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摘要：本文以攀枝花炼铁厂烧结机脱硫项目为实例，详细阐述了脱硫系统的自动化报表编制系统，该系统通过编制一套以VB程序和数据库为主的应用系统，实现了对于脱硫系统数据的定时采集、存储、计算等功能，便于企业日常管理和监督。
关键词：炼铁厂；烧结机；脱硫；自动化
中图分类号：TN830文献标识码： A
一、项目概况
位于四川省攀枝花市的攀钢集团炼钢厂于2008年投资4000万元兴建360平新1号烧结机的配套脱硫系统。此脱硫系统的处理主工艺为“半干法”。在脱硫塔中利用熟化石灰乳、水、气同时喷射，去除烧结机烟气中的二氧化硫等有害物质。在脱硫塔中形成流化床，增大反应面积和反应时间，提高反应效率。由于攀枝花当地富产铁矿石，无形之中降低了刚才生产成本，但这种铁矿石含硫量较高，在烧制球团的时候，会产生大量的二氧化硫烟气，对当地的环境造成了严重的污染。为了贯彻国家环保部对于钢厂脱硫指标的要求，攀枝花市和四川省环保部门非常重视此脱硫项目，在脱硫系统正常运行之后，对于各个关键点的脱硫数据要求形成数据报表，便于日常管理和监督。所以应甲方要求，编制了一套以VB程序和数据库为主的应用系统，来实现对于脱硫系统数据的定时采集、存储、计算等功能。报表可以自动或手动生成，点击VB报表系统即可手动生成当时归档的数据报表。也可定时打印：每天定时打印前一天的日报表；每月第一天定时打印前一个月的月报表；每年的第一天定时打印前一年的年报表。
二、报表系统的构成
1.脱硫系统PLC系统
整个脱硫岛共设有3套西门子S7-300PLC系统：1号S7-300PLC主要是负责采集和控制喷水、喷浆、喷气等系统。2号S7-300PLC主要是负责采集和控制主抽风机的电机参数、风门开度、烧结机信号等系统。烟道入口和出口分别设有烟气分析仪，共有2套西门子S7-200PLC系统。所有S7-300PLC均通过以太网与上位机软件WINCC通讯。S7-200与上位机软件WINCC之间采用OPC通讯。但报表系统所需数据均由信号电缆直接将4-20mA信号引入到S7-300PLC的模拟量输入模块之中。
2.报表数据采集和处理系统
现场数据主要是通过仪表和成套系统来采集，共有如下数据：
1）入口二氧化硫浓度： （单位：mg/Nm3）
此模拟量信号来自入口烟气分析仪S7-200PLC，以4-20mA模拟量标准信号接入1号S7-300PLC。本系统的入口二氧化硫浓度最高能达到7500 mg/Nm3，正常在7000 mg/Nm3左右。
2）入口压差开方值：
此模拟量信号来自入口差压计，差压信号经仪表开方后以4-20mA模拟量标准信号送至1号PLC中。压差信号是计算入口风速和风量的重要参数。计算入口风量（单位：104Nm3/h）作为报表数据。具体算法在下面有详细介绍。
3）出口二氧化硫浓度： （单位：mg/Nm3）
此模拟量信号来自出口烟气分析仪S7-200PLC，以4-20mA模拟量标准信号接入1号S7-300PLC。本系统的出口二氧化硫浓度最低能达到2000 mg/Nm3，正常在2500 mg/Nm3左右。
4）出口压差开方值：
此模拟量信号来自出口差压计，差压信号经仪表开方后以4-20mA模拟量标准信号送至1号PLC中。压差信号是计算出口风速和风量的重要参数。计算出口风量（单位：104Nm3/h）作为报表数据。具体算法在下面有详细介绍。
5）脱硫风机运行电流：（单位：A）
此模拟量信号来自脱硫风机高压启动柜，以4-20mA模拟量标准信号送至2号PLC中。用于归档和计算脱硫系统运行时间。
6）脱硫风机风门开度：（单位：%）
此模拟量信号来自脱硫风机风门阀位反馈装置，以4-20mA模拟量标准信号送至2号PLC中。
7）烧结机启动信号：
此开关量信号来自烧结机系统，送至2号PLC中。用于计算生产设备运行时间。
8）1、2、3号就地浆液泵运行频率：（单位：HZ）
此三个信号来自就地浆液泵变频器频率反馈，以4-20mA模拟量标准信号送至1号PLC中。监控此信号的目的为是否喷浆和处理烟气。
9）脱硫效率：（单位：%）
（入口二氧化硫浓度-出口二氧化硫浓度）/入口二氧化硫浓度×100
10）生产设备运行时间：（单位：h）
当烧结机启动信號为1时，在PLC程序中以定时器(1秒)加#3600计数器（#3600）计算运行时间，当计数器达到3600后，将定时器和计数器清零且DB1存储器加1。
11）脱硫系统运行时间：（单位：h）
当脱硫风机电流大于40A时，在PLC程序中以定时器(1秒)加#3600计数器（#3600）计算运行时间，当计数器达到3600后，将定时器和计数器清零且DB2存储器加1。
12）脱硫设施运行率：（单位：%）
DB2/DB1×100为脱硫设施运行率。
13）二氧化硫产生量：（单位：T/h）
入口二氧化硫浓度（mg/Nm3）×入口风量（104Nm3/h）/109
14）二氧化硫排放量：（单位：T/h）
出口二氧化硫浓度（mg/Nm3）×出口风量（104Nm3/h）/109
15）二氧化硫减排量：（单位：T/h）
二氧化硫产生量-二氧化硫排放量=二氧化硫减排量
3.报表数据归档和生成系统
以上报表数据在PLC中DB存储区中存储瞬时值，WINCC上位机系统访问相应PLC中的DB存储区，利用SQL-SERVER-2005数据库系统定时采样和归档DB数据。采样周期为1秒，归档周期为1分。为报表系统建立了数据平台。
三、主要参数的算法
1.入口流速：
公式：V si=K1×Kp×
其中 K1=流动系数( 需要环保测定，后修改) ；Kp=皮托管系数（取0.83）；Pdi=差压（工程值，0-400Pa.公式中差压是要开方的，项目中是在变送器中开方的） ;ρs=管道内湿气密度 （密度取 0.6025，开方后为 0.7762）.
在我的算法中：1×0.83×value /100/0.7762
K1=1； 0.83=皮托管系数；value/100=In 差压/100=；0.7762=
2.工况流量：
公式：Q 工=3600×V si×F=3600×K1×Kp××F =0.36×K1×Kp××F(万方)
在算法中：1×0.83×19.56×0.36×value/100/0.7762
K1=1流动系数(需要环保测定， 后修改)；0.83=皮托管系数；F=19.56(是入口烟道的截面积)；
value/100=In_差压/100=；0.7762=；
3.标况流量：
公式：Q 标=3600×V si×F×{（Ba+Ps）×[1-(17/100)]}/101325×
273/(ts+273)/10000
Q 标 =3600 × 273/101325 × V si × F × { （ Ba+Ps ）× [1-(17/100)]}
/(ts+273)/10000
3600×273/101325=9.7;Ba=In_压力，烟道中的压力；Ps=测定断面烟气 静 压 ， 取的 是 攀枝 花当 地的大 气压 =89790Pa; [1-(17/100)]=干烟气；ts=烟道中的温度；/10000 是换算万方。
在算法中：1×0.83×9.7×19.56×value/100/0.7762×(IN_压力+89790) ×(1-(17/100))/(IN_温度+273)/10000
K1=流动系数(需要环保测定， 后修改)； 0.83=皮托管系数； 3600×273/101325=9.7;F=19.56(是
入口烟道的截面积)；value=In_差压/100=√Pdi；0.7762= ρs；In_压力，烟道中的压力； 89790Pa 取的是攀枝花当地的大气压;[1-(17/100)]=干烟气；IN_温度=烟道中的温度；/10000 是换算万方
4.硫累计量：
公式：（In_SO2-OUT_ SO2）×Q 标/3.6×108=⊿SO2_accuSO2_accu+⊿SO2_accu= SO2_accu
公式中： In_SO2-OUT_ SO2 是入口与出口 SO2 浓度的差值；
3.6×108是公式 Q 标×10000/3600×（In_SO2-OUT_SO2）/109中的系数。
SO2_accu 的单位是 T/s.
四、报表的格式
1.日报表
五、报表系统的结构和功能
1.报表模板
本报表系统模板利用Microsoft Excel软件，按照当地环保部门要求编制。将所有监控数据列出，按时间写入报表模板中。其中平均/汇总等功能由Excel自带的计算功能实现。
2.数据库表
本报表系统利用Microsoft Access软件，建立针对报表数据的数据库表，将上位机软件WINCC中的SQL server2005中记录的报表变量写入Access数据表中，以备VB程序调用。数据格式跟报表格式一致。
3.VB程序
VB程序是由Visual Basic 6.0软件编制。共分为2部分：
1.程序代码
实现的功能主要有手动和自动生成报表。
在VB运行程序界面中，输入时间，点击生成报表，即可手动生成报表临时文件，保存在计算机特定的路径下，但此文件第二天会定时删除。
每天脱硫早会之前，7:58:30自动打开日报表模板将前一天的数据写入到模板中，生成日报表，并自动打印出来。
另外，VB程序还有计算闰月的功能。
VB部分程序：
Private Sub Command3_Click()
Dim xlApp As excel.Application
Dim xlbook As excel.Workbook
Dim xlSheet As excel.Worksheet
Dim datestr As String
Dim conn As Connection'conn为连接
Dim rs As Recordset 'rs为记录集
Dim sql As String
Dim datestr1 As String
Dim j As Integer
Set xlApp = CreateObject("Excel.Application") '日报表
Set xlbook = xlApp.Workbooks.Open("E:\report1\Day_Report")
xlApp.Visible = faulse '设置EXCEL对象可见（或不可见）
Set xlSheet = xlApp.Worksheets("日报表") '设置活动工作表
Set conn = CreateObject("adodb.connection")
'conn.Open "provider=msdasql;database=dsg;data source=db1"'打开数据源
conn.Open "PROVIDER=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;Data Source=E:\report1\dsg.mdb;Jet OLEDB"
sql = "select * from yilv where date= '" & Text187.Text & " 'order by time"
Set rs = conn.Execute(sql)'建立記录集
Do While Not rs.EOF
For i = 1 To rs.Fields.Count - 1
j = rs.Fields(1) + 3
xlSheet.Cells(j, i) = rs.Fields(i)'给单元格（row,col）赋值
'输出jsb表中各字段
Next
rs.MoveNext
Loop
xlSheet.Cells(2, 1) = Text187.Text
datestr = "E:\report1\temp\日报表" & Text187.Text & "-" & Hour(Time) & "-" & Minute(Time) & "-" & Second(Time) & ".xls"
xlSheet.PrintOut
xlbook.SaveAs datestr
xlbook.Close '关闭工作簿
xlApp.Quit '结束EXCEL对象
Set xlSheet = Nothing
Set xlbook = Nothing
Set xlApp = Nothing
End Sub
2.窗体
程序窗体是个人机界面，主要功能是数据采集和手动生成报表。
六、本报表系统的优缺点
优点：报表模板形式比较灵活，利用了Excel自带的计算功能，做平均值和汇总值都很方便，减少程序量。
缺点：报表整点写入时，不能在报表计算机上操作Excel软件，会影响到报表数据写入。所以，建议报表计算机单独设置，将报表拷贝到其它办公计算机上，且不建议在此计算机上浏览报表文件。
结语：这套报表系统设计，整体满足了环保部门和炼铁厂对脱硫设备的数据要求，受到了环保部门和炼铁厂领导的肯定，对于政府部门监管重污染源起到了一定的促进作用。
参考文献：
1.曲士宝；空塔喷淋脱硫技术在宣钢烧结机中的应用；2013-4-2
2.林春源；烧结机全烟气LJS干法脱硫项目的设计与应用；《冶金环境保护》2010年 第2期
七、附图表
附图1：上位机工艺总图
附图2：报表系统框图
附表1：生成的日报表
关键词：炼铁厂；烧结机；脱硫；自动化
中图分类号：TN830文献标识码： A
一、项目概况
位于四川省攀枝花市的攀钢集团炼钢厂于2008年投资4000万元兴建360平新1号烧结机的配套脱硫系统。此脱硫系统的处理主工艺为“半干法”。在脱硫塔中利用熟化石灰乳、水、气同时喷射，去除烧结机烟气中的二氧化硫等有害物质。在脱硫塔中形成流化床，增大反应面积和反应时间，提高反应效率。由于攀枝花当地富产铁矿石，无形之中降低了刚才生产成本，但这种铁矿石含硫量较高，在烧制球团的时候，会产生大量的二氧化硫烟气，对当地的环境造成了严重的污染。为了贯彻国家环保部对于钢厂脱硫指标的要求，攀枝花市和四川省环保部门非常重视此脱硫项目，在脱硫系统正常运行之后，对于各个关键点的脱硫数据要求形成数据报表，便于日常管理和监督。所以应甲方要求，编制了一套以VB程序和数据库为主的应用系统，来实现对于脱硫系统数据的定时采集、存储、计算等功能。报表可以自动或手动生成，点击VB报表系统即可手动生成当时归档的数据报表。也可定时打印：每天定时打印前一天的日报表；每月第一天定时打印前一个月的月报表；每年的第一天定时打印前一年的年报表。
二、报表系统的构成
1.脱硫系统PLC系统
整个脱硫岛共设有3套西门子S7-300PLC系统：1号S7-300PLC主要是负责采集和控制喷水、喷浆、喷气等系统。2号S7-300PLC主要是负责采集和控制主抽风机的电机参数、风门开度、烧结机信号等系统。烟道入口和出口分别设有烟气分析仪，共有2套西门子S7-200PLC系统。所有S7-300PLC均通过以太网与上位机软件WINCC通讯。S7-200与上位机软件WINCC之间采用OPC通讯。但报表系统所需数据均由信号电缆直接将4-20mA信号引入到S7-300PLC的模拟量输入模块之中。
2.报表数据采集和处理系统
现场数据主要是通过仪表和成套系统来采集，共有如下数据：
1）入口二氧化硫浓度： （单位：mg/Nm3）
此模拟量信号来自入口烟气分析仪S7-200PLC，以4-20mA模拟量标准信号接入1号S7-300PLC。本系统的入口二氧化硫浓度最高能达到7500 mg/Nm3，正常在7000 mg/Nm3左右。
2）入口压差开方值：
此模拟量信号来自入口差压计，差压信号经仪表开方后以4-20mA模拟量标准信号送至1号PLC中。压差信号是计算入口风速和风量的重要参数。计算入口风量（单位：104Nm3/h）作为报表数据。具体算法在下面有详细介绍。
3）出口二氧化硫浓度： （单位：mg/Nm3）
此模拟量信号来自出口烟气分析仪S7-200PLC，以4-20mA模拟量标准信号接入1号S7-300PLC。本系统的出口二氧化硫浓度最低能达到2000 mg/Nm3，正常在2500 mg/Nm3左右。
4）出口压差开方值：
此模拟量信号来自出口差压计，差压信号经仪表开方后以4-20mA模拟量标准信号送至1号PLC中。压差信号是计算出口风速和风量的重要参数。计算出口风量（单位：104Nm3/h）作为报表数据。具体算法在下面有详细介绍。
5）脱硫风机运行电流：（单位：A）
此模拟量信号来自脱硫风机高压启动柜，以4-20mA模拟量标准信号送至2号PLC中。用于归档和计算脱硫系统运行时间。
6）脱硫风机风门开度：（单位：%）
此模拟量信号来自脱硫风机风门阀位反馈装置，以4-20mA模拟量标准信号送至2号PLC中。
7）烧结机启动信号：
此开关量信号来自烧结机系统，送至2号PLC中。用于计算生产设备运行时间。
8）1、2、3号就地浆液泵运行频率：（单位：HZ）
此三个信号来自就地浆液泵变频器频率反馈，以4-20mA模拟量标准信号送至1号PLC中。监控此信号的目的为是否喷浆和处理烟气。
9）脱硫效率：（单位：%）
（入口二氧化硫浓度-出口二氧化硫浓度）/入口二氧化硫浓度×100
10）生产设备运行时间：（单位：h）
当烧结机启动信號为1时，在PLC程序中以定时器(1秒)加#3600计数器（#3600）计算运行时间，当计数器达到3600后，将定时器和计数器清零且DB1存储器加1。
11）脱硫系统运行时间：（单位：h）
当脱硫风机电流大于40A时，在PLC程序中以定时器(1秒)加#3600计数器（#3600）计算运行时间，当计数器达到3600后，将定时器和计数器清零且DB2存储器加1。
12）脱硫设施运行率：（单位：%）
DB2/DB1×100为脱硫设施运行率。
13）二氧化硫产生量：（单位：T/h）
入口二氧化硫浓度（mg/Nm3）×入口风量（104Nm3/h）/109
14）二氧化硫排放量：（单位：T/h）
出口二氧化硫浓度（mg/Nm3）×出口风量（104Nm3/h）/109
15）二氧化硫减排量：（单位：T/h）
二氧化硫产生量-二氧化硫排放量=二氧化硫减排量
3.报表数据归档和生成系统
以上报表数据在PLC中DB存储区中存储瞬时值，WINCC上位机系统访问相应PLC中的DB存储区，利用SQL-SERVER-2005数据库系统定时采样和归档DB数据。采样周期为1秒，归档周期为1分。为报表系统建立了数据平台。
三、主要参数的算法
1.入口流速：
公式：V si=K1×Kp×
其中 K1=流动系数( 需要环保测定，后修改) ；Kp=皮托管系数（取0.83）；Pdi=差压（工程值，0-400Pa.公式中差压是要开方的，项目中是在变送器中开方的） ;ρs=管道内湿气密度 （密度取 0.6025，开方后为 0.7762）.
在我的算法中：1×0.83×value /100/0.7762
K1=1； 0.83=皮托管系数；value/100=In 差压/100=；0.7762=
2.工况流量：
公式：Q 工=3600×V si×F=3600×K1×Kp××F =0.36×K1×Kp××F(万方)
在算法中：1×0.83×19.56×0.36×value/100/0.7762
K1=1流动系数(需要环保测定， 后修改)；0.83=皮托管系数；F=19.56(是入口烟道的截面积)；
value/100=In_差压/100=；0.7762=；
3.标况流量：
公式：Q 标=3600×V si×F×{（Ba+Ps）×[1-(17/100)]}/101325×
273/(ts+273)/10000
Q 标 =3600 × 273/101325 × V si × F × { （ Ba+Ps ）× [1-(17/100)]}
/(ts+273)/10000
3600×273/101325=9.7;Ba=In_压力，烟道中的压力；Ps=测定断面烟气 静 压 ， 取的 是 攀枝 花当 地的大 气压 =89790Pa; [1-(17/100)]=干烟气；ts=烟道中的温度；/10000 是换算万方。
在算法中：1×0.83×9.7×19.56×value/100/0.7762×(IN_压力+89790) ×(1-(17/100))/(IN_温度+273)/10000
K1=流动系数(需要环保测定， 后修改)； 0.83=皮托管系数； 3600×273/101325=9.7;F=19.56(是
入口烟道的截面积)；value=In_差压/100=√Pdi；0.7762= ρs；In_压力，烟道中的压力； 89790Pa 取的是攀枝花当地的大气压;[1-(17/100)]=干烟气；IN_温度=烟道中的温度；/10000 是换算万方
4.硫累计量：
公式：（In_SO2-OUT_ SO2）×Q 标/3.6×108=⊿SO2_accuSO2_accu+⊿SO2_accu= SO2_accu
公式中： In_SO2-OUT_ SO2 是入口与出口 SO2 浓度的差值；
3.6×108是公式 Q 标×10000/3600×（In_SO2-OUT_SO2）/109中的系数。
SO2_accu 的单位是 T/s.
四、报表的格式
1.日报表
五、报表系统的结构和功能
1.报表模板
本报表系统模板利用Microsoft Excel软件，按照当地环保部门要求编制。将所有监控数据列出，按时间写入报表模板中。其中平均/汇总等功能由Excel自带的计算功能实现。
2.数据库表
本报表系统利用Microsoft Access软件，建立针对报表数据的数据库表，将上位机软件WINCC中的SQL server2005中记录的报表变量写入Access数据表中，以备VB程序调用。数据格式跟报表格式一致。
3.VB程序
VB程序是由Visual Basic 6.0软件编制。共分为2部分：
1.程序代码
实现的功能主要有手动和自动生成报表。
在VB运行程序界面中，输入时间，点击生成报表，即可手动生成报表临时文件，保存在计算机特定的路径下，但此文件第二天会定时删除。
每天脱硫早会之前，7:58:30自动打开日报表模板将前一天的数据写入到模板中，生成日报表，并自动打印出来。
另外，VB程序还有计算闰月的功能。
VB部分程序：
Private Sub Command3_Click()
Dim xlApp As excel.Application
Dim xlbook As excel.Workbook
Dim xlSheet As excel.Worksheet
Dim datestr As String
Dim conn As Connection'conn为连接
Dim rs As Recordset 'rs为记录集
Dim sql As String
Dim datestr1 As String
Dim j As Integer
Set xlApp = CreateObject("Excel.Application") '日报表
Set xlbook = xlApp.Workbooks.Open("E:\report1\Day_Report")
xlApp.Visible = faulse '设置EXCEL对象可见（或不可见）
Set xlSheet = xlApp.Worksheets("日报表") '设置活动工作表
Set conn = CreateObject("adodb.connection")
'conn.Open "provider=msdasql;database=dsg;data source=db1"'打开数据源
conn.Open "PROVIDER=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;Data Source=E:\report1\dsg.mdb;Jet OLEDB"
sql = "select * from yilv where date= '" & Text187.Text & " 'order by time"
Set rs = conn.Execute(sql)'建立記录集
Do While Not rs.EOF
For i = 1 To rs.Fields.Count - 1
j = rs.Fields(1) + 3
xlSheet.Cells(j, i) = rs.Fields(i)'给单元格（row,col）赋值
'输出jsb表中各字段
Next
rs.MoveNext
Loop
xlSheet.Cells(2, 1) = Text187.Text
datestr = "E:\report1\temp\日报表" & Text187.Text & "-" & Hour(Time) & "-" & Minute(Time) & "-" & Second(Time) & ".xls"
xlSheet.PrintOut
xlbook.SaveAs datestr
xlbook.Close '关闭工作簿
xlApp.Quit '结束EXCEL对象
Set xlSheet = Nothing
Set xlbook = Nothing
Set xlApp = Nothing
End Sub
2.窗体
程序窗体是个人机界面，主要功能是数据采集和手动生成报表。
六、本报表系统的优缺点
优点：报表模板形式比较灵活，利用了Excel自带的计算功能，做平均值和汇总值都很方便，减少程序量。
缺点：报表整点写入时，不能在报表计算机上操作Excel软件，会影响到报表数据写入。所以，建议报表计算机单独设置，将报表拷贝到其它办公计算机上，且不建议在此计算机上浏览报表文件。
结语：这套报表系统设计，整体满足了环保部门和炼铁厂对脱硫设备的数据要求，受到了环保部门和炼铁厂领导的肯定，对于政府部门监管重污染源起到了一定的促进作用。
参考文献：
1.曲士宝；空塔喷淋脱硫技术在宣钢烧结机中的应用；2013-4-2
2.林春源；烧结机全烟气LJS干法脱硫项目的设计与应用；《冶金环境保护》2010年 第2期
七、附图表
附图1：上位机工艺总图
附图2：报表系统框图
附表1：生成的日报表