Excel VBA編程在化工生產(chǎn)報表中的應用

吳夢龍，劉福泉，李宗昌(中國石油四川石化有限責任公司生產(chǎn)三部，四川 成都 611930)

0 引言

隨著煉化生產(chǎn)技術不斷進步，生產(chǎn)過程自動化控制程度越來越高，生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)報表多、數(shù)據(jù)量大的特點愈發(fā)凸顯，數(shù)據(jù)處理的難度不斷加大，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法不但費時費力，而且無法滿足生產(chǎn)指導性數(shù)據(jù)的超高準確性要求。

1 常用數(shù)據(jù)處理方式

1.1 Excel函數(shù)、數(shù)據(jù)透視表

Microsoft Excel是Microsoft為使用Windows和Apple Macintosh操作系統(tǒng)的電腦編寫的一款電子表格軟件。直觀的界面、出色的計算功能和圖表工具，使Excel成為最流行的個人計算機數(shù)據(jù)處理軟件[1]。利用其自帶的函數(shù)和透視表等數(shù)據(jù)處理功能，能滿足用戶對數(shù)據(jù)處理的基礎要求，但是處理效率不高。

1.2 Excel VBA編程擴展功能

VBA(visual basic for application)是編程語言VB的子集，“寄生于”已有的應用程序，例如：Excel、Powerpoint和Word等，其語法結構與VB非常相似，簡單易懂，且可以靈活調用Off ice自帶的函數(shù)功能，調試簡單，不存在兼容性問題。利用Excel VBA創(chuàng)建個性化的數(shù)據(jù)處理方案，簡單易行，快捷高效。

1.3 Python語言編程

Python是一種跨平臺的計算機程序設計語言，簡單易學且功能強大，它擁有高效的高級數(shù)據(jù)結構，并且能夠用簡單而又高效的方式進行面向對象編程。Python的語法簡單，代碼可讀性高，容易入門門檻低，擁有眾多優(yōu)秀的庫以及工具可直接調用，逐漸成為近年來數(shù)據(jù)分析領域入門級的首選編程語言[2]。

2 不同處理方式的優(yōu)缺點

Excel函數(shù)與數(shù)據(jù)透視表在處理格式統(tǒng)一、規(guī)律性很強能直接套用自帶函數(shù)或利用透視表分類的數(shù)據(jù)時具有操作簡單、執(zhí)行效率高的優(yōu)勢，但是對于無明顯規(guī)律或格式不統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理明顯力不從心。VBA和Python同為編程語言，但是VBA源自VB與常用操作系統(tǒng)兼容性更好，執(zhí)行效率更高，而且不需要單獨安裝IDE(集成開發(fā)環(huán)境)，與Excel更是結合的天衣無縫，可以直接在Excel中編寫、調試代碼，可以做到所見及所得，每一步操作結果都能即時呈現(xiàn)出來。而Python則需要單獨安裝編譯環(huán)境，并且具備一定的編程調試基礎知識才能使用，且程序執(zhí)行速度比VBA代碼慢，但是具有跨平臺適用的優(yōu)勢，比較適合具有一定編程基礎的團隊使用。

綜合考慮，VBA編程更適合生產(chǎn)技術專業(yè)人員用來采集和處理生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)。

3 生產(chǎn)月報表應用實例

3.1 月報原始數(shù)據(jù)簡介

隨著煉化行業(yè)技術不斷發(fā)展進步，自動化程度也越來越高，尤其是以DCS為代表的分散控制系統(tǒng)的成功應用，給生產(chǎn)控制系統(tǒng)帶來了質的飛躍。依托系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)存儲功能，為日常操作優(yōu)化、性能監(jiān)控評估、事故原因分析等提供了數(shù)據(jù)支撐，但是典型化工生產(chǎn)流程日報數(shù)據(jù)動輒涉及成千上萬個控制點，每個控制點每分鐘取一個數(shù)據(jù)，有些關鍵參數(shù)取數(shù)頻率甚至更高，對應產(chǎn)生的總數(shù)據(jù)量非常巨大，而數(shù)據(jù)則是按服務商預先設計的存儲方式儲存的，沒有明顯的規(guī)律。

日報數(shù)據(jù)是裝置重要運行參數(shù)記錄，是工藝管理不可或缺的基礎數(shù)據(jù)，也是月報分析的主要數(shù)據(jù)來源。技術人員通過月報表的數(shù)據(jù)分析可以直觀的了解裝置運行情況，同時為下一步調整操作提供參考依據(jù)，但需要從眾多日報數(shù)據(jù)中獲取對應的數(shù)據(jù)進行采集、處理、計算，數(shù)據(jù)處理量大、準確度要求高。每月DCS數(shù)據(jù)由數(shù)十個文件夾組成，每個文件夾包含若干各按天生成的Excel表，每個Excel表囊括100～300個參數(shù)小時數(shù)據(jù)、均值、最大值和最小值等數(shù)據(jù)，總數(shù)據(jù)量達數(shù)十萬個。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)區(qū)里方法是Excel的“數(shù)據(jù)引用”方法，需要打開每日Excel表格，取出數(shù)據(jù)“Average”行后面的平均值，然后逐一粘貼到月報對應位置，需要重復操作數(shù)千次，工作量巨大，且極易出錯。

月報分析的另一個重要數(shù)據(jù)來源是化驗分析數(shù)據(jù)。每個月的化驗分析數(shù)據(jù)至少有15 000行，每行有7個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總量超十萬個。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取方法是用“篩選”的方法，篩選出需要的數(shù)據(jù)，然后再“復制—粘貼”到月報對應位置，完成月報數(shù)據(jù)需要重復操作上千次。

3.2 獲取編程解決思路

想要從海量數(shù)據(jù)中獲取目標數(shù)據(jù)，首先要對月報數(shù)據(jù)結構有深入的了解，并熟練掌握其內在關聯(lián)方式；然后嘗試在原始數(shù)據(jù)中找到單個目標數(shù)據(jù)的位置，對于不同來源的數(shù)據(jù)需要分別進行處理；接下需要通過多次數(shù)據(jù)比對找到最佳的可編程數(shù)據(jù)獲取方法；最后利用VBA編寫、調試、修改代碼，實現(xiàn)一鍵自動取數(shù)功能(如圖1所示)。

圖1 一鍵自動取數(shù)功能流程

3.2.1 原始數(shù)據(jù)結構分析

我們通過查看數(shù)據(jù)文件可以分析得知日報數(shù)據(jù)是分裝置分單元存儲的、數(shù)據(jù)文件是以存儲日期命名，且不同文件夾內數(shù)據(jù)文件名稱基本一致、數(shù)據(jù)文件內各控制點參數(shù)數(shù)據(jù)的存儲相對位置是固定的；而化驗分析數(shù)據(jù)可以按取樣時間分為“08:30”“20:00”和其他三大類、相同采樣位號的分析項目是一致的、分析數(shù)據(jù)是按時間先后順序排序的。

3.2.2 構思數(shù)據(jù)獲取邏輯

月報中需要的是各控制點參數(shù)的日均值和關鍵采樣位號各分析指標數(shù)值，可以通過查找指定控制點位號或采樣位號來定位數(shù)值的大概位置，再通過數(shù)組相對引用將對應的數(shù)值獲取，最終賦值到月報的相應單元格，完成數(shù)值獲取。最后編寫代碼、調試、驗證結果。

3.2.3 編寫、調試、驗證VBA代碼

利用VBA與Excel的依托關系，參照報表本身制作程序版Excel報表，然后保存為“Excel啟用宏的工作簿(*.xlsm)”，將代碼寫入“工作簿-開發(fā)工具-VisualBasic-模塊”中，然后根據(jù)操作界面提示選擇源數(shù)據(jù)所在的文件夾，點擊“運行”，即可得到當月的報表數(shù)據(jù)和化驗分析數(shù)據(jù)。

(1)獲取原始數(shù)據(jù)路徑。由于月報各部分數(shù)據(jù)來自不同文件，且各月的數(shù)據(jù)存放位置也是不一樣的，因此我們需要先給程序指定日報數(shù)據(jù)存儲的地址。通過以下代碼即可實現(xiàn)。

(2)獲取對應日報數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)綜合分析結果，確定通過查找“儀表位號”來定位目標數(shù)據(jù)在日報表中的相對位置，然后利用相對引用賦值，獲取目標數(shù)據(jù)的地址，最后通過賦值函數(shù)將目標數(shù)據(jù)采集到月報表指定的單元格完成數(shù)據(jù)采集，通過變量循環(huán)實現(xiàn)對其他數(shù)據(jù)的采集匯總工作。

(3)獲取化驗分析數(shù)據(jù)?；灧治鰯?shù)據(jù)獲取按照取樣時間特點劃分為“08:30”和“20:00”兩大類，首先用數(shù)組將所有符合采樣時間為“08:30”或“20:00”的化驗分析數(shù)據(jù)提取出來，然后采用與上面類似的思路和方法，通過查找采樣位號分析項目獲取目標數(shù)據(jù)的相對位置，再進行引用和賦值，實現(xiàn)一鍵批量獲取化驗分析數(shù)據(jù)功能。

4 應用效果

通過開發(fā)運用VBA代碼，日報數(shù)據(jù)獲取時間由24 h左右減少至5 min；化驗分析數(shù)據(jù)獲取由6 h縮短至3 min，工作效率顯著提高，同時正確率達到100%，助力裝置及時、準確的獲取第一手生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

5 VBA擴展應用嘗試

鑒于VBA編程在月報數(shù)據(jù)處理中的應用效果，根據(jù)工作需要目前已完成《報警分級臺賬》《化驗分析臺賬》《異常報警臺賬》等報表的編程自動化取數(shù)工作，極大提高了工作效率。

6 結語

文章介紹了VBA編程在化工生產(chǎn)報表中的應用，通過數(shù)據(jù)分析確定解決思路，巧妙利用簡短的代碼完成枯燥的重復工作，利用數(shù)據(jù)校驗功能實現(xiàn)獲取的數(shù)據(jù)100%正確。通過代碼模塊化編輯，方便初學者調用，使VBA編程更廣泛的應用到各類數(shù)據(jù)處理場景中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理自動化，提高工作效率。