【正文】 6 12 何苗 .基于 WinCC 的港口起重機(jī)移動監(jiān)控的研究與應(yīng)用 [D].武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 .2021,41～ 50 13 劉鍇 ,周海 .深入淺出西門子 S7300 PLC[M].北京 :北京航空航 天大學(xué)出版社 ,2021,95～ 105 14 。在此充分認(rèn)識完成之即，謹(jǐn)向?qū)熤乱宰畛绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 在設(shè)計(jì)過程中，本小組的成員高源智同學(xué)和李灝同學(xué)在我的設(shè)計(jì)過程中都給了我很大的幫助，在此我一并表示感謝！還要感謝我的父母和親人，感謝他們大學(xué)四年以來對我的關(guān)心和學(xué)習(xí)上的鼓勵(lì)和支持！感謝全班同學(xué)大學(xué)以來對我的幫助！ 。同時(shí)，伴隨著信息通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，在大型泵站的監(jiān)控系統(tǒng)中，無線通訊數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)將會越來越多的出現(xiàn)在泵站的監(jiān)控系統(tǒng)中， 使得系統(tǒng)更簡單，監(jiān)控更加方便。經(jīng)過模擬運(yùn)行和在線調(diào)試，該系統(tǒng)達(dá)到了很好的效果。我們還可以選擇需要禁止的 Windows 熱鍵。根據(jù)需要，羅家路排水泵站的自動監(jiān)控系統(tǒng)選用 Profibus[14]作為WinCC 與 PLC 的通訊方式，通訊處理器選用 CP5611。 4）最后我們要為圖形對象分配特定的訪問權(quán)限。用戶管理員編輯器的運(yùn)行方式的主要目的是管理用戶的登錄和退出，檢查登錄用的權(quán)限級。 f) 在 WinCC 資源管理器中激活報(bào)警記錄運(yùn)行系統(tǒng) (Alarm Logging Runtime)。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 b) 根據(jù)需要對消息塊進(jìn)行組態(tài)。選擇 WinCC 在線趨勢控件并將其置于歷史趨勢畫面中。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)的采集和武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 歸檔就開始啟動并記錄。 1風(fēng) 機(jī)操作界面如圖 所示。通過點(diǎn)擊曲線還可以查看系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)曲線。高壓室界面如下圖 所示。這些參數(shù) 表示了電機(jī)的工作狀態(tài)，供操作員監(jiān)控并進(jìn)行相關(guān)操作。通過點(diǎn)擊勵(lì)磁柜曲線按鈕，還可以把界面切換到勵(lì)磁柜曲線界面，來觀察各個(gè)在勵(lì)磁柜的勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流的變化曲線圖。排水泵界面如圖 所示。在最后設(shè)置運(yùn)行屬性時(shí)也常常把這一界面設(shè)置為系統(tǒng)的啟動界面。監(jiān)控界面包括工藝界面，報(bào)警界面，曲線界面和登錄界面。利用圖形編輯器編輯監(jiān)控畫面，并將其中的對象與相應(yīng)標(biāo)簽建立動態(tài)連接。系統(tǒng)變量由 WinCC 自動創(chuàng)建，組態(tài)人員不能創(chuàng)建系統(tǒng)變量，但可使用由 WinCC 創(chuàng)建的系統(tǒng)變量。 圖 建立外部變量 2) 內(nèi)部變量 過程沒有為其提供變量值的變量，稱為內(nèi)部變量。 變量管理 驅(qū)動程序添加完成以后，就要定義變量。 本項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)的顯示畫面設(shè)置為全屏顯示。因此 ，建議在創(chuàng)建項(xiàng)目之前就確定合適的名稱。 WinCC 項(xiàng)目管理器如圖 所示。 4) 強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)接口 (如 OLE， ActiveX， OPC):WinCC建立了像 DDE， OLE等在Windows程序間交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)接口，因此能毫無困難的集成 ActiveX控件和 OPC服務(wù)器、客戶端功能。 5) 報(bào)表編輯器 報(bào)表編輯器 (report designer)提供許多標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)表，也可以設(shè)計(jì)各種格式的報(bào)表，并可按照預(yù)定的時(shí)間進(jìn)行打印。WinCC 將 Windows NT 應(yīng)用程序的現(xiàn)代體系結(jié)構(gòu)和使用方便的圖形設(shè)計(jì)程序集合在一起，可以很方便地生成人機(jī)界面，建立完整的過程監(jiān)控解決方案。組態(tài)軟件也提供多種硬件驅(qū)動程序。 組態(tài)軟件的控制功能 伴隨著以工業(yè) PC為核心的自動控制技術(shù)的日趨完善和工程技術(shù)人員使用組態(tài)軟件水平的不斷提高，用戶對組態(tài)軟件的要求已不像過去那樣主要側(cè)重于畫面，而是要考慮一些是指性的應(yīng)用功能，如軟 PLC功能，先進(jìn)性過程控制策略等。增加功能最常用的是 ActiveX組件的應(yīng)用，目前部分組態(tài)軟件能提供完備的ActiveX組件引入功能，并實(shí)現(xiàn)引入對象在腳本語言中訪問。 系統(tǒng)設(shè)置組件 系統(tǒng)設(shè)置組件通常完成系統(tǒng)運(yùn)行過程中的相關(guān)設(shè)置，如系統(tǒng)啟動畫面設(shè)置，用戶設(shè)置，密碼設(shè)置等功能。 組態(tài)軟件通常由圖形組態(tài)軟件，數(shù)據(jù)變量管理組件，設(shè)備管理組件，系統(tǒng)設(shè)置組件與其他組件構(gòu)成。 泵站是在運(yùn)行人員的監(jiān)護(hù)下工作的監(jiān)控系統(tǒng)必須隨時(shí)向運(yùn)行人員提供反映設(shè)備運(yùn)行工控的信息，同時(shí)又能隨時(shí)接受運(yùn)行人員的各種命令。 良好的適應(yīng)性和可移植性。盡可能降低對操 作人員的專業(yè)技術(shù)知識的要求，使他們在較短的時(shí)間內(nèi)或通過說明書能掌握和熟悉操作使用。在硬件方面，微 機(jī)要選擇較高的配置和可靠性較高的操作系統(tǒng)，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化的功能模塊，尤其對接口的可靠性要給予特別的重視。②各種監(jiān)控參數(shù)的的指定區(qū)段數(shù)據(jù)打印 :③各種監(jiān)控參數(shù)的報(bào)表打印 。 (5) 存儲功能 ①各種監(jiān)控參數(shù)的動態(tài)存儲 。 (2) 狀態(tài)數(shù)據(jù)的處理與分析 ①能對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲 。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 2 泵站控制系統(tǒng)概述 控制工藝和功能 泵站主控工藝 污水進(jìn)入泵站后的工藝流程如下：泵站進(jìn)水渠 —— 泵站集水池 —— 提升泵房 —— 出水渠 —— 長江。全文共分 5章。 2. 表和輸入 /輸出轉(zhuǎn)換器 (卡件 )大量減少。對現(xiàn)場總線概念的理解和解釋還存在一些不同的表述。由于線路上傳輸?shù)氖?420mA的模擬信號，容易受到工業(yè)現(xiàn)場的干擾，造成精度的損失。 20 世紀(jì) 70 年代初 隨著單片機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展，出現(xiàn)了 DCS 系統(tǒng)，它是以集中管理、分散控制為核心思想。在電氣控制上，自動化監(jiān)控程度低，大部分的泵站僅有單級的常規(guī)控制。 。在抗洪時(shí)各個(gè)排水泵站的作用顯得格外重要，因此，為了提高城市的防洪排澇能力，武漢市政府決定對各大泵站進(jìn)行自動化改造。其水泵的電機(jī)是用的同步電動機(jī)，之所以使用同步電動機(jī)是因?yàn)榇蠊β释诫妱訖C(jī)功率因數(shù)高，在運(yùn)行時(shí)，不僅不會使系統(tǒng)的功率因數(shù)降低，反而會改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，另外，同步電動機(jī)的體積一般也比異步電動機(jī)的要小。在冬季，污水蓄水池的水位高于長江水位，因此污水池里面的水可以直接排入長江，而當(dāng)夏季到來時(shí)，一旦污水蓄水池的水位低于長江水位，污水蓄水池里面的水就需要通過泵站排入長江。 PLC 通過模板實(shí)現(xiàn)就地的數(shù)據(jù)采集和控制，同時(shí)將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)傳至中控系統(tǒng)，并接受中控指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。 本科畢業(yè)論文 題目 ： 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 : 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) : 自動化 學(xué) 號 : 學(xué)生姓名 : 指導(dǎo)教師 : 日 期 : 2021610 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 武漢市的排水泵站共有七個(gè)，分布在市區(qū)的長江沿岸。泵站控制系統(tǒng)采用了 PLC 及相應(yīng)的模塊和通信設(shè)備。武漢市的排水泵站共有七個(gè)，分布在市區(qū)的長江沿岸，其主要作用是排放城市的污水。 ? 水泵房：羅家路排水泵站安裝了 4 臺 6KW 的軸流水泵。 研究泵站監(jiān)控系統(tǒng)的意義 1998 年我國遭遇了百年不遇的特大洪水侵襲，包括武漢市在內(nèi)的各個(gè)沿江地區(qū)和城市都受到了很大破壞。泵站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控運(yùn)行后，在排水泵站的運(yùn)行過程中，計(jì)算機(jī)通過檢測泵站蓄水池的水位控制調(diào)節(jié)泵機(jī)開停，使水泵效率提高，從而達(dá)到節(jié)省電能的目的。 早期的監(jiān)控系統(tǒng) 早期國內(nèi)大部分泵站的監(jiān)控和管理還處于相當(dāng)落后的狀況，與國外相比具有很大的差距。 集散控制系統(tǒng) 目前國內(nèi)外比較先進(jìn)的泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)大多為集散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed control system） [2]。 2. 精度差。第 2版 () IEC611582用于工業(yè)控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)一第 2部分 :物理層規(guī)范 (Physical Layer Specification)與服務(wù)定義 (Server definition)又進(jìn)一步指出 :現(xiàn)場總線是一種用于底層工業(yè)控制和測量設(shè)備，如變送器 (transducers )、執(zhí)行器 (actuators)和本地控制器 (local controllers)之 IN的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線?，F(xiàn)場總線所具有數(shù)字化、開放性、分散性、互操作性與互換性及對現(xiàn)場環(huán)境適 應(yīng)性等特點(diǎn) [4]，這些特點(diǎn)決定和派生出了一系列優(yōu)點(diǎn) : 1. 線和連接附件大量減少。 本文研究內(nèi)容和重點(diǎn) 本文在參考大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合武漢市羅家路排水泵站的自動化改造項(xiàng)目，對泵站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究，其主要研究內(nèi)容是利用西門子的人機(jī)界面HMI軟件 WinCC對系統(tǒng)上位機(jī)的設(shè)計(jì)研究。第五章是本文的結(jié)束語 ，主要對本設(shè)計(jì)做了一個(gè)簡單的總結(jié)，并對泵站監(jiān)控系統(tǒng)和自動化技術(shù)的未來做了展望。 (1) 狀態(tài)采 集功能 : 能動態(tài)采集下列信號 :電機(jī)有功功率；電機(jī)無功功率；電機(jī)電壓；電機(jī)電流；集水池水位；冷卻水池水位；電網(wǎng)參數(shù)；水泵的開停等。④歷史數(shù)據(jù)及特種一記錄顯示。 (7) 報(bào)表及打印功能 ①各種監(jiān)控參數(shù)的報(bào)表自動生成 。為了提高可靠性，要從硬件和軟件兩方面采取措施。 使用上的方便性 這包括三方面的含義 :其一，是操作上方便。為了滿足實(shí)時(shí)性的要求，計(jì)算機(jī)必須有足夠高的時(shí)鐘頻率，性能優(yōu)良的操作系統(tǒng)，豐 富的函數(shù)指令以及合理的監(jiān)控系統(tǒng)布局等。 靈活方便的人機(jī)聯(lián)系功能。使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快捷構(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。設(shè)備管理組件同樣是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分。 組態(tài)環(huán)境的擴(kuò)展功能 擴(kuò)展功能是指組態(tài)軟件提供了在不改變原有系統(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力，這種增加的功能來自組態(tài)軟件來自組態(tài)軟件開發(fā)商，第三方軟件提供商或者用戶自身開發(fā)。組態(tài)軟件能否從原有的局域網(wǎng)運(yùn)行方式跨越到支持 Inter，是擺在所有組態(tài)軟件開發(fā)商面前的一個(gè)重要課題。組態(tài)軟件提供了資源管理器式的操作界面，并提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語言支持。它真實(shí)地將工廠控制軟件集成到過程自動化中。 4) 變量歸檔 變 量歸檔 (tag logging)負(fù)責(zé)處理測量值，并長期存儲所記錄的過程值。 3) 集成 ODBC/QSL數(shù)據(jù)庫 :SQL2021標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫集成于 WinCC，所有面向列表 的組態(tài)數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)均存儲于此庫中，可以容易的使用標(biāo)準(zhǔn)查詢語言 (SQL)或使用武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 ODBC驅(qū)動訪問 WinCC數(shù)據(jù)庫，如這些訪問選項(xiàng)允許 WINCC對其他 Windows程序和數(shù)據(jù)庫開放它的數(shù)據(jù)。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 4 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) WinCC 項(xiàng)目的建立 WinCC 項(xiàng)目管理器的介紹 WinCC 項(xiàng)目管理器代表最高層，所有的模塊都從這里啟動，啟動 WinCC 時(shí)進(jìn)入WinCC 項(xiàng)目管理器窗口 [9]。 3) 項(xiàng)目名稱 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 一旦完成項(xiàng)目的創(chuàng)建，再對項(xiàng)目的名稱進(jìn)行修改就會涉及許多步驟。如果運(yùn)行環(huán)境參數(shù)的修改是在運(yùn)行狀態(tài)下完成的，必須先退出運(yùn)行狀態(tài)，再重新啟動運(yùn) 行才有效。 圖 添加 WinCC 通訊驅(qū)動程序 單擊“打開”按鈕，將添加此驅(qū)動程序到所組態(tài)的 WinCC 項(xiàng)目中。 如圖 所示。每個(gè)系統(tǒng)變量均有明確的意義，可以提供現(xiàn)成的功能，一般用以表示運(yùn)行系統(tǒng)的狀態(tài)。 這是建立項(xiàng)目中最重要的工作。 圖形界面總述 本設(shè)計(jì)制作的圖形界面分為監(jiān)控界面和操作界面。 圖形界面介紹 登錄界面主要用于進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)和退出監(jiān)控系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)方法在下面的多個(gè)界面中都有使用，設(shè)計(jì)方法相同，因此在下面的介紹中將不再具體介紹。在界面中，可以動態(tài)的顯示勵(lì)磁柜的“合閘”“開閘”，是否工作和是否出現(xiàn)故障等信息。 圖 變壓器界面 電機(jī)柜界面主要是顯示電機(jī)柜里面的系統(tǒng)參數(shù)，包括 4 個(gè)電機(jī)柜里面的線電壓線電流，定子溫度，軸承溫度等。一但發(fā)生故障，這些信息就會顯示給操作員，供操作員查清故障來源和故障類型，以便操作員及時(shí)做出處理。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 雨量計(jì)界面 泵操作界面是用于對泵進(jìn)行運(yùn)行方式選擇和啟動和停止操作的界面，操作員可以選擇自動運(yùn)行使電機(jī)進(jìn)行自動控制運(yùn)行狀態(tài)，也可以選擇手動運(yùn)行來手動操作。在見機(jī)操作界面上，能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)進(jìn)行相關(guān)的操作。過程值歸檔應(yīng)用到 WINCC 的變量記錄編輯器 （ Tag logging） 。 d) 組態(tài)顯示趨勢圖的控件。 具體的報(bào)警設(shè)計(jì)步驟如下： a) 在報(bào)警記錄編輯器的系統(tǒng)向?qū)е薪⑺谕南K。包括設(shè)置系統(tǒng)塊編號、運(yùn)行時(shí)工具欄中所需按鈕以及消息文本及出錯(cuò)點(diǎn)等屬性。運(yùn)行方式?jīng)]有運(yùn)行的圖形界面，當(dāng) Wincc 應(yīng)用進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，它在背景運(yùn)行。這樣，管理員用戶就有退出權(quán)限了。WinCC 要與網(wǎng)絡(luò)建立通訊連接，必須做以下工作：為 PLC 選擇與 WinCC 進(jìn)行通訊的合適的通訊模塊；為 WinCC 所在的站的 PC 機(jī)選擇 合適的通訊處理器；在 WinCC 項(xiàng)目上選擇通道單元 [13]。例如記事本等。該系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)了報(bào)警記錄、變量歸檔、界面登陸與用戶管理等功能，形成了一個(gè)完整的自動控制系統(tǒng) 。 隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，泵站的監(jiān)控系統(tǒng)也將更加穩(wěn)定，更加精確。章老師這半年來對我學(xué)習(xí)和研究的指導(dǎo)使我終生受益。Vasques,F.。在線調(diào)試過程中，熟悉了工業(yè)以太網(wǎng)的通訊原理以及 WinCC 的通訊原理。本設(shè)計(jì)中，我們已經(jīng)