基于WinCC的高爐料批報(bào)表

李艷東，武岳，邊際，李根，李古清，劉東飛

（天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所有限公司，天津300180）

1 引言

隨著高爐煉鐵工藝的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)在高爐煉鐵中有著越來(lái)越重要的意義，近年來(lái)國(guó)家節(jié)能減排方針的深入實(shí)施使得精確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)變得尤為重要，槽下配料的重量統(tǒng)計(jì)報(bào)表（以下簡(jiǎn)稱槽下報(bào)表）就是其重要組成部分，槽下報(bào)表的功能是高爐每上一批料，就將該料批的數(shù)據(jù)信息以報(bào)表的形式統(tǒng)計(jì)出來(lái)，便于日后的數(shù)據(jù)分析，不但是公司核算原料成本的重要依據(jù)，還能通過(guò)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

文章中介紹的高爐上料系統(tǒng)PLC 采用西門(mén)子S7-400系列，上位機(jī)采用WinCC 7.0作為監(jiān)控軟件，使用WinCC中自帶的全局腳本即可實(shí)時(shí)記錄每一班每一批料的上料時(shí)間及料重。WinCC中也有自帶的報(bào)表功能，但是其格式不靈活，編輯起來(lái)也相對(duì)比較復(fù)雜，有些功能不能實(shí)現(xiàn)，所以這里采用的方法是Excel 定義好表格后由WinCC 的全局腳本進(jìn)行填空的方法。采用這種方法就無(wú)需再將大量的Excel格式語(yǔ)句寫(xiě)入程序代碼，只要事先將需要的格式定義在Excel 母本中即可。此報(bào)表的特點(diǎn)是不再借助數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)，而是當(dāng)滿足觸發(fā)條件就及時(shí)向Excel 寫(xiě)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，極大地簡(jiǎn)便了程序的編寫(xiě)和使用。

2 工藝流程及應(yīng)用分析

2.1 工藝流程

槽下操作依據(jù)設(shè)置的“上料矩陣”進(jìn)行配料；礦石品種有燒結(jié)、球團(tuán)、塊礦、熔劑；每批料配完后，按照“上料矩陣”打開(kāi)相應(yīng)稱量斗倉(cāng)門(mén)放料到槽下運(yùn)料皮帶上，稱量斗放空，倉(cāng)門(mén)關(guān)到位，按設(shè)定批重開(kāi)始振料，到設(shè)定值振篩自動(dòng)停振。返礦皮帶將礦沫經(jīng)汽車返回到燒結(jié)配料，返焦皮帶輸送焦沫及焦丁，經(jīng)焦丁篩分別進(jìn)入焦丁倉(cāng)和焦沫倉(cāng)，焦沫用汽車返至指定料場(chǎng)，焦丁經(jīng)給料機(jī)、振篩進(jìn)入槽下小稱斗，然后根據(jù)料單設(shè)置與礦石配比混裝。

當(dāng)爐頂具備裝料條件（受料斗空）后，上料運(yùn)料皮帶、主皮帶運(yùn)行發(fā)出開(kāi)稱量斗閘門(mén)信號(hào)，相對(duì)應(yīng)的稱量斗滿足要求，稱量斗閘門(mén)打開(kāi)，根據(jù)當(dāng)前所執(zhí)行的料單傳送“槽下放料料型”，由稱量斗傳感器發(fā)出料空信號(hào)，經(jīng)延時(shí)后關(guān)閉閘門(mén)，稱量斗料空信號(hào)延時(shí)到，將“槽下放料料型”傳送到“受料斗料型”。當(dāng)主皮帶上的料頭到達(dá)皮帶檢查點(diǎn)時(shí)，檢查爐頂裝料條件是否滿足，如果條件具備，則主皮帶將料直接放入爐頂上料罐中，否則主皮帶將停止運(yùn)行，料段停在檢查點(diǎn)處，當(dāng)受料斗放料完成后，將“受料斗料型”傳送至“料罐料型”。當(dāng)下料罐料空，上料罐料滿后，開(kāi)放散閥料罐泄壓，泄壓完成后，順序開(kāi)啟上密閥、擋料閥將料裝入下料罐。上料罐料空后，依次關(guān)閉擋料閥、上密閥，下料罐裝料完成。當(dāng)下料罐料滿，關(guān)放散閥，開(kāi)一次均壓閥，對(duì)下料罐進(jìn)行均壓，均壓完畢，關(guān)一次均壓閥。探尺到設(shè)定的料線后，將探尺提到零位，開(kāi)下密閥，布料器溜槽傾角α、旋轉(zhuǎn)角β到位后，開(kāi)啟料流閥γ角，按矩陣進(jìn)行布料。料罐內(nèi)料布空后，γ角開(kāi)到最大位置，將料徹底放空，然后關(guān)閉料流閥，關(guān)下密閥，布料完成后，放探尺，繼續(xù)跟蹤探料，高爐上料工藝如圖1所示。

圖1 高爐上料工藝圖Fig.1 Feeding the blast furnace process diagram

2.2 應(yīng)用分析

上料報(bào)表需要記錄的是每批料放入高爐內(nèi)的時(shí)間和稱量值，根據(jù)工藝要求，當(dāng)下料罐開(kāi)過(guò)，爐料放入高爐內(nèi)，觸發(fā)批脈沖信號(hào)，將本批料料質(zhì)、料質(zhì)重量以及放料時(shí)間寫(xiě)入Excel 報(bào)表中。一般情況下，高爐上料系統(tǒng)一天分為3 個(gè)班組輪流值崗，每8 h 一換班，即每天的0 點(diǎn)，8 點(diǎn)，16 點(diǎn)換崗，所以每天的這3個(gè)時(shí)間生成新的報(bào)表，即班報(bào)表，班報(bào)表中記錄了本班次的上料批數(shù)，每批料的上料時(shí)間，料質(zhì)，重量等，為了查詢方便，將每班生成的報(bào)表用當(dāng)天日期和班次命名。值得注意的是，在PLC程序中需將批脈沖號(hào)變成一個(gè)2～3 s 延時(shí)的脈沖信號(hào)，這樣才能滿足WinCC 的采樣時(shí)間，觸發(fā)全局腳本程序。

3 基于WinCC報(bào)表的實(shí)現(xiàn)

WinCC自帶的全局腳本經(jīng)常用于后臺(tái)任務(wù)，例如打印日常報(bào)表、監(jiān)控變量或執(zhí)行計(jì)算等。腳本動(dòng)作通過(guò)內(nèi)部組態(tài)的觸發(fā)器觸發(fā)，觸發(fā)器又分為變量觸發(fā)器和周期觸發(fā)器。為了使動(dòng)作得以執(zhí)行，全局腳本運(yùn)行系統(tǒng)必須包含在啟動(dòng)列表中。全局腳本的編寫(xiě)WinCC 提供了C 語(yǔ)言和VBS兩種編程方式，對(duì)于Excel報(bào)表，使用VBS編程最靈活。Excel定義好格式后WinCC的VBS腳本來(lái)填空，平均累計(jì)值等就用Excel的功能。

3.1 制作Excel母本

Excel 母本內(nèi)容要按照實(shí)際要求制定，包括料批種類，料批重量，上料時(shí)間等，母本中還需定義字體大小、格式、列寬以方便閱讀，紙張方向?yàn)闄M向以使用A4 紙打印，母本最終結(jié)果如圖2所示。

圖2 Excel母本圖Fig.2 Originally Excel

以后生成的班報(bào)表會(huì)以此表為基礎(chǔ)進(jìn)行填空，這樣就省去了在全局腳本中大量的規(guī)定Excel格式的語(yǔ)句。

3.2 創(chuàng)建周期型觸發(fā)器腳本

周期型觸發(fā)器是WinCC 全局腳本的觸發(fā)器類型之一，包括指定的時(shí)間周期和起始點(diǎn)，可定義為缺省周期，每h周期，每日周期，每周周期，每月周期，每a周期。根據(jù)應(yīng)用分析，每天的0時(shí)，8時(shí)，16 時(shí)生成班報(bào)表，就需設(shè)置3 個(gè)每日觸發(fā)的周期型觸發(fā)器，分別讓它在每日的這3 個(gè)時(shí)間觸發(fā)全局腳本生成以母本為表格的班報(bào)表，報(bào)表名為當(dāng)天的日期及班次。

這樣就按照母版中定義好的格式定時(shí)地創(chuàng)建出了相應(yīng)的班報(bào)表空表格。

3.3 創(chuàng)建變量型觸發(fā)器腳本

變量型觸發(fā)器是WinCC 全局腳本的觸發(fā)器類型之一，該觸發(fā)器包括一個(gè)或多個(gè)變量的詳細(xì)規(guī)范。每當(dāng)檢測(cè)到這些變量的數(shù)值發(fā)生變化時(shí)，都將執(zhí)行與這樣的觸發(fā)器相關(guān)聯(lián)的動(dòng)作?？蔀槊總€(gè)變量定制如何查詢變量值。既可以選擇具有指定周期的周期輪詢，也可以選擇系統(tǒng)一檢測(cè)到變量值的變化就作出反應(yīng)。如果動(dòng)作僅與一個(gè)觸發(fā)器相關(guān)聯(lián)，則一旦發(fā)生觸發(fā)事件，動(dòng)作就將執(zhí)行。然而，動(dòng)作可能與多個(gè)觸發(fā)器相關(guān)聯(lián)，例如，周期型觸發(fā)器和變量觸發(fā)器。此時(shí)，無(wú)論兩個(gè)觸發(fā)事件之一何時(shí)發(fā)生，動(dòng)作都將執(zhí)行。如果兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生，則動(dòng)作將按先后順序執(zhí)行2 次。如果2 個(gè)變量觸發(fā)器在同一時(shí)刻啟動(dòng)，則動(dòng)作將只執(zhí)行1 次。在發(fā)生動(dòng)作的另一次調(diào)用之前，應(yīng)該完成對(duì)動(dòng)作的處理，否則，將導(dǎo)致隊(duì)列溢出。

這里將“批脈沖延時(shí)”變量作為變量觸發(fā)器，當(dāng)一個(gè)料批完全放入爐內(nèi)時(shí)“批脈沖延時(shí)”變化，觸發(fā)全局腳本，將料批數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)寫(xiě)入相應(yīng)Excel中。

3.4 常見(jiàn)問(wèn)題解決辦法

WinCC 的全局變量有2 個(gè)需要注意的地方：第1，當(dāng)WinCC 重新激活時(shí)，全局腳本會(huì)忽略觸發(fā)器默認(rèn)執(zhí)行1 次；第2，當(dāng)選擇變量觸發(fā)器時(shí)，只要變量發(fā)生變化都會(huì)觸發(fā)腳本，但往往只允許它上升沿觸發(fā)即當(dāng)此變量由“0”變?yōu)椤?”時(shí)觸發(fā)。所以在編寫(xiě)全局變量腳本程序時(shí)需將上述兩種情況過(guò)濾出去。

WinCC 的內(nèi)部變量在首次激活時(shí)，值是常為“0”的，可以根據(jù)這一特點(diǎn)來(lái)解決激活默認(rèn)執(zhí)行全局腳本的問(wèn)題

這樣就將激活WinCC 帶來(lái)的執(zhí)行腳本命令過(guò)濾掉了。

同理，使變量觸發(fā)器中的變量為“1”時(shí)允許觸發(fā)腳本即可過(guò)濾掉下降沿信號(hào)。生成的報(bào)表見(jiàn)圖3。

圖3 最終報(bào)表Fig.3 Final report

4 結(jié)論

通過(guò)WinCC 全局腳本的周期觸發(fā)器和變量觸發(fā)器生成的報(bào)表不需要現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行其他操作，自動(dòng)按班生成報(bào)表，報(bào)表時(shí)間和數(shù)據(jù)精確及時(shí)，實(shí)現(xiàn)了報(bào)表的全自動(dòng)。

利用Excel 建立的母本可以方便地生成數(shù)據(jù)曲線，柱狀圖，餅狀圖等，而且報(bào)表的內(nèi)容不僅限于料批重量的統(tǒng)計(jì)，還可以根據(jù)工藝要求以及廠方需要繪制其它報(bào)表，如爐身溫度報(bào)表，水系統(tǒng)報(bào)表，工長(zhǎng)報(bào)表（風(fēng)溫風(fēng)壓，透氣性指數(shù)，噴煤富氧量，理論燃燒溫度等）。還可以根據(jù)時(shí)間的不同劃分為班組報(bào)表，日?qǐng)?bào)表，月報(bào)表等。管理人員可以根據(jù)這些報(bào)表對(duì)能源的消耗和鋼鐵的產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)比，為節(jié)能降耗提供直觀科學(xué)的依據(jù)。

［1］西門(mén)子在線幫助.WINCC_V6 全局腳本［Z］.http：//wenku.baidu.com/view/b5fbocbf561252d380eb6e12.html.2004.

［2］劉玠.煉鐵生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

［3］韓小良，韓舒婷.Excel VBA從入門(mén)到精通［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.