基于WinCC的高炉料批报表

李艳东，武岳，边际，李根，李古清，刘东飞

（天津电气传动设计研究所有限公司，天津300180）

1 引言

随着高炉炼铁工艺的不断发展，数据在高炉炼铁中有着越来越重要的意义，近年来国家节能减排方针的深入实施使得精确的数据统计变得尤为重要，槽下配料的重量统计报表（以下简称槽下报表）就是其重要组成部分，槽下报表的功能是高炉每上一批料，就将该料批的数据信息以报表的形式统计出来，便于日后的数据分析，不但是公司核算原料成本的重要依据，还能通过经验数据更好地指导生产实践。

文章中介绍的高炉上料系统PLC 采用西门子S7-400系列，上位机采用WinCC 7.0作为监控软件，使用WinCC中自带的全局脚本即可实时记录每一班每一批料的上料时间及料重。WinCC中也有自带的报表功能，但是其格式不灵活，编辑起来也相对比较复杂，有些功能不能实现，所以这里采用的方法是Excel 定义好表格后由WinCC 的全局脚本进行填空的方法。采用这种方法就无需再将大量的Excel格式语句写入程序代码，只要事先将需要的格式定义在Excel 母本中即可。此报表的特点是不再借助数据库存储和读取数据，而是当满足触发条件就及时向Excel 写入实时数据，极大地简便了程序的编写和使用。

2 工艺流程及应用分析

2.1 工艺流程

槽下操作依据设置的“上料矩阵”进行配料；矿石品种有烧结、球团、块矿、熔剂；每批料配完后，按照“上料矩阵”打开相应称量斗仓门放料到槽下运料皮带上，称量斗放空，仓门关到位，按设定批重开始振料，到设定值振筛自动停振。返矿皮带将矿沫经汽车返回到烧结配料，返焦皮带输送焦沫及焦丁，经焦丁筛分别进入焦丁仓和焦沫仓，焦沫用汽车返至指定料场，焦丁经给料机、振筛进入槽下小称斗，然后根据料单设置与矿石配比混装。

当炉顶具备装料条件（受料斗空）后，上料运料皮带、主皮带运行发出开称量斗闸门信号，相对应的称量斗满足要求，称量斗闸门打开，根据当前所执行的料单传送“槽下放料料型”，由称量斗传感器发出料空信号，经延时后关闭闸门，称量斗料空信号延时到，将“槽下放料料型”传送到“受料斗料型”。当主皮带上的料头到达皮带检查点时，检查炉顶装料条件是否满足，如果条件具备，则主皮带将料直接放入炉顶上料罐中，否则主皮带将停止运行，料段停在检查点处，当受料斗放料完成后，将“受料斗料型”传送至“料罐料型”。当下料罐料空，上料罐料满后，开放散阀料罐泄压，泄压完成后，顺序开启上密阀、挡料阀将料装入下料罐。上料罐料空后，依次关闭挡料阀、上密阀，下料罐装料完成。当下料罐料满，关放散阀，开一次均压阀，对下料罐进行均压，均压完毕，关一次均压阀。探尺到设定的料线后，将探尺提到零位，开下密阀，布料器溜槽倾角α、旋转角β到位后，开启料流阀γ角，按矩阵进行布料。料罐内料布空后，γ角开到最大位置，将料彻底放空，然后关闭料流阀，关下密阀，布料完成后，放探尺，继续跟踪探料，高炉上料工艺如图1所示。

图1 高炉上料工艺图Fig.1 Feeding the blast furnace process diagram

2.2 应用分析

上料报表需要记录的是每批料放入高炉内的时间和称量值，根据工艺要求，当下料罐开过，炉料放入高炉内，触发批脉冲信号，将本批料料质、料质重量以及放料时间写入Excel 报表中。一般情况下，高炉上料系统一天分为3 个班组轮流值岗，每8 h 一换班，即每天的0 点，8 点，16 点换岗，所以每天的这3个时间生成新的报表，即班报表，班报表中记录了本班次的上料批数，每批料的上料时间，料质，重量等，为了查询方便，将每班生成的报表用当天日期和班次命名。值得注意的是，在PLC程序中需将批脉冲号变成一个2～3 s 延时的脉冲信号，这样才能满足WinCC 的采样时间，触发全局脚本程序。

3 基于WinCC报表的实现

WinCC自带的全局脚本经常用于后台任务，例如打印日常报表、监控变量或执行计算等。脚本动作通过内部组态的触发器触发，触发器又分为变量触发器和周期触发器。为了使动作得以执行，全局脚本运行系统必须包含在启动列表中。全局脚本的编写WinCC 提供了C 语言和VBS两种编程方式，对于Excel报表，使用VBS编程最灵活。Excel定义好格式后WinCC的VBS脚本来填空，平均累计值等就用Excel的功能。

3.1 制作Excel母本

Excel 母本内容要按照实际要求制定，包括料批种类，料批重量，上料时间等，母本中还需定义字体大小、格式、列宽以方便阅读，纸张方向为横向以使用A4 纸打印，母本最终结果如图2所示。

图2 Excel母本图Fig.2 Originally Excel

以后生成的班报表会以此表为基础进行填空，这样就省去了在全局脚本中大量的规定Excel格式的语句。

3.2 创建周期型触发器脚本

周期型触发器是WinCC 全局脚本的触发器类型之一，包括指定的时间周期和起始点，可定义为缺省周期，每h周期，每日周期，每周周期，每月周期，每a周期。根据应用分析，每天的0时，8时，16 时生成班报表，就需设置3 个每日触发的周期型触发器，分别让它在每日的这3 个时间触发全局脚本生成以母本为表格的班报表，报表名为当天的日期及班次。

这样就按照母版中定义好的格式定时地创建出了相应的班报表空表格。

3.3 创建变量型触发器脚本

变量型触发器是WinCC 全局脚本的触发器类型之一，该触发器包括一个或多个变量的详细规范。每当检测到这些变量的数值发生变化时，都将执行与这样的触发器相关联的动作。可为每个变量定制如何查询变量值。既可以选择具有指定周期的周期轮询，也可以选择系统一检测到变量值的变化就作出反应。如果动作仅与一个触发器相关联，则一旦发生触发事件，动作就将执行。然而，动作可能与多个触发器相关联，例如，周期型触发器和变量触发器。此时，无论两个触发事件之一何时发生，动作都将执行。如果两个事件同时发生，则动作将按先后顺序执行2 次。如果2 个变量触发器在同一时刻启动，则动作将只执行1 次。在发生动作的另一次调用之前，应该完成对动作的处理，否则，将导致队列溢出。

这里将“批脉冲延时”变量作为变量触发器，当一个料批完全放入炉内时“批脉冲延时”变化，触发全局脚本，将料批数据实时写入相应Excel中。

3.4 常见问题解决办法

WinCC 的全局变量有2 个需要注意的地方：第1，当WinCC 重新激活时，全局脚本会忽略触发器默认执行1 次；第2，当选择变量触发器时，只要变量发生变化都会触发脚本，但往往只允许它上升沿触发即当此变量由“0”变为“1”时触发。所以在编写全局变量脚本程序时需将上述两种情况过滤出去。

WinCC 的内部变量在首次激活时，值是常为“0”的，可以根据这一特点来解决激活默认执行全局脚本的问题

这样就将激活WinCC 带来的执行脚本命令过滤掉了。

同理，使变量触发器中的变量为“1”时允许触发脚本即可过滤掉下降沿信号。生成的报表见图3。

图3 最终报表Fig.3 Final report

4 结论

通过WinCC 全局脚本的周期触发器和变量触发器生成的报表不需要现场人员进行其他操作，自动按班生成报表，报表时间和数据精确及时，实现了报表的全自动。

利用Excel 建立的母本可以方便地生成数据曲线，柱状图，饼状图等，而且报表的内容不仅限于料批重量的统计，还可以根据工艺要求以及厂方需要绘制其它报表，如炉身温度报表，水系统报表，工长报表（风温风压，透气性指数，喷煤富氧量，理论燃烧温度等）。还可以根据时间的不同划分为班组报表，日报表，月报表等。管理人员可以根据这些报表对能源的消耗和钢铁的产量进行对比，为节能降耗提供直观科学的依据。

［1］西门子在线帮助.WINCC_V6 全局脚本［Z］.http：//wenku.baidu.com/view/b5fbocbf561252d380eb6e12.html.2004.

［2］刘玠.炼铁生产自动化技术［M］.北京：冶金工业出版社，2005.

［3］韩小良，韩舒婷.Excel VBA从入门到精通［M］.北京：中国铁道出版社，2006.