【正文】 用戶界面文件，通過(guò)這些界面文件從網(wǎng)絡(luò)上 PLC 中獲得各種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并以不同的形式顯示在界面上，利用這些數(shù)據(jù)完成一定的基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 功能。 3) 系統(tǒng)變量 WinCC 提供了一些預(yù)定義的中間變量，稱為系統(tǒng)變 量。 為了使該項(xiàng)目可進(jìn)行在線調(diào)試，該項(xiàng)目創(chuàng)建了三個(gè)外部變量，一 個(gè)輸入變 量，一個(gè)輸出變量，一個(gè)模擬變量。 b) 在快捷菜單中選擇“添加新的驅(qū)動(dòng)程序”菜單項(xiàng)，打開“添加新的驅(qū)動(dòng)程序”對(duì)話框，選擇 SIMATIC S7 Protocol 和 System ，如圖 所示。例如 :項(xiàng)目中有記錄標(biāo)簽值的功能， 則標(biāo)簽管理器的運(yùn)行應(yīng)選中 ； 若使用了報(bào)警，則報(bào)警管理器及文本庫(kù)的運(yùn)行應(yīng)選中。否則運(yùn)行速度將會(huì)受到影響。這超越了自動(dòng)控制過(guò)程，將范圍擴(kuò)展到工廠監(jiān)控級(jí)，以及為公司管理 (MES，ERP)提供管理數(shù)據(jù)。 2) 包括所有的 SCADA功能在內(nèi)的客戶機(jī) /服務(wù)器系統(tǒng) :即使最基本的 WinCC系統(tǒng)仍能提供生成復(fù)雜可視化任務(wù)的組件和函數(shù)，生成畫面、腳本、報(bào)警、趨勢(shì)和報(bào)告的編輯器由最基本的 WinCC系統(tǒng)組件建立。 3) 報(bào)警記錄 報(bào)警記錄 (alarm logging)負(fù)責(zé)采集和歸檔報(bào)警消息。 WinCC 組態(tài)軟件簡(jiǎn)要介紹 工業(yè)組態(tài)軟件 Simatic WinCC 是德國(guó)西門子公司和微軟共同開發(fā)的軟件系統(tǒng)，是世界上第一個(gè)集成的人機(jī)界面 (HMI)軟件系統(tǒng)，是結(jié)合西門子在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)和微機(jī)軟件強(qiáng)大功能的產(chǎn)物 [6]。 組態(tài)王軟件是國(guó)家第一家較有影響力的組態(tài)軟件 開發(fā)公司產(chǎn)品。 Inter將是實(shí)現(xiàn)分布式生產(chǎn)的基礎(chǔ)。具體的實(shí)現(xiàn)方式可分為三種：一是內(nèi)置的類 C/Basic語(yǔ)言：二是采用微軟公司的 VB的編程語(yǔ)言：三是有少數(shù)組態(tài)軟件采用面向?qū)ο蟮哪_本語(yǔ)言。 設(shè)備管理組件 設(shè)備管理組件完成組態(tài)軟件與相關(guān)下層控制設(shè)備的通信組態(tài)設(shè)備，如與 PLC，智能儀表，各種數(shù)據(jù)采集板卡的連接等。 組態(tài)軟件的組成 組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件，他們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境。軟件要便于修改和增刪，具有通用基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 性。 計(jì)算 機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各種信息的采集和處理要滿足實(shí)時(shí)性的要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種狀態(tài)變化要及時(shí)響應(yīng)。第二，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，硬件和軟件更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，采用先進(jìn)的技術(shù)意味著延長(zhǎng)系統(tǒng)的生命期限 :第三，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)大多作為整套生產(chǎn)設(shè)備的一部分出現(xiàn)，而高技術(shù)含量往往又體現(xiàn) 在控制系統(tǒng)上，先進(jìn)技術(shù)的采用可以大大提高整套設(shè)備的附加值，帶來(lái)客觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。計(jì)算機(jī)要能長(zhǎng)期連續(xù)工作，要有較強(qiáng)的抗干擾能力和自檢、自恢復(fù)功能。④控制行為查詢。③相關(guān)參數(shù)的歷史曲線及趨勢(shì)顯示 。 泵站監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求 泵站的監(jiān)控系統(tǒng)是在泵站控制室內(nèi)的控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站設(shè)備的監(jiān)測(cè)、控制 功 能，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視泵站狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)、接收故障報(bào)警信息、通過(guò)智能終端設(shè)備下達(dá)控制信號(hào)，并具有分級(jí)報(bào)警功能、操作權(quán)限管理功能、報(bào)表統(tǒng)計(jì)和打印功能等。在本章中，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程和步驟做了詳細(xì)的介紹和說(shuō)明，并對(duì)重要的圖形界面分別做了說(shuō)明。 8. 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備更換和系統(tǒng)擴(kuò)展更為方便。它必 將逐步取代傳統(tǒng)的獨(dú)立控制系統(tǒng)，集中采集控制系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)，成為本世紀(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的主流。由于從根本上解決了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的自身可靠性問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛了國(guó)際電工委員會(huì) IEC61158對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線 (fieldbus)的定義是 :安裝在制造或過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn) 通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場(chǎng)總線。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相對(duì)分散，而所有的信號(hào)都要連接到工控機(jī)上，這導(dǎo)致施工不便，產(chǎn)生故障后不易查找與排除。武漢市羅家路排水泵站當(dāng)前的監(jiān)控系統(tǒng)還是這種比較老的系統(tǒng)，因此存在很多缺點(diǎn)，這也是對(duì)其進(jìn)行改造的主要原因。 泵站監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 縱觀控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，任何一種新的控制系統(tǒng)的出現(xiàn)都是針對(duì)舊的控制系統(tǒng)存在的缺陷而給出的解決方案，并在用戶需求和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)等外部因素的推動(dòng)下占主導(dǎo)地位。 。通過(guò)構(gòu)建泵站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程無(wú)人自動(dòng)化已迫在眉睫。 ? 供電區(qū)：為了保證泵站的可靠工作，泵站供電直接通過(guò)高壓輸電線提供，其進(jìn)線是 10KV 高壓，通過(guò)幾級(jí)變壓，得到電機(jī)的額定電壓和 220V 的低壓生活用電電壓。其中排水泵站有城市防洪的作用，所以在我國(guó)各大城市均有排水泵站的身影。 羅家路 排水泵 站監(jiān) 控系統(tǒng) 由泵 站控制 系統(tǒng) 、中心 控制 系統(tǒng)和 通信系統(tǒng)組成。它擔(dān) 負(fù)著城市雨、 污水排 放的重 要任 務(wù)。 本文重 點(diǎn)討論 監(jiān)控 系統(tǒng)組 態(tài)界 面的開 發(fā)。如果排水不及時(shí)，致使下水道堵塞和橋下積水過(guò)多，就會(huì)影響交通和環(huán)境，給城市居民的生活帶來(lái)諸多不便 [1]。 ? 控制柜房：控制柜房?jī)?nèi)裝有進(jìn)線柜，泵開關(guān)柜，勵(lì)磁柜，電壓互感器柜， PLC柜，電源柜等。其改造后的系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制于一身，能夠完成工藝流程控制、顯示、操作狀態(tài)監(jiān)視、過(guò)程數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)、報(bào)表打印等功能，該系統(tǒng)的研究的開發(fā)個(gè)有很大的 意義。泵站的很多工作都是由自動(dòng)裝置按一定的程序自動(dòng)完成的，因此減少了人員直接參與操作、控制、監(jiān)視、檢查設(shè)備和記錄等的工作量，改善了工作條件，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了運(yùn)行管理水平。在管理水平上，大部分泵站的管理記錄和統(tǒng)計(jì)都是手工操作。在集散控制系統(tǒng)中管理于控制相分離，上位機(jī)用于集中監(jiān)視管理功能，多臺(tái)下位機(jī)下放分散到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)分布式控制功能，上下位機(jī)之間以控制網(wǎng)絡(luò)互連以實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳遞克服了集中數(shù)字控制系統(tǒng)對(duì)控制器的處理能力和可靠性要求高的缺點(diǎn)。 3. 可靠性不好。例如，現(xiàn)場(chǎng)總線一般 是指“一種用于連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如傳感器 (sensors)、執(zhí)行器及像 PLC、調(diào)節(jié)器 (regulators)、驅(qū)動(dòng)控制器等現(xiàn)場(chǎng)控制器網(wǎng)絡(luò) .現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式，數(shù)字化、多點(diǎn)能信的底層控制網(wǎng)絡(luò)；現(xiàn)場(chǎng)總線是一種串行的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信鏈路，它溝通了生產(chǎn)過(guò)程領(lǐng)域的基本控制設(shè)備（現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備）之間以及更高層次自動(dòng)控制領(lǐng)域的自動(dòng)化控制設(shè)備（車間級(jí)設(shè)備）之間的聯(lián)系；現(xiàn)場(chǎng)總線是連接控制系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)裝置的雙向數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò) 。 3. 設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試費(fèi)用大大降低。第一章對(duì)泵站進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并對(duì)泵站監(jiān)控系統(tǒng)研究的意義進(jìn)行了闡述，然后對(duì)泵站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析說(shuō)明。 根據(jù)沿江排水泵站的具體工藝要求，可以確定監(jiān)控工藝。②能對(duì)監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行趨勢(shì)分析 。②各種監(jiān)控參數(shù)的異常動(dòng)態(tài)存儲(chǔ) 。④異常狀態(tài)及控制行為的報(bào)表打印。軟件方面，也要有一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)，按模塊化的要求設(shè)計(jì)程序，在可靠性要求特別高的場(chǎng)合，可采用雙機(jī)或雙重化系統(tǒng)。操作的內(nèi)容盡可能簡(jiǎn)單明了，操作的順序清晰簡(jiǎn)明，便于記憶。 微機(jī)要能適應(yīng)各種運(yùn)行情況，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行情況發(fā)生變化時(shí)，要求通過(guò)簡(jiǎn)單的操作或改變某些標(biāo)志和參數(shù)值就能適應(yīng)。一個(gè)好的監(jiān)控系統(tǒng)必須具備靈活方便的人機(jī)聯(lián)系功能，面向?qū)ο蟮娜藱C(jī)接口，操作維護(hù)也應(yīng)簡(jiǎn)單易行。不同的組態(tài)軟件各種組件的表現(xiàn)形式不同，但其基本功能作用是相同的。 其他組件 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 其他組件包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，第三方接口程序設(shè)計(jì)等，不同的組態(tài)軟件有著不同的特殊配置。 組態(tài)軟件的開放性功能 隨著管理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的普及，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。 組態(tài)軟件的選擇 國(guó)內(nèi)外流行的組態(tài)軟件 當(dāng)今國(guó)內(nèi)外 流行的組態(tài)軟件主要有以下幾種： 1 InTouch 組態(tài)軟件 在 20 世紀(jì) 80 年代末初，基于 的 InTouch 組他軟件給工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)帶來(lái)了升級(jí)， InTouch 組態(tài)軟件提供了豐富的圖庫(kù)，早期的 InTouch 組態(tài)軟件采用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換方式與驅(qū)動(dòng)程序通信，性能較差，最新的 版已經(jīng)完全基于 32 位的 Windows 平臺(tái)，并且提供了 OPC 支持， 組態(tài)軟件 美國(guó) Intellution 公司一 FIX 組態(tài)軟件起家， 1995 年被愛默生集團(tuán)收購(gòu)，成為愛默生集團(tuán)的全資子公司， 軟件提供工控人員熟悉的概念和操作界面，并提供完備的驅(qū)動(dòng)程序。 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 組態(tài)軟件的選擇 西門子公司 (Siemens)的工業(yè)組態(tài)軟件 WinCC(Windows Control Center)為開發(fā)適合現(xiàn)代化控制要求的系統(tǒng)提供了一個(gè)方便可靠、開放性好、功能強(qiáng)大的軟件平臺(tái)。各系統(tǒng)集成商還可以用 WinCC 作為其系統(tǒng)的擴(kuò)展基礎(chǔ)，通過(guò)開放接口開發(fā)自己的應(yīng)用軟件。 6) 全局腳本 全局腳本 (global script)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員用 ANSIC 及 Visual Basic 編寫的代碼，以滿足項(xiàng)目的需要。 5) 提供所有主要 PLC系統(tǒng)的通訊通道 :作為標(biāo)準(zhǔn)， WinCC支持所有連接 SIMATIC S5/S7/505控制器的通訊通道，還包 PROFIBUS一 DP， DDE， OPC等非特定控制器的通訊通道。 圖 WinCC 項(xiàng)目管理器 項(xiàng)目的設(shè)置 為了更有效地創(chuàng)建 WinCC 項(xiàng)目，應(yīng)對(duì)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)給出一些初步的考慮。此外，所創(chuàng)建的項(xiàng)目還具有統(tǒng)一的畫面、函數(shù)和變量命名的約定等。啟動(dòng)了文本庫(kù)運(yùn)行系統(tǒng)、全局腳本運(yùn)行系統(tǒng)、報(bào)警記錄運(yùn)行系統(tǒng)、變量記錄運(yùn)行系統(tǒng)和圖形運(yùn)行系統(tǒng)。 本項(xiàng)目主要建立了三類變量：外部變量、內(nèi)部變量和系統(tǒng)變量 [6]。內(nèi)部變量沒(méi)有對(duì)應(yīng)的過(guò)程驅(qū)動(dòng)程序和通道單元，不需要建立相應(yīng)的通道連接。系統(tǒng)變量以“ ”開頭，以區(qū)別于其他變量。 當(dāng)監(jiān)控程序運(yùn)行時(shí)，操作者就可以通過(guò)這些界面顯示的內(nèi)容完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控。監(jiān)控畫面分別顯示了系統(tǒng)的運(yùn)行工藝和各項(xiàng)系統(tǒng)參數(shù)，為操作員提供了直觀動(dòng)態(tài)的監(jiān)控效果。這個(gè)界面的內(nèi)容很簡(jiǎn)單，主要由系統(tǒng)名稱文本和兩個(gè)按鈕組成。 冷卻水界面是此系統(tǒng)的另外一個(gè)主要工藝流程界面，這上面顯示了排水泵站的冷卻水的工藝流程。勵(lì)磁柜界面如圖 所示。在電機(jī)柜上方，還有操作按鈕。 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 圖 高壓室界面 雨量計(jì)界面主要顯示了當(dāng)前的下雨情況，并統(tǒng)計(jì)了本月和上一小時(shí)的下雨情況，包括大暴雨、暴雨、大雨、中雨、小雨的下雨次 數(shù)，本月的降雨量，當(dāng)前降雨量、上月降雨量和上一小時(shí)降雨量等。泵操作界面在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不是單獨(dú)出現(xiàn)的，它顯示在排水泵界面和電機(jī)柜界面上，在上述的這兩個(gè)界面中可以看到，這樣設(shè)計(jì)便于操作員直接面對(duì)工藝流程來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行操作。 圖 1風(fēng)機(jī)操作界面 面 變化曲線圖通過(guò)對(duì)象選項(xiàng)板下的控件對(duì)象中的在線趨勢(shì)圖控件來(lái)設(shè)計(jì)。 過(guò)程值歸檔的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下： a) 在變量記錄編輯器的歸檔向?qū)е袆?chuàng)建一個(gè)新的歸檔，添加要?dú)w檔的變量。 e) 設(shè)置選擇 WinCC 在線趨勢(shì)控件的屬性。包括設(shè)置消息名稱、消息長(zhǎng)度等屬性。 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 圖 組態(tài)報(bào)警消息 用戶管理 為了實(shí)現(xiàn)安全管理的操作，本設(shè)計(jì)還進(jìn)行了用戶管理設(shè)置。本設(shè)計(jì)就通過(guò)用戶管理員 編輯器來(lái)進(jìn)行用戶管理和權(quán)限級(jí)的設(shè)置。授權(quán)的訪問(wèn)權(quán)限將允許或禁止用戶訪問(wèn)。具體的實(shí)現(xiàn)步驟如下 [15]： (1) 安裝通訊處理器 CP5611 及其驅(qū)動(dòng)程序； (2) 在控制面板中打開“ PG/PC 接口”對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)完成訪問(wèn)點(diǎn)和通訊處理器之間的分配； 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 (3) 完成通訊處理器的調(diào)試； (4) 在 WinCC 的變量管理器中添加驅(qū)動(dòng)程序“ SIMATIC S7 Protocol ” ； (5) 在該驅(qū)動(dòng)程序中的 Profibus 選項(xiàng)中創(chuàng)建連接并設(shè)置參數(shù)； (6) 為 WinCC 中相應(yīng)的外部變量賦地址，如 下圖 所示； 圖 為外部變量賦地址 (7) 利用 PG/PC 接口程序中的診斷功能進(jìn)行通道連接診斷，若診斷結(jié)果顯示“ OK”，則完成通訊。本設(shè)計(jì)中我們將對(duì)話框中的 4 個(gè)Windows 熱鍵全部禁止。 利用 WinCC 作為上位機(jī)組態(tài)軟件開發(fā)的此排水泵站控制系統(tǒng)完成滿足泵站的各項(xiàng)工藝要求 ，并且具有界面友好、功能完善、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，為城市排水泵站的自動(dòng)監(jiān)控提供了一個(gè)很好的實(shí)例，為以后城市的自動(dòng)監(jiān)控設(shè)計(jì)具有很高的參考價(jià)值。 相信在信息技術(shù)高速發(fā)展的二十一世紀(jì)，我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化程度會(huì)越來(lái)越高，工業(yè)的發(fā)展會(huì)越來(lái)越好！ 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 37 基于 WINCC的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 38 參考文獻(xiàn) 1 孟建軍 ,北京市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .北京工業(yè)大學(xué)碩士文 ,2021,1 2 劉浩江 ,哈爾濱市沿江污水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的研究 .哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論 文 ,2021,2～ 3 3 龐彥斌，李令琦 .現(xiàn)場(chǎng)總線 和 DCS 的網(wǎng)絡(luò)集成 .測(cè)控技術(shù) .1999,(9):18～ 21 4 許勁松 ,陳瑋 ,林珊 .現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) .PL