李艷東，武岳，邊際，李根，李古清，劉東飛

（天津電氣傳動設(shè)計研究所有限公司，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越重要的意義，近年來國家節(jié)能減排方針的深入實施使得精確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計變得尤為重要，槽下配料的重量統(tǒng)計報表（以下簡稱槽下報表）就是其重要組成部分，槽下報表的功能是高爐每上一批料，就將該料批的數(shù)據(jù)信息以報表的形式統(tǒng)計出來，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)，還能通過經(jīng)驗數(shù)據(jù)更好地指導生產(chǎn)實踐。

文章中介紹的高爐上料系統(tǒng)PLC 采用西門子S7-400系列，上位機采用WinCC 7.0作為監(jiān)控軟件，使用WinCC中自帶的全局腳本即可實時記錄每一班每一批料的上料時間及料重。WinCC中也有自帶的報表功能，但是其格式不靈活，編輯起來也相對比較復雜，有些功能不能實現(xiàn)，所以這里采用的方法是Excel 定義好表格后由WinCC 的全局腳本進行填空的方法。采用這種方法就無需再將大量的Excel格式語句寫入程序代碼，只要事先將需要的格式定義在Excel 母本中即可。此報表的特點是不再借助數(shù)據(jù)庫存儲和讀取數(shù)據(jù)，而是當滿足觸發(fā)條件就及時向Excel 寫入實時數(shù)據(jù)，極大地簡便了程序的編寫和使用。

2 工藝流程及應用分析

2.1 工藝流程

槽下操作依據(jù)設(shè)置的“上料矩陣”進行配料；礦石品種有燒結(jié)、球團、塊礦、熔劑；每批料配完后，按照“上料矩陣”打開相應稱量斗倉門放料到槽下運料皮帶上，稱量斗放空，倉門關(guān)到位，按設(shè)定批重開始振料，到設(shè)定值振篩自動停振。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)焦丁篩分別進入焦丁倉和焦沫倉，焦沫用汽車返至指定料場，焦丁經(jīng)給料機、振篩進入槽下小稱斗，然后根據(jù)料單設(shè)置與礦石配比混裝。

當爐頂具備裝料條件（受料斗空）后，上料運料皮帶、主皮帶運行發(fā)出開稱量斗閘門信號，相對應的稱量斗滿足要求，稱量斗閘門打開，根據(jù)當前所執(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，經(jīng)延時后關(guān)閉閘門，稱量斗料空信號延時到，將“槽下放料料型”傳送到“受料斗料型”。當主皮帶上的料頭到達皮帶檢查點時，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行，料段停在檢查點處，當受料斗放料完成后，將“受料斗料型”傳送至“料罐料型”。當下料罐料空，上料罐料滿后，開放散閥料罐泄壓，泄壓完成后，順序開啟上密閥、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。當下料罐料滿，關(guān)放散閥，開一次均壓閥，對下料罐進行均壓，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，開下密閥，布料器溜槽傾角α、旋轉(zhuǎn)角β到位后，開啟料流閥γ角，按矩陣進行布料。料罐內(nèi)料布空后，γ角開到最大位置，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 應用分析

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

3 基于WinCC報表的實現(xiàn)

WinCC自帶的全局腳本經(jīng)常用于后臺任務(wù)，例如打印日常報表、監(jiān)控變量或執(zhí)行計算等。腳本動作通過內(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。為了使動作得以執(zhí)行，全局腳本運行系統(tǒng)必須包含在啟動列表中。全局腳本的編寫WinCC 提供了C 語言和VBS兩種編程方式，對于Excel報表，使用VBS編程最靈活。Excel定義好格式后WinCC的VBS腳本來填空，平均累計值等就用Excel的功能。

3.1 制作Excel母本

Excel 母本內(nèi)容要按照實際要求制定，包括料批種類，料批重量，上料時間等，母本中還需定義字體大小、格式、列寬以方便閱讀，紙張方向為橫向以使用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

以后生成的班報表會以此表為基礎(chǔ)進行填空，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，包括指定的時間周期和起始點，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)應用分析，每天的0時，8時，16 時生成班報表，就需設(shè)置3 個每日觸發(fā)的周期型觸發(fā)器，分別讓它在每日的這3 個時間觸發(fā)全局腳本生成以母本為表格的班報表，報表名為當天的日期及班次。

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

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)器包括一個或多個變量的詳細規(guī)范。每當檢測到這些變量的數(shù)值發(fā)生變化時，都將執(zhí)行與這樣的觸發(fā)器相關(guān)聯(lián)的動作?？蔀槊總€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)一檢測到變量值的變化就作出反應。如果動作僅與一個觸發(fā)器相關(guān)聯(lián)，則一旦發(fā)生觸發(fā)事件，動作就將執(zhí)行。然而，動作可能與多個觸發(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，無論兩個觸發(fā)事件之一何時發(fā)生，動作都將執(zhí)行。如果兩個事件同時發(fā)生，則動作將按先后順序執(zhí)行2 次。如果2 個變量觸發(fā)器在同一時刻啟動，則動作將只執(zhí)行1 次。在發(fā)生動作的另一次調(diào)用之前，應該完成對動作的處理，否則，將導致隊列溢出。

這里將“批脈沖延時”變量作為變量觸發(fā)器，當一個料批完全放入爐內(nèi)時“批脈沖延時”變化，觸發(fā)全局腳本，將料批數(shù)據(jù)實時寫入相應Excel中。

3.4 常見問題解決辦法

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

WinCC 的內(nèi)部變量在首次激活時，值是常為“0”的，可以根據(jù)這一特點來解決激活默認執(zhí)行全局腳本的問題

這樣就將激活WinCC 帶來的執(zhí)行腳本命令過濾掉了。

同理，使變量觸發(fā)器中的變量為“1”時允許觸發(fā)腳本即可過濾掉下降沿信號。生成的報表見圖3。

圖3 最終報表Fig.3 Final report

4 結(jié)論

通過WinCC 全局腳本的周期觸發(fā)器和變量觸發(fā)器生成的報表不需要現(xiàn)場人員進行其他操作，自動按班生成報表，報表時間和數(shù)據(jù)精確及時，實現(xiàn)了報表的全自動。

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，而且報表的內(nèi)容不僅限于料批重量的統(tǒng)計，還可以根據(jù)工藝要求以及廠方需要繪制其它報表，如爐身溫度報表，水系統(tǒng)報表，工長報表（風溫風壓，透氣性指數(shù)，噴煤富氧量，理論燃燒溫度等）。還可以根據(jù)時間的不同劃分為班組報表，日報表，月報表等。管理人員可以根據(jù)這些報表對能源的消耗和鋼鐵的產(chǎn)量進行對比，為節(jié)能降耗提供直觀科學的依據(jù)。

［1］西門子在線幫助.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從入門到精通［M］.北京：中國鐵道出版社，2006.