組欄目，模擬重車線車皮實況，與現(xiàn)場完全同步。點擊查詢后，界面還會向MES后臺獲取當前重車線車皮信息，一邊匹配表格內容一邊加載進入該欄目。當有車皮進入或退出時，在車組的末端增加或刪除模擬車皮，當有車皮翻卸完成經過遷車臺出口時，則在車組的頭部刪除模擬車皮。模擬車皮包含識別序號、車號、料種等信息，當任一車皮出現(xiàn)混料或空車時，該模擬車皮背景變紅色并且發(fā)出警報聲，序號與表格中的“識別順序”列對應。

3.2 燒結火車皮自動匹配收料信息

如圖6所示，用戶在查詢條件中選擇條件后點擊查詢按鈕，界面就會從后臺獲取符合條件的歷史識別記錄?！白詣邮樟稀绷杏涗涇嚻さ淖詣邮樟蠣顟B(tài)，狀態(tài)分為“未收”、“已收”、“拒收”3種，定義如下：

圖6 燒結廠火車皮自動匹配收料信息界面Fig.6 Automatic matching and receiving information interface of the train car in sintering plant

未收——車皮被識別進入重車線的狀態(tài)，屬于初始化狀態(tài)。

已收——車皮自動收料成功后的狀態(tài)。

拒收——用戶拒絕自動收料的狀態(tài)。

用戶可以根據(jù)現(xiàn)場特殊情況自行選擇是否允許車皮自動收料。選中行之后點擊“自動收料切換”按鈕，該車皮信息的狀態(tài)可在“未收”和“拒收”之間切換。MES后臺只針對“未收”狀態(tài)的并且已完成卸車的車皮定時自動收料。車皮經過翻車機出口后5 min內后臺自動收料，本次收料失敗會有后續(xù)補收機制，如表1所示。

表1 自動收料補收機制Tab.1 Automatic material receiving and replenishment mechanism

4 應用效果

系統(tǒng)投用后，可以做到一年四季不停機，崗位工只需打開MES相應界面，無需任何操作，鐵運“快遞”到達家門口便知是什么“套餐”，完全屏蔽了計劃不及時、計劃趕不上變化的特殊情況；卸車后車皮經過遷車臺出口的識別天線，系統(tǒng)立即自動收料入庫，全程顯著降低勞動強度，提升生產效率和管理水平：

（1）識別裝置對車號的識別率達99%以上，崗位工不必到現(xiàn)場抄寫車號，減少工作量和車皮的待卸時間。

（2）一組車皮壓過進線識別裝置天線，各車號及其對應的礦粉信息立即自動顯示在翻車機控制室的MES界面上，為指導生產提供有力參考。

（3）卸料位置出現(xiàn)混料、空車立即報警，此實時動態(tài)效果降低了生產操作失誤率，從而減少料堆混料的發(fā)生。

（4）系統(tǒng)對識別過的車皮定時自動收料，取代人工操作收料，進一步減少工作量。

（5）為追溯歷史生產提供便利，有效提高管理水平。

5 結論

燒結廠原料進場全流程數(shù)字化自動跟蹤系統(tǒng)不是單純的識別裝置，是否發(fā)揮作用關鍵在于對獲取的車號如何加以應用，這取決于軟件設計的科學性，依賴于公司整個信息化系統(tǒng)運行的完整性，因此本系統(tǒng)的穩(wěn)定運行不僅需要開發(fā)人員持續(xù)總結用戶反饋的問題來優(yōu)化軟件以及維護人員對網絡、服務器等硬件的及時維護，更需要關聯(lián)系統(tǒng)（采購、物流、MES等）的使用協(xié)同到位。