柳海濤，李保強(qiáng)，魏 佳

（機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南鄭州 450007）

基于WinCC用戶歸檔的工業(yè)爐數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

柳海濤，李保強(qiáng)，魏 佳

（機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南鄭州 450007）

介紹了一種基于WinCC用戶歸檔的工業(yè)爐數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，敘述了該系統(tǒng)的原理、實(shí)現(xiàn)過程及其特點(diǎn)應(yīng)用。利用WinCC用戶歸檔實(shí)現(xiàn)的工業(yè)爐數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可以記錄生產(chǎn)過程的各種數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、管理和調(diào)取溫度曲線，有助于提高生產(chǎn)效率和控制生產(chǎn)質(zhì)量。

WinCC；用戶歸檔；數(shù)據(jù)管理；工業(yè)爐

工業(yè)爐窯行業(yè)傳統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控界面只注重實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)控和控制參數(shù)的輸入，一般也有溫度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的記錄功能，其數(shù)據(jù)記錄一般都是從爐子做好時(shí)開始記錄直到爐窯報(bào)廢為止。但是作為生產(chǎn)者和管理者幾乎沒辦法對(duì)這樣一條曲線進(jìn)行進(jìn)一步的管理和利用，這就要求爐窯生產(chǎn)商提供一種能被生產(chǎn)者、管理者所進(jìn)一步利用的數(shù)據(jù)查詢管理系統(tǒng)，包括精確查詢、模糊查詢、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)等功能，為決策層提供數(shù)據(jù)支持。

1 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介

該系統(tǒng)的基本思想就是從邏輯上對(duì)歷史數(shù)據(jù)以一個(gè)熱處理任務(wù)為單位進(jìn)行劃分，每一個(gè)完整的熱處理任務(wù)稱為一個(gè)“爐次”。查詢檢索及報(bào)表呈現(xiàn)均以爐次為單位。比如需要查詢2011年9月，產(chǎn)品為“K600缸蓋”且操作員為“賓**”的所有爐次信息，查詢結(jié)果如圖1所示。

系統(tǒng)在傳統(tǒng)的組態(tài)界面上加入生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)錄入功能，這些信息包括爐次、產(chǎn)品編號(hào)、產(chǎn)品名稱、材質(zhì)、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、歷史曲線記錄等信息。這些信息的保存不同于一般的處理方法比如保存為一個(gè)文本文件，而是將這些生產(chǎn)信息存入SQL Server數(shù)據(jù)庫以供檢索之需。在組態(tài)界面上加入歷史信息查詢功能，提供關(guān)鍵字來檢索，可進(jìn)行精確或模糊查詢。運(yùn)用數(shù)據(jù)庫和報(bào)表技術(shù)，將查詢到的爐次信息生成報(bào)表，點(diǎn)擊報(bào)表的具體一行，可查看該行（爐次）的所有信息，包括開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間及這個(gè)時(shí)間段對(duì)應(yīng)的爐溫溫度曲線。

圖1 查詢結(jié)果

2 W inCC用戶歸檔的功能[1]

用戶歸檔可方便的用于配方、生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄、在線表格等領(lǐng)域。用戶歸檔將SQL Server進(jìn)行封裝，并提供組件可以使歸檔數(shù)據(jù)可視化。在WinCC中，通過用戶歸檔函數(shù)可方便地將歸檔變量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，使用用戶歸檔表格控件可在線顯示記錄的變量數(shù)據(jù)，并可通過控件自帶的功能和接口函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行分類查詢和統(tǒng)計(jì)，不再直接面對(duì)SQL Server數(shù)據(jù)庫函數(shù)。用戶歸檔還提供方便的從PLC傳送數(shù)據(jù)、編輯數(shù)據(jù)記錄、控制變量等功能。

WinCC的用戶歸檔功能需要獨(dú)立安裝，需要單獨(dú)購買用戶歸檔授權(quán)。

3 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 工業(yè)爐用戶界面的常規(guī)設(shè)計(jì)

常規(guī)用戶界面設(shè)計(jì)包含常規(guī)的主界面、系統(tǒng)狀態(tài)界面、參數(shù)設(shè)置界面、報(bào)警界面、溫度曲線界面、通訊狀態(tài)界面等（本文主要討論數(shù)據(jù)管理，這部分內(nèi)容不再介紹）。

3.2 生產(chǎn)信息的歸檔

建立需要信息錄入的內(nèi)部變量，比如“班次”、“產(chǎn)品型號(hào)”、“產(chǎn)品數(shù)量”、“產(chǎn)品材質(zhì)”等文本變量，與WinCC中的輸入輸出域分別進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同時(shí)建立中間變量用來顯示具體的某一查詢結(jié)果，比如命名為：“選擇班次”、“選擇產(chǎn)品型號(hào)”、“選擇產(chǎn)品數(shù)量”、“選擇產(chǎn)品材質(zhì)”等，如圖2所示。

圖2 產(chǎn)品信息變量

在用戶歸檔欄目建立比如名稱為“product_ inf”的用戶歸檔域，類似數(shù)據(jù)庫中的一個(gè)片段。同時(shí)在這個(gè)用戶歸檔域中添加與需要信息錄入相對(duì)應(yīng)的項(xiàng)，比如“班次”、“產(chǎn)品型號(hào)”等等。需要注意的是WinCC用戶歸檔域中的這些字段不支持中文名稱，需要把這些字段名稱改為英文比如“team”、“operator”等等，但是可以為這些字段追加上中文注解（在用戶歸檔域中稱為別名），建立好的用戶歸檔變量如圖3所示。

在組態(tài)界面上添加輸入窗口（輸入輸出域），用來輸入生產(chǎn)過程和產(chǎn)品的相關(guān)信息，如圖4所示。

圖3 用戶歸檔變量

圖4 信息輸入畫面

當(dāng)點(diǎn)擊“開始時(shí)刻記錄”按鈕時(shí)，把這些信息作為一個(gè)爐次的一條記錄添加到用戶記錄域“product_inf”中去。當(dāng)這個(gè)熱處理任務(wù)完成后點(diǎn)擊“結(jié)束時(shí)刻記錄”按鈕，把結(jié)束時(shí)刻的信息也追加到上次記錄中去。點(diǎn)擊“開始時(shí)刻記錄”按鈕，產(chǎn)生一個(gè)鼠標(biāo)左鍵事件，在這個(gè)事件中添加C語言腳本來執(zhí)行這一記錄任務(wù)。具體實(shí)現(xiàn)過程是：通過uaConnect(&hConnect )函數(shù)連接用戶歸檔組件，調(diào)用用戶歸檔函數(shù)uaQueryArchiv eByName(hConnect,”product_inf”, &hArchive)連接到建立好的用戶歸檔product_inf”。調(diào)用uaArchiveOpen(hArchive) 打開這個(gè)歸檔，然后調(diào)用函數(shù)uaArchiveSetFieldValueString ( hArchive, Index, StringField )向緩沖區(qū)添加元素，參數(shù)Index定義了該行的第幾列，這一行添加完成后通過函數(shù)uaArchiveInsert(hArchive)把這一行信息真正插入到“product_inf”這個(gè)歸檔中進(jìn)行存儲(chǔ)。最后關(guān)閉歸檔、釋放與歸檔的連接、斷開與歸檔組件的連接[2]。建立好的用戶歸檔腳本如圖5所示。

當(dāng)熱處理任務(wù)完成后點(diǎn)擊“結(jié)束時(shí)刻記錄”按鈕，把結(jié)束時(shí)間插入到“product_ inf”歸檔中去，原理與上文類似。

3.3 生產(chǎn)信息歷史查詢功能

WinCC自帶的ActiveX控件User Archive Control提供了很強(qiáng)大的數(shù)據(jù)顯示及查詢檢索功能，用戶歸檔表格控件如圖6所示。通過設(shè)定過濾條件可進(jìn)行精確和模糊查詢。

圖5 用戶歸檔腳本

圖6 用戶歸檔表格控件

點(diǎn)擊某一查詢結(jié)果，在查詢結(jié)果欄目中會(huì)出現(xiàn)這一行的具體信息，如圖7所示。并可點(diǎn)擊“查詢溫度曲線”按鈕查看該爐次的溫度曲線，如圖8所示。當(dāng)單擊控件User Archive Control的某一行時(shí)候，在其屬性中的對(duì)象事件SelectedIDChange（ ）函數(shù)中添加C語言動(dòng)作，與用戶歸檔建立連接，讀取該行對(duì)應(yīng)的信息，分別傳遞到變量（“選擇班次”、“選擇產(chǎn)品型號(hào)”、“選擇產(chǎn)品數(shù)量”）中去。并在查詢結(jié)果欄目顯示出來。細(xì)節(jié)問題與信息插入類似，都需要與歸檔組件建立連接，打開歸檔，分別讀取，最后再斷開連接，關(guān)閉連接等。

圖7 查詢結(jié)果的信息顯示

3.4 根據(jù)查詢結(jié)果生成報(bào)表及對(duì)應(yīng)曲線

在用戶歸檔表格空間上點(diǎn)擊表格另存按鈕，可將數(shù)據(jù)另存為.CSV的文件，可以使用EXCEL或數(shù)據(jù)庫打開、編輯、統(tǒng)計(jì)、打印等。

在“查詢溫度曲線”按鈕中添加鼠標(biāo)左鍵事件，事件中包含的動(dòng)作為：打開一個(gè)溫度曲線窗口，設(shè)定溫度曲線的參數(shù)（起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等）。使用到的腳本函數(shù)如下：

SetPropWord(lpszPictureName,”control1”,”Ind ex”,0);

圖8 查詢出的該爐的溫度曲線

SetPropChar(lpszPictureName,”control1”,”B eginTime”,GetTagChar(“temp_start_time”));

SetPropChar(lpszPictureName,”control1”,”E ndTime”,GetTagChar(“temp_end_time”));

使用腳本函數(shù)能方便準(zhǔn)確地顯示某爐的溫度信息，不再需要人工地從一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)記錄里面摘錄出某爐次的溫度記錄。

4 結(jié)束語

筆者在長(zhǎng)期工業(yè)爐設(shè)計(jì)調(diào)試工作過程中發(fā)現(xiàn)，工業(yè)爐運(yùn)行數(shù)據(jù)信息混亂，導(dǎo)致這些數(shù)據(jù)難以有效利用。而通過WinCC的用戶歸檔服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行信息的歸檔，并對(duì)這些運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯上以爐次（一個(gè)熱處理任務(wù)）為單位進(jìn)行分割，可方便地對(duì)這些分割后的數(shù)據(jù)片段進(jìn)行檢索、查詢、報(bào)表輸出乃至打印等操作?；赪inCC的用戶歸檔工業(yè)爐數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)不像傳統(tǒng)的人機(jī)界面僅僅為操作員服務(wù)，而是為工廠管理者乃至決策層提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)分析匯總功能。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)使用證明，該方案操作簡(jiǎn)便，具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性，有一定的推廣價(jià)值。

[1] 甄立東，魏瑾,牛文勇,等.WinCC V6歸檔數(shù)據(jù)處理[J]. 微計(jì)算機(jī)信息. 2005(18).

[2] 王文廣. 組態(tài)軟件WinCC在煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科學(xué)之友,B版. 2009(02).

[3] 夏侯洪波，姜銳，李忠民.西門子PLC與Wincc在高爐熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J]. 中國設(shè)備工程. 2011(02).

[4] 盧宏，童長(zhǎng)仁，曾青云.基于OPC的WinCC監(jiān)控系統(tǒng)復(fù)雜報(bào)表的實(shí)現(xiàn)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息. 2009(06).

[5] 周曉華，黃玲.基于WINCC的變電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力學(xué)報(bào). 2007(03).

Industrial Furnace Data Management System Based on WinCC User Archive

LIU HaiTao, LI BaoQiang, WEI Jia

(NO.6 Institute of Project Planning & Research of Machinery Industry, Zhengzhou 450007, Henan China)

A WinCC based user archive industrial furnace data management system has been introduced with description of the principle, realization process and characteristics of application of the system, with which a variety of data in production process could be recorded as well as be queried, counted, managed and temperature curves could be obtained, helpful to improve production eff ciency and control of production quality hence with some promotional value to be spread.

WinCC; User Archive; Data Management; Industrial Furnaces

TP392；

A；

1006-9658（2012）05-0034-3

2012－07－02

稿件編號(hào)：1207－081

柳海濤（1986-），男，從事自動(dòng)化控制、智能控制研究