【正文】 控制工藝和功能 ...................................... 7 泵站主控工藝 .................................. 7 泵站監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求 ........................ 7 監(jiān)控系統(tǒng)的總體設計 .................................. 8 監(jiān)控系統(tǒng)的設計特點 ............................ 8 泵站監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案 ....................... 10 3 計算機監(jiān)控組態(tài)軟件 11 計算機監(jiān)控組態(tài)軟件介紹 ............................. 11 組態(tài)軟件的組成 ............................... 11 組態(tài)軟件的功能 ............................... 12 目錄 V 組態(tài)軟件的選擇 ..................................... 13 國內(nèi)外流行的組態(tài)軟件 ......................... 13 組態(tài)軟件的選擇 ............................... 14 WinCC 組態(tài)軟件簡要介紹 ........................ 14 WinCC 的系統(tǒng)構成 .............................. 14 WinCC 的性能特點 .............................. 15 4 監(jiān)控系統(tǒng)的設計 17 WinCC 項目的建立 .................................... 17 WinCC 項目管理器的介紹 ........................ 17 項目的設置 ................................... 17 為項目添加驅(qū)動程序 ................................. 18 變量管理 ........................................... 19 圖形的編輯 ......................................... 21 圖形界面總述 ................................. 22 圖形界面介紹 ................................. 22 過程值歸檔及報警記錄 ............................... 30 過程值歸檔 ................................... 30 報警的記錄和顯示 ............................. 31 用戶管理 ........................................... 32 與 PLC 的連接 ....................................... 33 運行設置和激活 ...................................... 35 5 結束語 36 總結 ............................................... 36 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設計 VI 展望 ............................................... 36 參考文獻 38 致 謝 39 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設計 1 第一章 緒論 1 緒論 泵站簡介 泵站在城市排水中的作用 泵站建設在我國已有近 40 年的歷史，其功能日趨完善。 如果排 水不及時 ，致使 下水道 堵塞 和橋下 積水過 多， 就會影 響交 通和環(huán) 境，給 城市居民 的生活 帶來諸 多不 便。隨 著武漢 市城 市建設 的迅 速發(fā)展 ，通過 構建泵站監(jiān)控網(wǎng)絡，實現(xiàn)整個過程無人自動化已迫在眉睫。供水、灌溉、城市防澇、防洪等各用途的泵站，在各行各業(yè)中正起著越來越重要的作用。和大部分泵站一樣，羅家路排水泵站主要以下幾個部 分組成： ? 出水閘門：此閘門主要是在冬季時用于自動排放集水渠里面的水，此閘門位于排水泵站的右側(cè)，當夏季到來時，此閘門關閉。 泵站的特點 此泵站以前的控制系統(tǒng)是用的老的單級繼電器控制，其自動化監(jiān)控程度低，泵站管理全部是手工操作，運行數(shù)據(jù)全部由人工記錄，人員勞動強度大，耗電量大，而且運行數(shù)據(jù)的采集缺乏科學性，系統(tǒng)不易檢修。一旦出現(xiàn)異常狀態(tài)，系統(tǒng)就能夠發(fā)出報警信息，而且能夠迅速把信息傳遞給現(xiàn)場工作人員，及時做出處理。 ，為泵站的建設和管理提供了可靠有力的科學證據(jù)，為摸索城市排水規(guī)律，提高管理水平提 供了方便條件。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)。同時它采用了獨家封閉式的通信協(xié)議，為一些開發(fā)商所志有，給用戶系統(tǒng)集成和應用帶來許多問題。 4. 系統(tǒng)不易擴展。 現(xiàn)場總線是當今 3C技術即通信 (Communication)技術、計算機 (Computer)技術、控制 (Control)技術發(fā)展的結合點，是網(wǎng)絡技術發(fā)展在控制領域的體現(xiàn)及其發(fā)展到現(xiàn)場的結果。 6. 提高了系統(tǒng)測量與控制的精度。然后對本設計選擇的組態(tài)軟件 WinCC做了簡單的介紹。在水位超出設備設定范圍時，或者系統(tǒng)的其它設備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能夠自動報警。 (4) 主要設備的運行狀態(tài)顯示 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設計 8 ①工藝流程的動態(tài)顯示 。②各種監(jiān)控參數(shù)的曲線及趨勢 。由于計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)的運行環(huán)境一般都相對惡劣，而且計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)往往負擔著重要的任務，它一旦出現(xiàn)故障，將造成整個被監(jiān)控過程的混亂，引起嚴重的后果，由此造成的經(jīng)濟損失和對人們生活帶來的不便往往遠非計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)本身的造價所能比擬的。計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)設計的一個原則應當是不盲目追求新技術，而在技術成熟的前提下盡量采用先進的技術。應盡量采用標準零部件，便于硬件的更換。 一個泵站監(jiān)控系統(tǒng)的功能隨著泵站本身可能的分期裝機發(fā)展及排水系統(tǒng)的發(fā)展勢必要有一些改進的提高，這就要求計算機系統(tǒng)能盡可能的進行功能擴充。 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設計 11 3 計算機監(jiān)控組態(tài)軟件 計算機監(jiān)控組態(tài)軟件介紹 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的計算機操作系統(tǒng)使用最常見的 Windows XP系統(tǒng)，這里不再多做介紹。實時數(shù)據(jù)庫是組態(tài)軟件中更為重要的一個組件。 腳本語言編寫功能 腳本語言是 擴充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段?？梢灶A見，組態(tài)軟件與管理信息系統(tǒng)或領導信息的集成必將更加緊密，并很可能以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與決策功能的模塊形式在組態(tài)軟件中出現(xiàn)。 4. WinCC 組態(tài)軟件 德國西門子的 WinCC 組態(tài)軟件也是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，西門子公司提供類C 語言的腳本，包括一個調(diào)試環(huán)境。 WinCC 監(jiān)控軟件提供了友好的操作界面 ，用戶可根據(jù)需要形成操作畫面、監(jiān)控畫面、報警畫面、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報表等，因而在各行各業(yè)得到廣泛的應用 [6]。 2) 圖形編輯器 圖形編輯器 (graphics designer)用于設計各種圖形畫面并使其動態(tài)化。 9) 交叉引用表 交叉引用表 (crossreference)負責搜索在畫面、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 [8]。在此前提下， WinCC和 WinAC實現(xiàn)了西門子的基于陀的強大自動化解決方案。 2) 項目路徑 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設計 18 可將 WinCC 項目創(chuàng)建在一個單獨的分區(qū)上，不要將 WinCC 項目放在系統(tǒng)分區(qū)上。包括運行時顯示畫面的形式 (如是否全屏顯示等 )、啟動畫面、運行的控制模塊等。其中 SIMATIC S7 Protecol 協(xié)議主要用于和 PLC 進行通訊， System 協(xié)議主要用于調(diào)用系統(tǒng)變量。相關的變量將在該通訊驅(qū)動程序的目錄結構中創(chuàng)建。 該項目創(chuàng)建了名為“ bengzhan”的變量組，所創(chuàng)建的變量均放在該變量組中，變量的類型主要由二進制變量、浮點型變量以及文本變量等。 如圖 所示。除此之外，還可以針對特殊情況自己生成圖形對象存入圖形庫中，待使用時從中選取即可。其中退出按鈕選擇登錄界面。它顯示了排水泵站的排水工藝流程 —— 從水進入水泵進水管到水泵把水抽出到排到泵站出水管這一整個過程，在這個界面上，我們還可以看到水泵工作時水流的動態(tài)效果，還有前池液位，外江液位以及各個水泵的啟動次數(shù)等系統(tǒng)參數(shù)，各個水基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設計 23 泵的工作電壓和電流以及風機的工作狀態(tài)也都可以從這個界面上直接觀察。界面上還顯示了冷卻水池的液位和前池液位?！胺珠l”和“合閘”的設計方法如同排水泵界面中的“風機故障”。電機柜界面如下圖 所示。雨量計界面如下圖 所示。 1泵操作界面如圖 所示。例如勵磁柜參數(shù)曲線的數(shù)據(jù)源選擇在線變量，變量分別選擇外部變量中的勵磁電壓和勵磁電流，坐標軸 X 共用 Y 軸不共用，并為 Y 軸命名并設定顯示范圍曲線顏色勵磁電流選擇綠色，勵磁電壓選擇黃色。包括設置歸檔的常規(guī) 信息和歸檔參數(shù)。 報警的記錄和顯示 系統(tǒng)應實現(xiàn)集水池水位限制值、 4 臺水泵和風機的故障以及各控制柜的故障進行報警。 d) 組態(tài)報警控件。它與 Windows NT 的用戶管理員系統(tǒng)分開獨立操作，只是界面是相似的。 2）在用戶組下新建用戶，命名為操作員，選擇復制組設置選項并設置用戶十分鐘不活動退出，在缺省授權的基礎上，選擇操作員用戶的相應權限。這樣在點擊退出按鈕時，就會出現(xiàn)一個退出確定畫面。運行設置是在項目管理 器的計算機屬性中設置的。設置 窗口如上圖 所示。在該論文的撰寫過程中，熟悉了 OFFICE 中的很多功能，現(xiàn)已可以對 OFFICE 進行熟練操作。Realtime fieldbus munications using Profibus works。 鐘 老師淵博的學識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，熱情寬厚的為人也為我做了很好的榜樣。 展望未來，企業(yè)的自動化、信息化仍會繼續(xù)深入發(fā)展，管控一體化仍會成為企業(yè)自動化、信息化建設的目標，實時數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)勢必會在其中發(fā)揮更為重要的作用，如何開發(fā)一個功能強大、安全可靠、操作簡單、維護方便的實時數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)將會成為一個重要的研究課題，將會關系著企業(yè)整個自動化系統(tǒng)運行的性能。 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設計 36 5 結束語 總結 本文設計開發(fā)的排水泵站自動監(jiān)控系統(tǒng) 是一個計算機應用的使用項目 ，系統(tǒng)為羅家路泵站的運行管理提供了先進的科學手段，使泵站的運行信息得到及時的反饋，并得到有效的分析。 我們還可以定義一個外部運用，當進入運行狀態(tài)時此外部應用也被激活。只有WinCC 和下位機進行了連接， WinCC 才能采集數(shù)據(jù)并進行相關操作，起到控制作用。 3）再新建一個用戶，命名為管理員，在操作員設置的基礎上，我們添加一個退出分別對變量進行組態(tài) 添加消息文本 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設計 33 權限。組態(tài)方式允許生成用戶組，用戶和權限級。 e) 根據(jù)需要設置 WinCC 報警控件的屬性對話框。當生產(chǎn)過程發(fā)生報警時，系統(tǒng)會自動觸發(fā)相應的報警信息項，此信息會馬上顯示到報警信息表中。可根據(jù)需要在屬性對話框中設置歸 檔變量的名稱、歸檔類型、采集周期、歸檔周期及歸檔數(shù)據(jù)記錄條數(shù)等屬性，如圖 所示。 圖 1勵磁柜曲線 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設計 30 過程值歸檔及報警記錄 過程值歸檔 根據(jù)需要，系統(tǒng)需要 對系統(tǒng)的很多參數(shù)進行歸檔，以便能在上位機方便的觀測到該變量的歷史曲線，通過這些曲線，操作人員可以及時準確的了解泵站的運行情況。和泵操作界面一樣，風機操作界基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設計 29 面也顯示在泵操作界面上。 月雨量界面顯示的是月雨量曲線，該界面也可以和日雨量曲線和雨量計界面相互切換。因為高壓事故非常危險，所以高壓室內(nèi)的故障要及早發(fā)現(xiàn)并及時做出處理。變壓器界面如下圖 所示。 圖 排水泵界面 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設計 24 圖 冷卻水界面 勵磁柜界面是監(jiān)控 4 個勵磁柜的勵磁電壓電流等參數(shù)和勵磁柜的工作狀態(tài)的界面。其中風機的工作狀態(tài)通過“風機無故障”和“風機有故障”兩個文本顯示，這兩個文本在設計時已經(jīng)編組并合并在一起，每次只能顯示一個文本，兩個文本的顏色也不一樣，“風機無故障”的背景色設置為黃色，而“風機有故障”設置為紅色，用以區(qū)別。下面對主要界面分別進行介紹。這樣就可以建立非常逼真的監(jiān)控畫面 [11]。主要任務是通過 WinCC 軟 件的圖形設計(Graphics Designer)功能，組態(tài)編輯一系列的