CN101673421A - 一种生产线设备运转时间自动记录系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种生产线设备运转时间自动记录系统，属于生产线设备运转时间记录领域。本发明提出的生产线设备运转时间自动记录系统包括：实时数据收集装置、后台管理装置、显示终端、生产线区域L2系统、生产线区域L1系统、BD1轧机PLC、TM轧机PLC、1#加工线PLC、2#加工线PLC、3#加工线PLC、硬件防火墙、企业局域网络。本发明可以减少手工劳动，提高生产线设备运转时间记录的实时性、真实性和准确性，提高劳动生产作业效率。

Description

一种生产线设备运转时间自动记录系统

技术领域

本发明涉及生产线设备运转时间记录领域，尤其涉及多种生产线设备运转时间自动记录系统。

背景技术

目前企业的生产调度管理人员依靠人工方式记录生产线设备运转时间，单位小时内的生产产品的数量和废品数量，生产原料剔除的数量，设备的停机时间及原因，据以描绘出生产线设备运行时间图，填写产品的生产数量等。人工记录的表格见图1。

人工记录的方式的主要弊端有：其一，生产线设备的运转时间记录的时间不准确；容易造成误差，不能准确的反映生产设备的生产作业时间；其二，设备运行和故障情况只是由人工记录，生产数据无法进一步使用和共享。其三，无法实时的记录生产线设备运转的作业率。

因此要解决的技术问题就是急需对在线生产线设备的生产时间、停机时间、产品的数量的自动采集和记录，使生产调度管理人员从繁琐的手工劳动解放出来，提高生产设备运行状态记录的准确性和真实性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的缺陷，提出一种生产线设备运转时间自动记录系统。

本发明提出的生产线设备运转时间自动记录系统，包括实时数据收集装置、后台管理装置、显示终端、生产线区域网络系统、硬件防火墙；所述实时数据收集装置，设置于企业局域网络中，用于从所述生产线区域网络系统收集生产线设备运转实时数据和轧制LOG数据项次电文，并将收集到的设备运转实时数据和轧制LOG数据项次电文发送给所述后台管理装置；所述后台管理装置，设置于企业局域网络中，用于对所述实时数据收集装置发送来的设备运转实时数据和轧制LOG数据项次电文进行统计分析，生成生产设备运转实时参数时间记录表，并通过所述显示终端予以显示；所述显示终端，设置于企业局域网络中，用于显示所述后台管理装置生成的生产设备运转实时参数时间记录表；所述硬件防火墙，用于所述生产线区域网络系统与企业局域网络之间的隔离，以防止外界病毒入侵和黑客的恶意攻击。

所述生产线区域网络系统包括生产线区域L1系统和生产线区域L2系统；所述生产线区域L1系统包括轧机区域和重轨加工线区域，用于分别通过PLC向所述生产线区域L2系统提供设备运转实时数据；所述生产线区域L2系统，用于从所述生产线区域L1系统收集设备运转实时数据；所述生产线区域L2系统设置有物料信息跟踪系统，用于采集产品生产状态信息的LOG数据项次电文；所述生产线区域L2系统，还用于将收集到的设备运转实时数据和LOG数据项次电文发送给所述实时数据收集装置。

所述设备运转实时数据包括生产线设备的机前轧件温度和电机扭矩和轧制力参数、设备在生产使用时的运行开始时刻和结束时间的数据选择、1#加工线和2#加工线和3#加工线的重轨到达加工位置的信号为符合生产条件的实时数据。

所述生产线区域L2系统，还用于当从所述生产线区域L1系统实时采集到的生产线设备的机前轧件温度大于800℃、电机扭矩大于+50KNm并小于-50KNm、轧制力大于70KN时，就确定为生产线设备在生产使用时的运行开始时刻。

所述LOG数据项次电文包括轧制支数、轧废支数、再热支数。

所述后台管理装置，还用于人工根据停机原因的项次输入相应的停机原因信息；所述后台管理装置，还用于根据当班的停机次序自动编排所述停机原因的项次。

所述停机原因信息包括机械故障、电气故障、调整、更换品种和生产故障。

所述生产设备运转实时参数时间记录表的内容包括作业时间、停机时间、生产时间、生产作业率、轧制支数、轧废支数、再热支数、停机原因的项次和停机原因信息。

本发明可以产生以下有益效果：其一，本发明是自动记录生产线的生产设备运转时间和状态的技术，并在计算机的终端上显示其记录的图表；其二，适应能力强，可用于各种生产线的连续生产状态实时的自动记录。生产企业利用该技术可以对多条生产线的生产设备进行集群管理；其三，应用本发明可以减少生产调度管理人员的手工劳动，提高生产设备作业记录的实时性和真实性，生产产品数量的准确性；其四，本发明是基于生产线区域L1、L2级系统网络与企业局域网络内的、凡在企业局域网络内的计算机显示终端都可以显示生产线设备运转时间记录表，企业管理决策者可以在任意有企业局域网络内的计算机终端上都能查询到生产线的生产情况，为其提供可靠的、实时的生产数据，提高劳动生产率。

附图说明

图1为现有的手工绘制的重轨生产线轧机运转时间记录表；

图2为本发明一种实施例的计算机网络系统硬件结构图；

图3为本发明一种实施例的重轨生产线轧机运转实时参数时间自动记录表；

图4为本发明一种实施例的工作流程图。

图中：

1-实时数据收集装置，2-后台管理装置，3-显示终端，4-生产线区域L2系统，5-生产线区域L1系统，6-BD1轧机PLC，7-TM轧机PLC，8-1#加工线PLC，9-2#加工线PLC，10-3#加工线PLC，11-硬件防火墙，12-企业局域网络。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明一种实施例的计算机网络系统硬件结构图如图2所示。本发明提出的生产线设备运转时间自动记录系统包括：实时数据收集装置1、后台管理装置2、显示终端3、生产线区域L2系统4(过程控制二级网络系统LEVEL 2)、生产线区域L1系统5(基础自动化一级网络系统LEVEL 1)、BD1轧机PLC6、TM轧机PLC7、1#加工线PLC8、2#加工线PLC9、3#加工线PLC10、硬件防火墙11、企业局域网络12。

实时数据收集装置1用于收集从生产线区域L2系统4发送来的生产线设备运转实时数据，生产线区域L2系统4的实时数据是分别采集生产线区域L1系统5中的BD1轧机PLC6、TM轧机PLC7、1#加工线PLC8、2#加工线PLC9、3#加工线PLC10中的控制单元中的符合生产条件的实时数据，并将收集到的设备运转实时数据发送给所述后台管理装置2；所述后台管理装置2用于对所述实时数据收集装置1发送来的设备运转实时数据进行统计分析，生成生产线设备运转时间记录表中的轧制时间，生产线区域L2系统4中的物料信息跟踪系统根据每支钢坯轧制的状态(轧制、轧废、钢坯再热)向实时数据收集装置1发送轧制LOG数据项次电文。轧制LOG数据项次是生产线区域L2系统4在钢坯经过BD1轧机、TM轧机产生的物料跟踪信息以及重轨在1#加工线、2#加工线、3#加工线的加工过程中的跟踪信息。

后台管理装置2根据生产线区域L2系统4的实时数据记录为轧制时间，在单位小时内统计生产时间、生产作业率；根据生产线区域L2系统4的轧制LOG数据项次电文，分别累计轧制支数、轧废支数、再热支数。并通过所述显示终端3予以显示；所述显示终端3，用于显示所述后台管理装置2生成的生产设备运转实时参数的时间记录表。处于企业局域网络12内的显示终端3都可以显示生产线设备运转时间记录表，为企业的管理者提供能及时了解生产现场情况的平台。

本方案中涉及的计算机网络的生产线区域L1系统5、生产线区域L2系统4和企业局域网络12系统。其主要作用是生产线区域L2系统4通过实时采集生产线区域L1级系统中PLC控制器数据模块中的实时数据和生产线区域L2系统4物料跟踪系统的LOG数据项次电文，由后台管理装置2根据生产线区域L2系统4的实时数据记录为轧制时间，统计单位小时内生产时间、生产作业率；轧制LOG数据项次电文，分别累计轧制支数、轧废支数、再热支数，进行整合处理后在企业局域网络12的计算机终端上显示生产线设备运转时间记录表。

图3是通过重轨生产线的计算机网络系统自动采集设备运转实时参数自动生成的表格，可自动记录设备运行时间和状态，实时自动绘制和显示在计算机终端上。实时数据收集装置1自动记录在线生产设备的运转状态和自动记录轧制LOG数据项次。后台管理装置2自动绘制出生产线设备运行时间图和计算生产作业率，根据轧制LOG数据项次自动填写产品的轧制支数、轧废支数和再热支数等信息。在线生产设备可能是由多台设备组成的，首先要确定产品进入生产线的首要设备(BD1轧机)和结束的重要设备(TM轧机)。关键是设备在生产时的轧制时间开始时刻的确定。这关系到生产的开始时间实时性和准确性。

生产线区域L2系统4实时采集轧机区域设备运行时的有关机前轧件温度、电机扭矩、轧制力等参数满足条件的实时数据时确定为轧制时间开始时刻。生产线区域L1系统5中的BD1轧机、TM轧机、1#加工线、2#加工线、3#加工线PLC控制器是轧机和加工线的基础自动化控制系统，用于控制生产线设备生产的装置。

生产线区域L2系统4的采集实时数据是生产线区域L1系统5中监控现有的PLC控制器中的数据模块中的数据变化，当采集的数据满足条件时，就确定了生产线设备在生产使用时的单支钢坯或单支重轨运行开始时刻。具体地，生产线区域L2系统4实时采集轧机区域，重轨加工区域设备运行时的钢坯开始轧制、重轨到位信号为加工线的作业时间开始时刻。

生产线区域L2系统4采集的符合生产条件实时数据，用于本实施例在轧机区域，生产线区域L2系统4采集符合生产条件实时数据为：轧机的机前轧件温度、电机扭矩、轧制力等参数，符合生产条件的三者之间是与的关系。其表达式为：

符合生产条件实时数据＝机前轧件温度and电机扭矩and轧制力＝1。

设定：

当轧件温度＞800℃＝1，

当电机扭矩＞+50KNm＝1  或者  电机扭矩＜-50KNm＝1，

当轧制力＞70KN＝1。

对于重轨加工线区域，生产线区域L2系统4采集符合生产条件实时数据为：采集1#加工线、2#加工线、3#加工线的重轨到达加工位置的信号为符合生产条件的实时数据。

确定生产的开始时间后，轧机区域或者重轨加工区域根据设定的结束时间为单支钢坯或者单支重轨的生产结束时间。

停机时间的确定方式为：轧机区域或者重轨加工区域的单支钢坯或者单支重轨的设定的生产结束时间后，在当生产线上连续生产时，若两支钢坯轧制或者两支重轨加工的中间间隔时间没有超过设定的时间，则记录为连续生产时间，在本例中设定的中间间隔时间为没有超过2分钟则记录为连续生产时间，超过设定时间则记录停机时间的开始时间，直至下支钢坯开始轧制或者重轨开始加工为停机时间的结束时间。

当钢坯轧制或者重轨加工在生产线上连续生产时，中间的间隔时间没有超过设定的时间，那么就可以记录为连续的轧制时间或者作业时间。在生产线设备运转时间记录表记录的停机时间，后台管理装置2根据停机时间的顺序自动标注序号。

由于停机是多种原因造成的，其停机原因是需要人工确定，并且在计算机终端上按照停机时间栏标注的序号进行输入。

图3的右侧栏显示的是各个生产线由人工输入的停机原因。

轧制生产线的轧制支数、轧废支数、再热支数和重轨生产线的加工支数的数量采集：其方式为通过生产线区域L2系统4的物料跟踪系统对产品的各种生产状态进行跟踪，可以发出该产品的状态是轧制支数、轧废支数、再热支数和重轨生产线的加工支数等信息。并且在企业局域网络12的计算机终端上可以实时显示出当前的生产的轧制支数、轧废支数、再热支数和重轨生产线的加工支数的数量。

轧制支数是生产线区域L2系统4的物料跟踪系统根据钢坯通过首要设备(BD1轧机)和结束的重要设备(TM轧机)后发送轧制LOG数据项次电文到实时数据收集装置1。

轧废支数是生产线区域L2系统4的物料跟踪系统根据钢坯通过首要设备(BD1轧机)和结束的重要设备(TM轧机)的过程中发生异常状态，钢坯终止轧制而产生轧废。当发生异常状态后，由岗位操作人员在生产线区域L2系统4的计算机终端上做轧废处理，经确认后生产线区域L2系统4发送轧废LOG数据项次电文到实时数据收集装置1。

再热支数是生产线区域L2系统4的物料跟踪系统根据钢坯出加热炉后，由于轧机生产线出现故障而不能轧制，该钢坯返回原料库而可以重新装炉的。当发生该种异常状态后，由岗位操作人员在生产线区域L2系统4的计算机终端上做再热处理，经确认后生产线区域L2系统4发送再热LOG数据项次电文到实时数据收集装置1。

根据图3所示的重轨生产线轧机运转实时参数时间自动记录表是在后台管理装置2上编制程序在计算机终端上可自动生成生产线设备运转时间及状态的自动记录图表。

在重轨生产线中主要有轧机生产线和精整区域的1#、2#、3#重轨加工线，由于其生产设备的运行方式不同，而采取记录运转时间的方法也有区别。

生产线设备运转时间自动记录系统包括：实时数据采集装置接收生产线区域L2系统4的BD1、TDM轧机及精整区域1#、2#、3#加工线的各种参数和生产线区域L2系统4产生的物料跟踪的LOG数据项次电文、将生产过程中的实绩数据存储于数据库中，形成重轨轧机生产线一个完整的设备运转时间记录完整的数据链。后台管理装置2是处理将轧机区域和重轨加工线区域完整的设备运转时间记录的数据进行处理，将轧机生产线设备运转时间及状态自动、实时记录，在企业局域网络12的计算机终端上形成图2的表格显示出来。

实时数据采集装置系统的软件：系统及开发软件服务器操作系统为Windows 2003Server，数据库服务器安装Oracle 10g。后台管理装置2操作系统为Windows XP，应用软件开发工具采用微软最新开发平台的Visual Studio 2005。企业局域网络12显示终端3现在普遍的使用Windows XP操作系统就可以了。

开发软件是采用服务器/客户端模式进行开发的，所用数据统一存放在实时数据采集装置的数据库系统中，单一客户机故障不会影响融整个系统运行。

为本发明一种实施例的工作流程图如图4所示。如图4所示，设备运转实时数据采集方法如下：

(1)生产线设备运转时间的实时数据的采集。

为了采集轧机区域的基础控制L1系统中PLC的机前轧件温度、电机扭矩、轧制力和重轨加工线区域的重轨到位信号等参数，在生产线区域L2系统4中设置了实时数据采集的前置机，该前置机实时地分别读取基础控制L1系统中PLC的相关的数据模块的数据。

为了准确记录轧制时间，排除误信号，将其参数设定为：轧机区域的机前轧件温度、电机扭矩、轧制力和重轨加工线区域的重轨到位信号分别满足各自的生产条件时，生产线区域L2系统4通过硬件防火墙11向实时数据采集装置中服务器中的数据库写入轧机区域和重轨加工线区域运转时间记录的数据。硬件防火墙11，用于生产线区域L2系统4与企业局域网络12之间的隔离，以防止外界病毒入侵和黑客的恶意攻击。

图3中的轧机设备运转时间表的轧制支数、轧废支数、再热支数是生产线区域L2系统4在轧机生产线的物料跟踪系统是根据当前钢坯轧制的状态(0：正常轧制，1：再热，2：轧废)发往实时数据采集装置的服务器数据库的轧制LOG数据项次电文。

当加热炉产生钢坯再热时，生产线区域L2系统4的加热炉L2系统也通过硬件防火墙11向发往实时数据采集装置服务器的数据库的再热LOG数据项次电文。

(2)重轨加工线设备运转时间记录表的实时数据采集。

生产线区域L2系统4在采集重轨加工线区域1#、2#、3#加工线的实时数据时，分别实时读取基础控制L1系统中PLC控制器的1#、2#、3#加工线各自的重轨物料跟踪相应的到位信号后，生产线区域L2系统4通过硬件防火墙11向实时数据采集装置服务器的数据库中写入1#、2#、3#加工线的运转时间记录数据。

图3中的重轨加工线的作业支数是根据1#、2#、3#加工线的重轨联合锯钻机床返回的LOG数据项次电文确定的。

生产线设备运转时间实时数据及状态的自动记录处理方法如下：

轧机设备运转时间表画红线(轧制时间)：每一支钢坯在通过轧机生产线的时间设定为2分钟，生产线区域L2系统4在采集轧机生产线的设备满足的生产条件时的实时数据，就发送到实时数据采集装置的轧机数据库中确认的开始轧钢的时间，并且就可以在图3表中的相应时间位置上画2分钟的红线，当下一支钢坯开始轧制也满足的生产条件时的实时数据的时刻，没有超过上支钢坯的结束时间的2分钟，可以继续画红线，表示生产线在连续的生产。

重轨加工线设备运转时间表的1#、2#、3#加工线画红线(作业时间)：重轨在通过各自的加工线的时间设定为3分钟。生产线区域L2系统4在采集加工线的设备满足的生产条件时的实时数据时就发送到实时数据采集装置的加工线数据库确认的开始加工的时间，并且就可以在图3表中的相应时间位置上画3分钟的红线，当下一支重轨开始加工也满足的生产条件时的实时数据的时刻，没有超过上支重轨的加工结束时间的3分钟，可以继续画红线，表示重轨加工线在连续的生产。

画绿线(停机时间)：考虑到两支钢坯在轧制或者重轨在加工时之间留有合理的间隙时间，在此之间的时间设定为3分钟以后，在超过时间后就开始画绿线，直至下一支钢坯或者重轨开始轧制时刻结束画绿线。

生产时间：是实时的累计该小时内钢坯在轧制或者重轨在加工的生产时间数据，累计的时间数据是实时进行的。

生产作业率：是计算当班开始时间和到当前时间的生产时间累计的生产作业率，累计的生产作业率是实时进行的。其计算方式是根据下列公式计算：

生产作业率＝(生产作业时间/日历时间)*100％

轧机生产线的轧制支数：根据生产线区域L2系统4发来的轧制LOG数据项次电文中的状态为“0”(表示钢坯已经轧制)的当前单位小时内的累计值。填入当前小时时间是根据轧制LOG数据项次电文轧制时间确定的。在“/”后为当班轧制钢坯支数的累计值。

重轨加工线的作业支数：根据生产线区域L2系统4发来的加工LOG数据项次电文中的状态为“0”(表示重轨已经加工)的当前单位小时内的累计值。填入当前小时时间是根据加工LOG数据项次电文轧制时间确定的。在“/”后为当班加工重轨支数的累计值。

轧废支数：根据主生产线区域L2系统4发来的轧制LOG电文中的状态为“2”的数量的累计值，其填入的小时时间是根据轧制LOG电文中的轧废时间确定的。

再热支数：根据加生产线区域L2系统4发来的加热炉的再热LOG数据项次电文和轧制LOG数据项次电文为“1”的累计值。其填入的小时时间是根据再热LOG数据项次电文和轧制LOG数据项次电文中的再热时间确定的。

在绿线中的阿拉伯数字表示为当班停机时间的次序。

停机原因栏目中以不同的颜色区分造成停机的责任单位。

停机原因是由人工根据实际造成生产线停机的情况在企业局域网络12计算机终端上输入停机原因和责任单位。

每班的日历时间设定为夜班：0:00-8:00点、白班：8:00-16:00点、中班：16:00-0:00点。也可以根据企业的生产班次的时间任意设定。

本技术方案可以实现：在线生产设备的生产时间、合格品(钢坯轧制、重轨加工)及不合格品(轧废)的数量、意外原因造成的生产原料(钢坯再热)剔除的数量、生产设备的停机时间都可以实时、准确的自动记录在案。且生产间隔时间和停机最小时间可以从秒到分钟级可以任意进行调整，可满足企业生产调度管理工作的需要。此外，在大型企业的生产管理中利用该技术可对多条生产线的生产设备进行集群管理，通过企业局域网络12的计算机终端上实时、准确的显示生产线设备运转时间记录表，给需要了解生产现场生产情况和设备运行状况的企业管理者提供一个很好的生产现场管理的平台。

以上所述，仅为本发明的一部分具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明实施例的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种生产线设备运转时间自动记录系统，其特征在于：

包括实时数据收集装置、后台管理装置、显示终端、生产线区域网络系统、硬件防火墙；

所述实时数据收集装置，设置于企业局域网络中，用于从所述生产线区域网络系统收集生产线设备运转实时数据和轧制LOG数据项次电文，并将收集到的设备运转实时数据和轧制LOG数据项次电文发送给所述后台管理装置；

所述后台管理装置，设置于企业局域网络中，用于对所述实时数据收集装置发送来的设备运转实时数据和轧制LOG数据项次电文进行统计分析，生成生产设备运转实时参数时间记录表，并通过所述显示终端予以显示；

所述显示终端，设置于企业局域网络中，用于显示所述后台管理装置生成的生产设备运转实时参数时间记录表；

所述硬件防火墙，用于所述生产线区域网络系统与企业局域网络之间的隔离，以防止外界病毒入侵和黑客的恶意攻击。

2.根据权利要求1所述的生产线设备运转时间自动记录系统，其特征在于：

所述生产线区域网络系统包括生产线区域L1系统和生产线区域L2系统；

所述生产线区域L1系统包括轧机区域和重轨加工线区域，用于分别通过PLC向所述生产线区域L2系统提供设备运转实时数据；

所述生产线区域L2系统，用于从所述生产线区域L1系统收集设备运转实时数据；

所述生产线区域L2系统设置有物料信息跟踪系统，用于采集产品生产状态信息的LOG数据项次电文；

所述生产线区域L2系统，还用于将收集到的设备运转实时数据和LOG数据项次电文发送给所述实时数据收集装置。

3.根据权利要求2所述的生产线设备运转时间自动记录系统，其特征在于：

所述设备运转实时数据包括生产线设备的机前轧件温度和电机扭矩和轧制力参数、设备在生产使用时的运行开始时刻和结束时间的数据选择、1#加工线和2#加工线和3#加工线的重轨到达加工位置的信号为符合生产条件的实时数据。

4.根据权利要求3所述的生产线设备运转时间自动记录系统，其特征在于：

所述生产线区域L2系统，还用于当从所述生产线区域L1系统实时采集到的生产线设备的机前轧件温度大于800℃、电机扭矩大于+50KNm并小于-50KNm、轧制力大于70KN时，就确定为生产线设备在生产使用时的运行开始时刻。

5.根据权利要求4所述的生产线设备运转时间自动记录系统，其特征在于：

所述LOG数据项次电文包括轧制支数、轧废支数、再热支数。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的生产线设备运转时间自动记录系统，其特征在于：

所述后台管理装置，还用于人工根据停机原因的项次输入相应的停机原因信息；

所述后台管理装置，还用于根据当班的停机次序自动编排所述停机原因的项次。

7.根据权利要求6所述的生产线设备运转时间自动记录系统，其特征在于：

所述停机原因信息包括机械故障、电气故障、调整、更换品种和生产故障。

8.根据权利要求7所述的生产线设备运转时间自动记录系统，其特征在于：

所述生产设备运转实时参数时间记录表的内容包括作业时间、停机时间、生产时间、生产作业率、轧制支数、轧废支数、再热支数、停机原因的项次和停机原因信息。

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