火焰清理板坯信息自动控制系统

包仕伟

摘要：为实现板坯清理计划自动导入功能，提出了一种HMI侧和PLC侧编程的方法。系统的关键技术是使用Spreadsheet控件，采用VBS编程开发的功能成坯清理计划自动导入、板坯计划下达、板坯自动分组、数据操作实时记录等功能，经过现场调试及系统使用情况也验证了改系统的有效性和可行性。

关键词：HMI；PLC；Spreadsheet组件

中图分类号：TP24             文献标识码：B

0引言（Intruduction）

连铸生产过程中，生产的铸坯表面不可避免会出现横纵裂纹、皮下针孔、夹渣、凹陷等各种表面缺陷，从而影响最终产品的质量。特别是对于表面质量要求高的汽车板、家电用板等，如果铸坯表面有小的瑕疵，轧制成材后将扩大成几米的缺陷。

板坯火焰清理机可以通过火焰清理机的烧嘴喷出的氧气和燃气进行热化学的氧化反应所产生的高温高压对板坯表面有缺陷的区域融化，随即将此部分区域按照设定的清理参数将缺陷氧化清除，从而使铸坯表面质量得以改善。它可提高生产效率、热坯热量损失小、清理效果好、改善工人劳动条件等优点[1]。

火焰清理机生产所需的板坯清理计划表是由连铸二级转发过来的数据,操作人员需要按照清理计划表将需要清理的板坯信息人工手动录入wincc运行界面中，不但效率低，而且非常容易出错，增加了操作人员的劳动强度，错误的板坯信息甚至还影响板坯的清理质量。为了解决上述问题根据现场实际情况开发了火焰清理板坯信息自动控制系统。

1 控制功能 (Control Function)

    火焰清理板坯信息自动控制软件以火焰清理的板坯信息处理为控制对象，软件包括板坯清理计划自动导入、板坯自动分组、板坯计划下达以及数据操作记录等功能。

1.1  板坯清理计划自动导入功能 （Automatic import of slab cleaning plan)

板坯清理计划自动导入功能使用Spreadsheet控件[2]，采用VBS编程，界面直观，数据操作方便。软件将连铸二级转发过来的数据通过电子表格读取并显示在WINCC的运行界面中，操作人员可根据当天的生产计划在电子表格中选择需要导入板坯数据范围，软件会按照设定的范围自动读取电子表格中相对应的板坯数据并写入DB块中，一次最多可以导入16块板坯数据。

1.2  开发语言（Development language)

在Wincc中使用VBScript脚本语言，对Spreadsheet 组件进行相关的定义及操控。例如：运行状态下Spreadsheet 组件的高度、宽度、获取数据表格路径、是否允许对表格进行编辑以及将数据表的数据按照设定的范围读取并写入DB块中，一次最多可以导入15块板坯数据。

2  板坯自动分组（Automatic grouping function of slab)

传统数据查询，一般需要借助第三方软件编程访问数据库的方式。

优点：数据写入数据表，数据不容易丢失，保存时间长，数据库容量大；数据从数据库里面查询和统计，冗余少，速度快，具有直接性、可靠性和稳定性。查询方便灵活，依靠强大的查询和统计功能，想怎么查询就怎么查询，并依靠MSFlexGrid等控件做显示，做出来的不仅报表美观大方。而且还可根据做出很复杂的报表。

缺点：数据写入数据表，只要系统重新安装，数据很容易丢失。数据从数据库里面查询和统计，冗余少，速度快，具有直接性，破坏了原因数据库的封闭性，会不稳定；数据直接记录入数据库，系统必须安装数据库软件，脱离该系统，就无法查询，打印报表。

综合以上优缺点考虑提出基于PLC编程的一种新的数据查询方法，对于四钢轧火焰清理项目，涉及到的钢坯种类100多种，分12组，group1～12，每一组都有若干个钢种，钢坯号是由5个字母加5个数字组成，比如：MBTRG00502，分组号是group1。钢种号是由连铸二级系统发过来的，厂家要求，一旦接收到连铸二级系统发过来板坯信息，我们要能自动判断出这个钢种是属于哪个分组，并把分组号传给火焰清理本体系统。火焰清理本体系统会根据这个钢组号，去配比清理所需的氧气和氮气的配比等参数。另外，厂家提出由于后续还会有新的钢种生产出来，我们的系统要能在不改变程序结构的前提下，够添加钢种和钢种分组。

PLC侧编程思路：

考虑到这些因素，我们决定不采用传统的利用数据库查询的方式来做，首先，我们将PLC的DB存储区开的足够大，按照200个钢种的数据结构来做，每个数据结构里面包含钢种号和钢坯分组号等等。采用PLC编程高级语言，利用指针查询的方法，采取嵌套循环的逻辑，外循环查询200个数据结构组，内循环比对钢坯号的10个字符串。这样，就完成了整个查询功能。经过测试，该方法的执行效率非常之高，系统中由于开了足够大PLC的DB存储区，配合wincc控件，很方便后期添加新的钢种和钢坯分组。

图2程序逻辑图

WINCC侧编程思路：

Spreadsheet是Office的WEB组件，一般安装了Office软件都有，是Excel 的核心组件。对电子表格组件的操作，如同操作 Excel 工作表一样简单方便，执行效率高，在wincc中使用VBScript脚本语言，对Spreadsheet 组件进行相关的定义及操控。例如：运行状态下Spreadsheet 组件的高度、宽度、获取数据表格路径、电子表格中数据的添加 、删除、修改、保存数据等，并将保存的数据下载到PLC程序的DB中。

3. 板坯计划下达（Release of slab plan）

过程控制数据使用标准的西门子的数据块结构，对数据管理进行基本的维护应用，用户能够通过PLC程序，结合wincc多选框的功能，开发新的应用，做到15块板坯信息的输入与任意选择。当然，该信息也可以通过连铸二级转发过来的板坯清理数据自动导入并下达计划，具有手动填写和自动导入的灵活功能。计划下达的板坯信息数据，通过软件安全方式操作。数据显示、选择、修正、下达、删除功能通过PLC进行，通过操作员来确认和进行操作。

5. 结论 (Conclution)

本控制系统，控制软件可完成坯清理计划自动导入、板坯计划下达、板坯自动分组、数据操作实时记录等功能，且具有很好的通用性和移植性，适用于各型火焰清理机板坯信息处理；界面直观，数据操作方便可靠，可根据现场要求快速组合，减少开发周期，提高了此类项目的设计开发效率。

参考文献(References)

[1] 肖文忠;火焰清理机及其应用[J];冶金设备;1985年02期

[2] 白鑫,高一明;基于Portal Wincc的嵌入式生产报表在污水处理行业的应用[J];河南科技[C];2017年

作者简介

包仕伟(1980-)，男，大学本科，助理工程师。研究领域：连控制理论与控制工程的研究、嵌入式开发与应用、计算机控制及相关技术的研究；