【正文】 同時，感謝所有任課老師和所有同學在這四年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。根據(jù) SIMATIC STEP7 程序的基礎上實現(xiàn) WinCC 人機操作界面與 PLC S7300 通信口再加上所有 PLC 小規(guī)模的使用以太網(wǎng)卡進行整個 TCP/IP 系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) 口 并達到在上位機中對下位機通訊、監(jiān)測、控制和上位機與上位機的相互通訊的目的。所以在今后的使用過程中 ， 此設備的電氣管理人員是可以針對操作人員 /監(jiān)控人員對生產(chǎn)監(jiān)控畫面的個別要求和眾人習慣來進一步深入的修改的。 調(diào)試與測試結(jié)果 本設計通過 WinCC、西門子變頻器以及 PLC S7300 控制電動機運行 ， 實現(xiàn)了 對電機的正、反轉(zhuǎn)控制，參數(shù)設置， 實時監(jiān)控等功能。 WinCC 與 S7300 之間通信的實現(xiàn) WinCC 可以和工業(yè)以太網(wǎng)進行連接，完成與其它設備和網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)通訊。此外，廣泛的通訊通道可以由選件和添加件提供。 全局腳本 全局腳本是根據(jù)項目需要編寫 ANSIC 或 VBS 腳本代碼。 WinCC 分為基本系統(tǒng)、 WinCC 選件和WinCC 附件。這種對象的動態(tài)屬性隨表達式的值的變化而實時改變，這種組態(tài)過程通常叫做動畫鏈接。 (2)系統(tǒng)運行環(huán)境 在系統(tǒng)運行環(huán)境下 ，目標應用程序裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行。1:min。各 DP 從站的動態(tài)激活和可激活 ， DP 從站組態(tài)的檢查。 通過診斷操作：一個單獨輸入 /輸出位的故障。總線上最多站點（主－從設備）數(shù)為 126。其采用集總幀型的數(shù)據(jù)環(huán)通信，具有低速度、高效率的特點，并嚴格保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)?同步性和周期性；該總線的實時性、抗干擾性和可維護性也非常出色 [10] 。 HART 其特點是在現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實現(xiàn)數(shù)字信號通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的過渡產(chǎn)品。 CAN（控制器局域網(wǎng)） CAN 協(xié)議是建立在國際標準組織的開放系統(tǒng)互聯(lián)基礎上的，不過其模型結(jié)構(gòu)只有 3 層，即只取 OSI 底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應用層。在本系統(tǒng)中主要承擔 ET200M 從站、 6SE70 交流調(diào)速器與 S7300 主站的通信工作，緩解了主站通信壓力，縮短了系統(tǒng)的運行時間 [9] 。 第 12頁 S7300 系列 PLC的電源模塊為 PS305 和 PS307 系列。 按設計需求 ，將 PLC、 4 個 ET200M、 4 個 6SE70 變 頻器以及各個智能設備、工控機在全部掛在現(xiàn)場總線的電纜上，并在軟硬方面分配好地址。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護 [7] 。它是基于開放式 PROFIBUS 現(xiàn)場總線可實現(xiàn)從現(xiàn)場信號到控制器的數(shù)據(jù)通訊，憑借其高數(shù)據(jù)傳輸率、安全可靠的優(yōu)點，確保在控制器 CPU 和 I/O 設之間通訊安全順暢。 第 9頁 3 全數(shù)字交流調(diào)速系統(tǒng)網(wǎng)絡設計方案與硬件設計 系統(tǒng)網(wǎng)絡總體設計方案 PLC 簡介 SIMATIC S7300 可編程序控制器是德國 SIEMENS 公司針對低中性能要求的設計的中小型模塊化 PLC 系統(tǒng)，用組裝的方式來搭積系統(tǒng)，有機架（包括擴展架）和各應用模塊組成。開放性是衡量一個組態(tài)軟件好壞的重要指標。 基于 WinCC的以上優(yōu)點，本設計選擇 WinCC組態(tài)軟件來完成。 WinCC 組態(tài)軟件內(nèi)嵌 OPC 支持，并可對分布式系統(tǒng)進行組態(tài)。講了 WinCC 的體系結(jié)構(gòu)、性能特點以及和 S7300 之間的通信，最后闡述了本設計的調(diào)試與測試結(jié)果。 通過人機界面，實現(xiàn)對電機的正、反轉(zhuǎn)控制，參數(shù)設置，實時監(jiān)控等功能。操作人員可以坐在監(jiān)控室內(nèi)觀察生產(chǎn)流程各處的狀態(tài)，可以把各單元儀表的信號按需要組成復雜控制系統(tǒng)。在一些專業(yè)領域國內(nèi)專家正在推廣一些專用現(xiàn)場總線如在航空航天領域某些高校和研究單位正在積極推廣 MILST D1553 總線。 交流電機是工業(yè)生產(chǎn)中常用的動力設備，有時需要對交流電機進行性能檢測和性能測試；交流電機也是電機學和電力傳動課程中重要的教學內(nèi)容，試驗環(huán)節(jié)要求能夠在實驗室進行理論教學的驗證和數(shù)據(jù)測試。 而在歐洲，它無可爭議地成為第一。它處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。最后是 設計WinCC的人機界面 ， 開發(fā)設計上位監(jiān)控系統(tǒng)，完成了基于 WinCC對上位監(jiān)控系統(tǒng)功能設計，包括監(jiān)控界 面制作， 控制電動機正、反轉(zhuǎn)運行，參數(shù)設定 等。 基于 WinCC(視窗控制中心 )的交流電機調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)的設計，采用了西門子公司 (SIEMENS)全面開放的上位機監(jiān)控系統(tǒng) WinCC組態(tài)軟件 。信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機器的硬接觸和軟接觸。 WinCC提供成熟而可靠的運行環(huán)境以及有效的組態(tài)，其整體的開放性，方便與標準程序和用戶程序組合在一起使用，建立人機界面，精確地滿足實際需要；其自帶的數(shù)據(jù)庫可以實現(xiàn)歸檔，保存對用戶有價值的數(shù)據(jù)。在相當長時期內(nèi)，在變速傳動領域，直流調(diào)速一直以其優(yōu)良的性能領先于交流調(diào)速。 目前看到的所有組態(tài)軟件都能實現(xiàn)類似的功能：幾乎所有運行于 32 位Windows 平 臺的組態(tài)軟件都采用類似資源瀏覽器的窗口結(jié)構(gòu)，并對工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種資源（設備、標簽量、畫面等）進行配置和編輯；處理數(shù)據(jù)報警及系統(tǒng)報警；提供多種數(shù)據(jù)驅(qū)動程序；各類報表的生成和打印輸出；使用腳本語言提供二次開發(fā)的功能；存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢，等等。在管理水平上，大部分設備的管理記錄和統(tǒng)計都是手工操作。 在未來的工業(yè)領域，監(jiān)控系統(tǒng)及其界面設計的地位必然會越來越重要，應用的領域?qū)鼜V，發(fā)展前景一片大好。在本章中，對系統(tǒng)所用到的設備進行了詳細的介紹和特點闡述，并對重要的圖形界面分別做了說明。 （ 3） Citech 組態(tài)軟件 Cit 公司的 Citech 組態(tài)軟件具有簡潔的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序員，而不是工控用戶。 WinCC 是采用了最新的 32 位技術(shù)的過程監(jiān)控的軟件，具有良好的開放性和靈活性。提供給用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的界面設計中解放出來，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等等，使界面生動、直觀。 WinCC 組態(tài)軟件的特點 （ 1）延續(xù)性和可擴充性，用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應用程序，當現(xiàn)場（包括硬件設備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求 發(fā)生改變時，不需作很多修改即可方便地完成軟件的更新和升級 。 分布式 I/O 簡介 構(gòu)建系統(tǒng)是，通常因為安全或者施工方便的的原因，過程的輸入和輸出離控制器的距離較遠，如果輸入輸出模塊安裝在控制器的機架上，將需要鋪設很長的電纜，且通常 連接的線路非常多，這樣，投資高、安裝不易且干擾大、出故障率高。 ET 200M 的另外一個重要的特點是與 SIMATIC S7300 I/O 模塊及功能模塊兼容，這就使得在具體器件選型時更容易。有多種選件可以供客戶選用 ； 用于與 PC 通訊的通訊模塊，基本模塊面板（ BOP），高級操作面板（ AOP）以及用于進行現(xiàn)場總線 通訊的 PROFIBUS 通訊模塊 [8] 。 本系統(tǒng)采用 200mm的機架，以用來安裝電源模塊、 CPU模塊。 在緊湊型 CPU 中所采取的創(chuàng)新設計，現(xiàn)在也應用到全新標準型 CPU300 系列，這樣就大大提高了 CPU 的性能：縮短機器時鐘時間、減少工程成本、降低運行成本、降低安裝空間需求、增加了系統(tǒng)的靈活性。 FF（基金會現(xiàn)場總線） 基金會現(xiàn)場總線以 ISO/OSI 開放系統(tǒng)互聯(lián)模型為基礎，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層為 FF 通信模型的相應層次，并在應用上增加 了 用戶層。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質(zhì)，通訊速率從 300bit/s 至 ，直接通信距離可達 2700m（ 78Kbit/s），被譽為通用控制網(wǎng)絡。WorldFIP 與 FFHSE 可以實現(xiàn) ―透明聯(lián)接 ‖，并對 FF 的 H1 進行了技術(shù)拓展，如速率等。其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜，最多可掛接 127 個站點。診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。 (6) 同步 控制指令允許輸入和輸出同步。 P108=730 電機額定轉(zhuǎn)速 P109=4 電機極對數(shù) P115=1 自動參數(shù)設置，參數(shù)值 P350P354 設定到額定值 P130=10 10:無脈沖編碼器 。 (1)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 設計人員為實施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下，進行應用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境。這些屬性可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)的。 作為 SIMITIC 全集成自動化系統(tǒng)的重要組成部分 ， WinCC 確保與 SIMATIC S S7 個 505 系列 PLC 連接的方便和通信的高效； WinCC 與 STEP 7 編程軟件的緊密結(jié)合縮短了項目開發(fā)的周期，此外 WinCC 還有對 SIMATIC PLC 進行系統(tǒng)診斷的選項， 為 硬件維護提供方便。 圖 圖形編輯器 報警記錄 報警記 錄用于采集和歸檔報警消息。 (2) 包括所有的 SCADA功能在內(nèi)的客戶機 /服務器系統(tǒng) ： 即使最基本的WinCC系統(tǒng)仍能提供生成復雜可視化任務的組件和函數(shù)，生成畫面、腳本、報警、趨勢和報告的編輯器由最基本的 WinCC系統(tǒng)組件建立。 系統(tǒng)中 WinCC 的設計 新建一個 WinCC 項目，根據(jù)工藝要求組建控制畫面 圖 新建項目 WinCC的圖形編輯器由圖形程序和用于表示過程的工具組成。否則，應根據(jù)系統(tǒng)提示進行調(diào)試。力控軟件還提供了遠程訪問功能，使用戶可以通過網(wǎng)絡遠程查看系統(tǒng)中各個現(xiàn)場設備的參數(shù)數(shù)據(jù)。介紹了該系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件流程，對各個部分的作用進行了分析，以此說明自動化技術(shù)的必要性和可行性。非常感謝老師我畢業(yè)設計階段給 予我 的指導 。畢業(yè)設計是對我們知 識運用能力的一次全面的考核，也是對我們進行科學研究基本功的訓練，培養(yǎng)我們綜合運用所學知識獨立地分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學術(shù)論文和工作打下良好的基礎。由于時間緊迫條件有限，作者水平有限，行文倉促，文中可能存在一些不足及疏忽之處，歡迎大家批評指正。 所以控制界面的設備隨時都有可能更新?lián)Q代、添加 /廢除 ， 技術(shù)人員可以利用 WinCC組態(tài)軟件非常方便的對原有 HMI界面系統(tǒng)的改造設計和自主設計開發(fā)新的界面 ， 走持續(xù)性發(fā)展的道路。進行組態(tài)時，建立一個新的 I/O 設備連接，并設定好 PLC 的屬性，然后在力控實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)連接組態(tài)。根據(jù)需要，自動監(jiān)控系統(tǒng)選用Profibus 作為 WinCC 與 PLC 的通訊方式，通訊處理器選用 CP5611。 第 23頁 (6) 集成到 MES和 ERP中 ： 標準接口使得 SIMATIC WinCC成為在 TIA環(huán)境下的一個完整部件。 交叉引用 交叉引用用于檢索畫面、函數(shù)、歸檔和消息中所使用的變量、函數(shù)、 OLE對象和 ActiveX 控件等 [17] 。與外部控制器有過程連接的變量叫做過程變量 ， 也稱為外部變量。這樣每個畫面的內(nèi)容就可以根據(jù)實際情況由設計人員靈活設計，每幅畫面中的對象數(shù)量均不受限制 [15] 。 組態(tài)軟件的主要作用 在圖形畫面生成方面，構(gòu)成現(xiàn)場過程的圖形畫面被劃分成三類簡單的對象：線、填充圖形和文本。2:h P580=0018 正向 /反向控制信號 P581=0020 高 速 /低速控制信號 P568=0014 正向點動控制信號 P569=0016 反向點動控制信號 P401=50Hz 正向高速頻率值 P402=30Hz 正向低速頻率值 P403=50Hz 反向高速頻率值 P404=30Hz 反向低速頻率值 P448=10Hz 正向點動頻率值 P449=10Hz 反向點動頻率值 =0041 設置主給定值為正向高速頻率值 =0042 設置主給定值為正向低速頻率值 =0043 設置主給定值為反向高速頻率值 =0044 設置主給定值為反向低速頻率值 P571=1 允許正向運轉(zhuǎn) P572=1 允許反向運轉(zhuǎn) P561=0012 變頻器允許工作控制信號 P060=0 結(jié)束參數(shù)設置 圖 6SE70 變頻器參數(shù)設置圖 第 18頁 第 19頁 4 基于 WinCC 的人機界面設計 組態(tài)軟件應用 在組態(tài)軟件中，通過組態(tài)生成的一 個目標應用項目在計算機硬盤中占據(jù)惟一的物理空間 (邏輯空間 )，可以用惟一的名稱來標識，稱為應用程序。通過部線對 DP 主站（ DPM1）進行配置，每 DP 從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最大為 246 字節(jié) [12] 。 清除：在這種狀態(tài)下， DPM1 讀取 DP 從站的輸入信息并使輸出信息保持在