鍋爐自動抄表系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
—— 一種用WinCC實(shí)現(xiàn)自定義報(bào)表的方法

煙臺龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司 王前厚

張家港市繁昌機(jī)械有限公司 王炳輝

1 概述

在小型取暖鍋爐運(yùn)行中，許多重要運(yùn)行參數(shù)需要定期記錄，在手工年代，需要工人定期讀表并記錄在表格上，而在自動控制實(shí)現(xiàn)之后，則需要用報(bào)表來實(shí)現(xiàn)，其中包含的內(nèi)容有：每一個(gè)小時(shí)整點(diǎn)記錄的數(shù)據(jù)列表，每個(gè)工作日，每個(gè)班組內(nèi)對這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)方法有平均值及累加值，即為日報(bào)表或班報(bào)表。

例如，有業(yè)主要求的理想的報(bào)表結(jié)構(gòu)如表1中所示。

表1 鍋爐運(yùn)行班報(bào)表

除了日報(bào)表，另外還有月報(bào)表，就是可以查詢?nèi)我粋€(gè)月的運(yùn)行情況，其中包含這個(gè)月中每一天的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表，以及最終對整個(gè)月所有數(shù)據(jù)做的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，同理如表2所示。

這種應(yīng)用需求的報(bào)表，無法用WinCC或其它組態(tài)軟件簡單地用組態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)，因而必須或多或少地進(jìn)行一些編程，通過腳本，控制訪問數(shù)據(jù)庫，得到查詢結(jié)果。在WinCC應(yīng)用中，常把此類報(bào)表稱做為自定義報(bào)表。

西門子論壇 http://www.ad.siemens.com.cn/club/bbs/ 曾于2009年5月至7月間，組織了大型的專題討論，針對此類自定義報(bào)表進(jìn)行了一個(gè)全面的探討，眾多網(wǎng)友提供了各種各樣的要求和素材，定時(shí)抄表類型的報(bào)表是其中的一個(gè)大類型，好多報(bào)表應(yīng)用都與此或相同或相關(guān)。

這次專題討論，作者作為版區(qū)版主在其中承擔(dān)了牽線引導(dǎo)的職責(zé)，引領(lǐng)網(wǎng)友從提供素材開始，面對對象，整理思路，積極發(fā)表看法。而西門子官方的工程師，則在此次討論過程中及討論結(jié)束后分別整理了技術(shù)報(bào)告，并制作了簡單示范程序，兩篇最重要的文獻(xiàn)就是《A0296 使用用戶歸檔實(shí)現(xiàn)報(bào)表簡介》和《A0300 WinCC數(shù)據(jù)報(bào)表實(shí)現(xiàn)方法介紹》，配套的例子程序則是叫做ForTest.mcp。這兩篇技術(shù)文獻(xiàn)還主要是從原理方面進(jìn)行的分析，例子程序也著重強(qiáng)調(diào)了實(shí)現(xiàn)的原理，而對實(shí)際應(yīng)用過程中的細(xì)節(jié)，則沒有側(cè)重考慮。

表2 鍋爐運(yùn)行月報(bào)表

本文是在A0296基礎(chǔ)上完善而來的，因而是對A0296的補(bǔ)充，本文實(shí)現(xiàn)的過程，也同樣有配套例子實(shí)現(xiàn)，但與A0296已有極大的不同，表現(xiàn)在：

（1）A0296強(qiáng)調(diào)的是西門子產(chǎn)品的使用方法，本例則著重強(qiáng)調(diào)報(bào)表實(shí)現(xiàn)技術(shù)路線和細(xì)節(jié)，強(qiáng)調(diào)在報(bào)表實(shí)現(xiàn)過程中的細(xì)節(jié)。特別是包含報(bào)表系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的WinCC項(xiàng)目的可移植性，強(qiáng)調(diào)用戶對例子演示操作的首次體驗(yàn)。

（2）A0296著重強(qiáng)調(diào)的是報(bào)表的打印環(huán)節(jié)，與作者持觀點(diǎn)不同。作者認(rèn)為，報(bào)表最重要的方面不是打印，而是查詢。就是說，最終需要實(shí)現(xiàn)的是隨時(shí)隨地均可調(diào)用查詢功能，并分析查詢結(jié)果。引導(dǎo)用戶養(yǎng)成低碳環(huán)保的操作習(xí)慣，一般操作只進(jìn)行查詢，不需要落實(shí)到紙面上。而如果確實(shí)需要打印時(shí)，則在查詢完成之后繼續(xù)操作打印功能，將結(jié)果輸出到打印機(jī)。

2 實(shí)現(xiàn)原理

報(bào)表的實(shí)現(xiàn)，最重要的是要有一條清晰的數(shù)據(jù)走向路線圖，并要盡量依托數(shù)據(jù)庫的思路來實(shí)現(xiàn)，在其基礎(chǔ)上，將整個(gè)報(bào)表路線分割成相對獨(dú)立的幾個(gè)單元，一方面，將每一個(gè)單元的具體細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)之后，串聯(lián)起來，就可以構(gòu)成整個(gè)報(bào)表的實(shí)現(xiàn)過程。另一方面，每一個(gè)獨(dú)立的單元如果有備選的技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)，則只需將相應(yīng)部分替換，可以輕松地實(shí)現(xiàn)升級，而不影響整個(gè)路線全局。

建立在數(shù)據(jù)庫視角的自定義報(bào)表實(shí)現(xiàn)路線需要的步驟分別為：

（1）數(shù)據(jù)存儲：報(bào)表所需數(shù)據(jù)素材存儲到數(shù)據(jù)庫。

（2）數(shù)據(jù)查詢：前臺用戶通過操作界面接口設(shè)定查詢條件，后臺程序生成查詢所需SQL語句，并對數(shù)據(jù)庫中執(zhí)行查詢操作。

（3）查詢結(jié)果顯示：選擇合適的表格控件將步驟2查詢得到的結(jié)果顯示在運(yùn)行畫面上。

（4）打印報(bào)表或報(bào)表導(dǎo)出：將查詢結(jié)果輸出到打印機(jī)或?qū)С龅睫k公文件格式。如果步驟3選擇的控件能夠直接支持打印機(jī)和導(dǎo)出，則由表格控件實(shí)現(xiàn)，否則從步驟2的查詢結(jié)果直接輸出實(shí)現(xiàn)。

3 技術(shù)方法選擇的原則

在明確了報(bào)表實(shí)現(xiàn)的原理之后，下一步就是選擇每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上可行的技術(shù)方法，最后拼接成一整條可行的技術(shù)路線。不過在確定技術(shù)路線之前，有幾個(gè)細(xì)節(jié)的原則問題需要確定，選擇技術(shù)路線時(shí)應(yīng)以不違背這些原則為標(biāo)準(zhǔn)，如果原則有所違背，則要么更換技術(shù)點(diǎn)，要么通過給這個(gè)技術(shù)方法打補(bǔ)丁的方法繞過缺陷。

? 運(yùn)行：只要WinCC項(xiàng)目有報(bào)表要求，報(bào)表功能應(yīng)盡量無縫嵌入在WinCC項(xiàng)目內(nèi)，除非大規(guī)模運(yùn)行的項(xiàng)目，有上層MES系統(tǒng)支持，報(bào)表是由MES來實(shí)現(xiàn)的。

無縫嵌入WinCC項(xiàng)目的好處在于操作者在操作時(shí)不必來回切換運(yùn)行程序。尤其對組態(tài)軟件來說，如果被切換出去，則原本的全屏方式及對計(jì)算機(jī)運(yùn)行權(quán)限管理都成為難題。

? 安裝：當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目被移植到另外一臺新電腦時(shí)，除了WinCC軟件本身的安裝要求外，應(yīng)盡量少的附加安裝軟件，尤其是盡量減少對付費(fèi)軟件的需求。否則會導(dǎo)致維護(hù)人員極度反感。

? 配置：在項(xiàng)目移植過程中或系統(tǒng)崩潰后的重新恢復(fù)過程中，報(bào)表功能應(yīng)盡量避免要求手工的設(shè)置操作。如要求手工建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫表或一個(gè)ODBC接口等。這些操作一方面對維護(hù)人員水平的要求提高了，另一方面也導(dǎo)致系統(tǒng)的健壯性難以保證。

4 本文的技術(shù)路線

在綜合考慮報(bào)表實(shí)現(xiàn)的路線，遵循上述的原則，結(jié)合本案例的實(shí)際要求及WinCC的實(shí)際功能，本文提出了實(shí)現(xiàn)的解決方法，仍舊按照實(shí)現(xiàn)原理中的四個(gè)步驟分別描述如下：

（1）數(shù)據(jù)存儲

數(shù)據(jù)存儲使用用戶歸檔（以下均簡稱UA）實(shí)現(xiàn)，如A0296中所描述，使用UA歸檔的ID和JOB配合來實(shí)現(xiàn)。由于UA這段功能實(shí)在太重要了，是本文的精華所在，所以仍需著重描述一下。

UA中的每一個(gè)歸檔都可以建立4個(gè)控制變量，分別叫做ID，JOB，F(xiàn)ield，Value。按照WinCC的幫助系統(tǒng)的描述，JOB=6時(shí)，為讀作業(yè)。讀作業(yè)是WinCC站在UA的視角內(nèi)描述問題，從UA的角度，當(dāng)JOB=6時(shí)，把運(yùn)行的實(shí)時(shí)變量的值讀取并保存在數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的位置，位置按照ID的設(shè)定。而我們站在外部的角度觀察這個(gè)操作，其實(shí)就是我們通常所說的寫數(shù)據(jù)庫的操作。而相應(yīng)的JOB=7時(shí)則為讀取數(shù)據(jù)庫的值到Tag變量中。案例要求的每小時(shí)整點(diǎn)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，則只需每判斷到整點(diǎn)到來時(shí)運(yùn)行ID=-1，JOB=6即完成一條數(shù)據(jù)記錄行為。

首先是在UA中建立名字為Boiler的歸檔，然后編制腳本判斷在整點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生一次增加新條目的操作，及ID=-1，JOB=6。具體可以實(shí)現(xiàn)的方法很多，如在全局腳本中通過Hour變量的變化觸發(fā)，也可以在1S的循環(huán)周期的腳本中讀取當(dāng)前時(shí)間，當(dāng)判斷時(shí)間為整點(diǎn)時(shí)記錄?；蛘咴赑LC中編程以實(shí)現(xiàn)可控制的觸發(fā)。最簡單的，可以參考A0296中描述的實(shí)現(xiàn)。這些方法都差別不大。

需要注意的細(xì)節(jié)：

? 歸檔中的日期和時(shí)間域可以在建立之后重新修改格式為日期/時(shí)間格式，便于在查詢時(shí)條件匹配。如果以文本方式記錄的日期時(shí)間變量，在查詢時(shí)是以字符方式比較的，有可能出錯(cuò)。

? 日期和時(shí)間是分成兩個(gè)變量域分別存儲，但也可以用一個(gè)變量來存儲，各有利弊。

? 如果選擇用一個(gè)變量來存儲時(shí)間，可以直接使用UA表本身帶的最后修改選項(xiàng)，自動建立一個(gè)LastAccess的域，保存了數(shù)據(jù)寫入時(shí)的時(shí)間值。同樣與通過WinCC變量來保存相比，各有利弊。

? 最后一個(gè)域，班次（Turn），是用來記錄班次信息，唯有將班次信息正確完整記錄，才有可能做出成功的班報(bào)表。實(shí)時(shí)運(yùn)行班次的確定，需要根據(jù)運(yùn)行現(xiàn)場業(yè)主的倒班原則來確定，可以用編程實(shí)現(xiàn)倒班表的切換。但最簡單的方法是通過WinCC用戶管理來實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)的班組接班時(shí)登入各自的班組用戶名，報(bào)表系統(tǒng)中自然得到正確的班組名稱。

? 關(guān)于WinCC啟動時(shí)會觸發(fā)一次腳本并產(chǎn)生一個(gè)未在整點(diǎn)的數(shù)據(jù)記錄的問題，可以通過腳本中增加判斷來繞過一次寫操作，但從實(shí)際設(shè)備運(yùn)行的角度，如果由于電腦設(shè)備的原因，導(dǎo)致長時(shí)間的停機(jī)，必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)記錄的缺失，那么在系統(tǒng)恢復(fù)之時(shí)，如果能夠盡快地補(bǔ)錄一次數(shù)據(jù)，相比之下，時(shí)間是否在整點(diǎn)則相對不那么重要了。

（2）數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)查詢的核心是面向數(shù)據(jù)的SQL查詢語言。包括：查詢條件輸入，查詢語句生成以及調(diào)用數(shù)據(jù)庫接口進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢的操作。

一個(gè)完整的自定義的報(bào)表一般至少分為兩個(gè)部分，比如班日報(bào)表，首先是當(dāng)前班次的所有數(shù)據(jù)的一個(gè)排列列表，然后是對這些數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。統(tǒng)計(jì)方法可能是平均值或者累加值等，但最后的表現(xiàn)形式都是以表格形式體現(xiàn)的。或許有些特殊的結(jié)果輸出要求為多個(gè)表格部分組成，會超過兩部分，但原理上來說，要么是簡單條件查詢的，本文稱為A類查詢，要么就是帶統(tǒng)計(jì)的，本文稱為B類查詢。自定義報(bào)表最大的難題在于B類查詢。

一個(gè)典型的A類SQL查詢的語法如下：

Select ThisDay, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9

From UA#Boiler

Where ThisDay = '10-9-16' and Turn=，A，

查詢功能提供給用戶的操作界面，主要的目的就是來產(chǎn)生這樣的查詢語法。其中，Select語句之后的為查詢需要顯示的列，一般為固定的內(nèi)容，程序中則為固定的字符串。From語法之后為UA中建立的表的名字，同樣也為固定的。所以最終要的是Where之后的條件的產(chǎn)生。

為方便用戶使用，查詢條件的輸入日期時(shí)間部分使用專用時(shí)間控件，而班次則使用下拉菜單實(shí)現(xiàn)。盡可能避免手工鍵盤輸入，一方面實(shí)現(xiàn)輸入直觀快捷，最大程度地提高用戶的操作體驗(yàn)；另一方面避免了使用過程中容易發(fā)生的格式錯(cuò)誤，從而在項(xiàng)目交工時(shí)也少了專門的培訓(xùn)環(huán)節(jié)。

本文選擇的報(bào)表顯示形式為UA控件本身，通過將其工具欄和狀態(tài)欄禁用之后其表格部分就是一個(gè)功能完整的Grid控件的主體。而且非常幸運(yùn)的是，控件本身有一個(gè)Filter屬性，即用來設(shè)定過濾所顯示的數(shù)據(jù)條件。所以在腳本程序中不必生成完整的SQL查詢語句，而只需要生成where之后的條件部分即可。

具體的實(shí)現(xiàn)，控件的Filter屬性綁定一個(gè)文本型的tag，查詢腳本中將拼接起來的過濾條件類似 ThisDay = '10-9-16' and Turn=，A， 的字符傳送給tag即可。

B類查詢，對上述的9個(gè)變量，F(xiàn)1-F7求平均值，F(xiàn)8，F(xiàn)9求累加值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，SQL語句如下：

Select ThisDay，AVG(F1) As F1，AVG(F2) As F2，AVG(F3)As F3，AVG(F4) As F4，AVG(F5) As F5，AVG(F6) As F6，AVG(F7) As F7，SUM(F8) As F8，SUM(F9) AS F9

FROM UA#Boiler

Where ThisDay = '10-9-16' and Turn =，A，

Group BY ThisDay

由于條件部分與A查詢完全相同，所以用戶接口部分使用同一接口，字符串拼接，得到如上的SQL語句。

由于UA控件未提供數(shù)據(jù)分析的功能，B查詢的實(shí)現(xiàn)相對麻煩些，需要幾個(gè)步驟：

? UA中建立一個(gè)空的表S，用于存放查詢結(jié)果

? 通過ADO或者ODBC ADO直接對SQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢，得到統(tǒng)計(jì)結(jié)果的RecordSet。

? 刪除S表中的原有數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^S表的控制變量，ID=-6，JOB=8來實(shí)現(xiàn)。多行數(shù)據(jù)則循環(huán)實(shí)現(xiàn)。

? 仍舊通過S表的控制變量，遍歷RecordSet的結(jié)果，通過ID=-1，JOB=6的方式新增數(shù)據(jù)記錄，寫入到UA表中。

? 畫面增加第2個(gè)UA控件，指定到S表，不再指定過濾條件。

核心代碼如下：

Dim Adodc1

Set Adodc1 = ScreenItems("Adodc1")

Adodc1.ConnectionString="DSN=" & HMIRuntime.Tags("@DatasourceNameRT").Read

Adodc1.RecordSource=SQL

Adodc1.Refresh

HMIRuntime.Trace vbCrLf & SQL

Dim taglist

taglist="ThisDay_Gr,F1_AVG,F2_AVG,F3_AVG,F4_AVG,"

taglist=taglist & "F5_AVG,F6_AVG,F7_AVG,F8_SUM,F9_SUM"

Dim TagName

TagName=Split(taglist,",",-1,1)

Dim i, Temp1

If Adodc1.Recordset.recordcount<>0 Then

For i=0 To UBound(TagName)

HMIRuntime.Trace vbCrLf & TagName(i) & "="& Adodc1.Recordset.Fields(i)

HMIRuntime.Tags(TagName(i)).Write Adodc1.Recordset.Fields(i)

Next

HMIRuntime.Tags("@UA_S_ID").Write -1

HMIRuntime.Tags("@UA_S_Job").Write 6

Else

HMIRuntime.Trace vbCrLf & "no data found!!!!"

End If

圖1 實(shí)際運(yùn)行后的效果圖

月報(bào)表的準(zhǔn)確描述是月度日報(bào)表，與前面的班日報(bào)表形式上類似，都是分成兩部分的查詢內(nèi)容，但內(nèi)容上有所區(qū)別。第一部分的查詢內(nèi)容也為統(tǒng)計(jì)后的結(jié)果，即A類查詢。本例中，在查詢部分一需要將某一個(gè)月內(nèi)所有的工作日的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，并將結(jié)果按日期羅列起來，而查詢部分二中的內(nèi)容則是以這個(gè)月份為對象的整體統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

月報(bào)表查詢一的SQL查詢語法為：

Select ThisDay，AVG(F1) As F1，AVG(F2) As F2，AVG(F3) As F3，AVG(F4)As F4，AVG(F5) As F5，AVG(F6) As F6，AVG(F7) As F7，SUM(F8) As F8，SUM(F9) AS F9

From UA#Boiler

Where CONVERT(varchar(10), ThisDay, 120) like '2010-09%'

Group By ThisDay

查詢的主體部分與日報(bào)表中的查詢二相似，也都同為B類查詢，但Where后的語法則相差很大。這是因?yàn)門hisDay列中保存的是日期數(shù)據(jù)，而查詢條件則是年月，即需要將數(shù)據(jù)中年月條件符合的數(shù)據(jù)挑選出來。返回結(jié)果為每日一條數(shù)據(jù)，計(jì)算的是當(dāng)日的統(tǒng)計(jì)值。

這里使用轉(zhuǎn)換方法，把日期數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換為YYYY-MM-DD格式的字符串，然后通過字符串比較的like語法來實(shí)現(xiàn)。

查詢二的月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的SQL語法：

Select CONVERT(varchar(7)，ThisDay，120)，AVG(F1) As F1，AVG(F2) As F2，AVG(F3) As F3，AVG(F4) As F4，AVG(F5)As F5，AVG(F6) As F6，AVG(F7) As F7，SUM(F8) As F8，SUM(F9) AS F9

FROM UA#Boiler

WHERE CONVERT(varchar(10), ThisDay,120) like '2010-09%'

GROUP BY CONVERT(varchar(7)，ThisDay，120)

這里的WHERE條件與查詢一相同，但Group語法又有所不同，因?yàn)樾枰獙⒄麄€(gè)月的所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一統(tǒng)計(jì)為一個(gè)結(jié)果。所以通過轉(zhuǎn)換方式，把日期數(shù)據(jù)YYYY-MM-DD的前7個(gè)字符輸出，得到了YYYY-MM的年+月格式。然后既要在統(tǒng)計(jì)結(jié)果中顯示這個(gè)年月值，還需要用此作為Group的分組依據(jù)。

（3）查詢結(jié)果顯示

查詢結(jié)果顯示在WinCC運(yùn)行畫面上，前文已經(jīng)透露過，本文主要的方法即使用UA控件，通過禁用工具欄、狀態(tài)欄并將屬性設(shè)置為只讀，則成為一個(gè)簡單表格控件的模式，可以用來顯示查詢結(jié)果。

其中查詢班日報(bào)表部分，直接使用源記錄數(shù)據(jù)的歸檔，通過Filter屬性設(shè)置過濾條件，而日報(bào)表的查詢統(tǒng)計(jì)則通過單獨(dú)建立的UA中的歸檔來實(shí)現(xiàn)。

而月報(bào)表的兩部分查詢則都是使用和班日報(bào)表的統(tǒng)計(jì)查詢部分一樣的手法，通過建立一個(gè)空表，在查詢到結(jié)果時(shí)填入數(shù)據(jù)到歸檔中，則畫面的表格中自動充滿數(shù)據(jù)。

（4）打印報(bào)表

圖2 打印效果圖

客戶在查詢運(yùn)行數(shù)據(jù)后，如需打印，則隨時(shí)可將查詢的結(jié)果打印出來。由于本文使用的UA控件直接支持打印功能，因而可以直接調(diào)用系統(tǒng)的打印模板實(shí)現(xiàn)。唯一差別的是，我們的報(bào)表里面包含2個(gè)表格 ，因而需在布局中設(shè)計(jì)2個(gè)“用戶歸檔 DLL運(yùn)行系統(tǒng)表格”，即可實(shí)現(xiàn)完整打印功能，如圖2所示。

5 結(jié)論

? 在WinCC中使用UA配合做報(bào)表，可以實(shí)現(xiàn)較為完善的功能。

? 本文在數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)查詢、顯示、打印輸出各方面都充分利用UA內(nèi)置提供功能，取得較好的效果。

? 用UA來實(shí)現(xiàn)報(bào)表，優(yōu)點(diǎn)是需要較少的程序腳本，尤其是數(shù)據(jù)庫操作代碼。UA控件對數(shù)據(jù)格式的自動適應(yīng)與處理，也簡化了程序的工作量。

? 此技術(shù)方法的缺點(diǎn)在于查詢時(shí)的效率較低，特別是一個(gè)月報(bào)表查詢，需要先將UA表內(nèi)的數(shù)據(jù)逐行清空，然后再將查詢結(jié)果逐行寫入。由于使用ID和JOB控制變量來實(shí)現(xiàn)讀寫操作，需要等待確認(rèn)前步驟操作完成之后方可繼續(xù)腳本，導(dǎo)致程序運(yùn)行周期較長。同時(shí)程序也不是特別健壯。

? 自定義報(bào)表除本文所論及方向和思路之外，還有大量的細(xì)節(jié)工作要做并且很難用文字來描述。為此作者同時(shí)還專門制作了詳盡的WinCC例程，并發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)上，地址為：http://goo.gl/Mze1

? 例程中除使用UA控件實(shí)現(xiàn)之外，還演示了另外兩種直接支持ADO方法的表格控件的實(shí)現(xiàn)方法。