【文章內(nèi)容簡介】 D 值都導(dǎo)入 PID、每 100ms 中斷一次子程序進(jìn)行 PID 運(yùn)算 。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 17 頁 共 52 頁 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 18 頁 共 52 頁 (3) 輸出限幅：因?yàn)?PLC 模擬量輸出電壓范圍為 010V(0600)，而加熱驅(qū)動(dòng)器輸入電壓范圍為 05V。 4 控制系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì) 某高校鍋爐控制系統(tǒng)上位機(jī)使用 SIEMENS公司丌發(fā)的與 STEP7300配套的上位機(jī) 開 發(fā)軟 件，并使用 MPI卡與下位機(jī) STEP7之間的通信，同時(shí)為了適應(yīng)現(xiàn)在集約型自動(dòng)化控制的需要，采用與 WINCC配套的 WEB NAVIGATOR軟件來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 WEB瀏覽功能，從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)程系統(tǒng)監(jiān)測與控制。 WINCC軟件介紹 WINCC(Windows Control Center)是 SIEMENS公司的一種功能強(qiáng)大的工業(yè)控制軟件，是 “真 正 開放的 ”人機(jī)界面 SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng) )軟件 。 它是第一個(gè)使用最新的 32位技術(shù)的過程監(jiān)控系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性、分布式多任務(wù)的特點(diǎn)，適合于對過程事 件的快速反應(yīng) 。 無論是單用戶系統(tǒng)還是冗余多服務(wù)器 /多用戶系統(tǒng)、還是針對復(fù)雜的或特定的任務(wù)， WINCC均能夠很好的處 理 ； WINCC集成 ODBC/SQL數(shù)據(jù)庫，具有 OLE， ActiveX， OPC等標(biāo)淮接口、開放的 API程序接口以及針對所有主要 PLC廠商的通訊接口程序 。 WINCC編程語言為 ANSI C語言，易于組態(tài)，能夠在組態(tài)和在線運(yùn)行環(huán)境中切換語言 ； WINCC支持分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有廣泛的應(yīng)用，可以連接到已存在的自動(dòng)化環(huán)境中； WINCC是模塊化結(jié)構(gòu)，可運(yùn)行于 Windows98/20xx或 NT，用戶只需要選擇購買應(yīng)用 所需要的部分 。 WINCC具有控制自動(dòng)化過程的強(qiáng)大功能，是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)、同時(shí)具有極高性價(jià)比的 SCADA級的操作監(jiān)控系統(tǒng)。 WINCC容易結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的和用戶的程序建立人機(jī)界面，精確的滿足生產(chǎn)實(shí)際要求。系統(tǒng)集成商可應(yīng)用WINCC作為其系統(tǒng)擴(kuò)展的基礎(chǔ)，通過開放接口開發(fā)自己的應(yīng)用軟件。 WINCC的特點(diǎn) 1．強(qiáng)大的圖形組態(tài)功能： WINCC組態(tài)軟件以 Microsoft Windows平臺(tái)作為操作平 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 19 頁 共 52 頁 臺(tái)，充分利用了 Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)。 WINCC的圖形編輯器提供了強(qiáng)大的圖形 庫，設(shè)計(jì)人員可高效快捷地繪制出各種工藝畫面，并可方便進(jìn)行編輯，使采用 PC機(jī)比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更有通用性，減少了工控軟件開發(fā)者的重復(fù)工作。另外 WINCC支持豐富的動(dòng)畫連接如 “ 閃爍 ” 、 “ 旋轉(zhuǎn) ” 、“ 填充 ” 、 “ 移動(dòng) ” 等，使畫面生動(dòng)直觀。 2．支持腳本語言：從使用腳本語方面，組態(tài)軟件均使用腳本語言提供二次開發(fā)。腳本語言也稱命令語言、控制語言。用戶可根據(jù)自己需要編寫程序。組態(tài)軟件在腳本語言功能及提供的腳本函數(shù)數(shù)量上不斷提高。 WINCC內(nèi)部提供了很多標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)和內(nèi)部函數(shù)，編程人員可直接調(diào)用這些函數(shù)，另外 WINCC提供 C腳本編輯器，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)任務(wù)自行設(shè)計(jì)項(xiàng)目函數(shù)，或修改標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)和內(nèi)部函數(shù)。 3．全集成自動(dòng)化： WINCC與 SIMATIC產(chǎn)品家族中的組件一起使用時(shí)可能進(jìn)行廣泛的集成。這種集成有利于 ： 全局組態(tài)和編程；全局?jǐn)?shù)據(jù)維護(hù)；全局通訊。因此，在使用 WINCC進(jìn)行工作時(shí)，可對 STEP7中所定義的符號表直接進(jìn)行訪問。在用戶 S7自動(dòng)化系統(tǒng)中可用的所有變量的列表將顯示在 WINCC變量選擇對話框中。用戶既可從該列表選擇所需的變量，也可在 WINCC中重新創(chuàng)建變量。 4．開放性： WINCC提供了開放的界面用于用戶解決方案， 這使得將 WINCC集成入復(fù)雜、廣泛的自動(dòng)控制解決方案成為可能?？梢约赏ㄟ^ ODBC和 SOL方式的歸檔數(shù)據(jù)訪問，以及通過 OLE2。和 ActiveX控件的對象和文檔的鏈接。 5．強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫：組態(tài)軟件均有一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫作為整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)組織和管理的核心。負(fù)責(zé)整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警處理，完成與過程的雙向數(shù)據(jù)通訊。 WINCC通過變量記錄和報(bào)警記錄等編輯器對過程值進(jìn)行歸檔，自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫。 6．豐富的功能模塊：組態(tài)軟件以模塊形式掛接在基本模塊上，互相獨(dú)立提高了系統(tǒng)可靠性和可擴(kuò)展性。 WINCC利用圖形編輯器、變量記錄編輯器、報(bào)警記錄編輯器、報(bào)表編輯器和腳本編輯器等功能模塊，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)表生成、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、提供報(bào)警等功能。 項(xiàng)目組態(tài) 本系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件選用西門子工控組態(tài)軟件 WINCC SP2 7． 0英文版設(shè)計(jì)。WINCC是用于 Microsoft Windows NT和 Windows 20xx的一種高效 HMI(Human Machine Interface。人機(jī)界面 )的組態(tài)工具。其自動(dòng)化過程 (As)保持對過程的實(shí)際控制， 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 20 頁 共 52 頁 一方面實(shí)現(xiàn) WINCC和操作員之間的通訊，另一方 面，實(shí)現(xiàn) WINCC和自動(dòng)化系統(tǒng)之問的通訊。 系統(tǒng)上位機(jī)由兩個(gè)操作站構(gòu)成，兩臺(tái)操作員站具有同樣的功能并互為備用，當(dāng)一臺(tái)操作站死機(jī)，另一臺(tái)操作站可完全替代它的功能。操作站設(shè)置的畫面有鍋爐系統(tǒng)流程圖，分系統(tǒng)流程圖，可形象的顯示整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的控制過程，另外還設(shè)計(jì)有總貌畫面、報(bào)警顯示 畫 面、棒圖顯示畫面，報(bào)表打印畫面、實(shí)時(shí)趨勢、歷史趨勢畫 面 和系統(tǒng)自檢畫面等。監(jiān)控系統(tǒng)完成的任務(wù)如下： 1．參數(shù)設(shè)定：對模擬量標(biāo)度變換參數(shù)的設(shè)定以及控制回路中控制參數(shù)設(shè)定。 2．?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)視：監(jiān)視每臺(tái)鍋爐運(yùn)行汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負(fù)壓、爐膛溫度、出水流量等模擬量參數(shù)以及電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出電壓、電流信號的變化。數(shù)據(jù)以直接顯示、趨勢圖和在線表格三種形式顯示在圖形界面上供用戶查看。 3．?dāng)?shù)據(jù)歸檔：所有模擬量信號均通過 變 量記錄編輯器進(jìn)行短期歸檔，而對于一些重要參數(shù) (如汽包水位 )和統(tǒng)計(jì)量 (如耗煤量、蒸汽流量等 )則需長期歸檔。 4．報(bào)警記錄：系統(tǒng)中采集到的模擬量信號都必須設(shè)定上下限，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中模擬量發(fā)生超限報(bào)警時(shí)，報(bào)警記錄編輯器記錄報(bào)警時(shí)間，并提示報(bào)警信息。對于超溫超壓報(bào)警，必要時(shí)要停止風(fēng) 機(jī)和水泵等電機(jī)。 5．報(bào)表打?。?WINCC通過報(bào)表編輯器產(chǎn)生趨勢圖、報(bào)警記錄和數(shù)據(jù)記錄報(bào)表等。自動(dòng)記錄交接班情況，記錄每一班鍋爐運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄，報(bào)警記錄的打印，班 （日） 報(bào)、月報(bào)報(bào)表記錄與打印，耗煤量、供熱量、統(tǒng)計(jì)與打印等。 系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) WINCC 在組態(tài)期間，界面系統(tǒng)用于創(chuàng)建在運(yùn)行系統(tǒng)中對過程進(jìn)行顯示的畫面。界面系統(tǒng)由組態(tài)和運(yùn)行期組件組成。圖形編輯器是界面系統(tǒng)的組態(tài)組件，它用于創(chuàng)建畫面的編輯器。圖形運(yùn)行系統(tǒng)是界面系統(tǒng)的運(yùn)行組件，它將顯示運(yùn)行系統(tǒng)中的畫面上的圖片，并管理所有的輸入與輸 出。根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的任務(wù)，本系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)很多圖形界面，下面是具體實(shí)現(xiàn)步驟： WINCC,建立新的 WINCC 項(xiàng)目，如圖 41 所示： 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 21 頁 共 52 頁 圖 41 建立 WINCC 項(xiàng)目 PLC 驅(qū)動(dòng)程序，選擇支持 S7 協(xié)議的通信驅(qū)動(dòng)程序 添加到變量管理器如圖 42所示： 圖 42 添加 S7 協(xié)議的通信驅(qū)動(dòng)程序 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 22 頁 共 52 頁 WINCC瀏覽器窗口，打開“圖形編輯器”，如圖 43，創(chuàng)建鍋爐供熱控制系統(tǒng)過程畫面。 圖 43 圖形編輯器畫面 系統(tǒng)過程畫面。完成控制對象的過程畫面 .組態(tài)控制對象的動(dòng)態(tài)屬性。如圖 44所示： 圖 44 WINCC 控制界面 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 23 頁 共 52 頁 按照表 41在 WINCC上組態(tài)完畢各個(gè)樓層的外部顯示裝置以及控制按鈕。下圖是WINCC上對各個(gè)按鈕的詳細(xì)說明。 表 41 全部內(nèi)部變量與過程變量表 序號 變量 數(shù)據(jù)類型 備注 1 x1 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) B 水寬 1 2 x1_1 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) B 水高 1 3 x1_2 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) B 水寬 2 4 x1_3 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) B 水高 2 5 x1_4 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) B 水寬 3 6 x1_5 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) B 水高 3 7 x 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) B 水寬 1 的 x 軸 8 x_1 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) B 水高 1 的 y 軸 9 x_2 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) B 水寬 2 的 x 軸 10 x_3 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) B 水高 2 的 y 軸 11 xa 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) A 水寬 1 12 xa_1 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) A 水高 1 13 xa_2 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) A 水寬 2 14 xa_3 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) A 水高 3 15 xa_4 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) A 水寬 4 16 xa_5 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) A 水高 5 17 xa_6 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) 出水 A 寬 18 ya 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) A 水寬 1 的 x 軸 19 ya_1 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) A 水高 1 的 y 軸 20 ya_3 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) A 水高 3 的 y 軸 21 ya_4 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) A 水寬 4 的 x 軸 22 ya_6 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) 出水 A 寬的 x 軸 23 xb 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) 出水 B 寬 24 Xb_1 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) 出水 B 高 25 yewei 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) 液位高 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 24 頁 共 52 頁 26 yewei_1 內(nèi)部變量 無符號 16 位數(shù) 液位 Y 軸 27 過程變量 二進(jìn)制 啟動(dòng) 28 過程變量 二進(jìn)制 停止 29 過程變量 二進(jìn)制 超水位限位開關(guān) 30 過程變量 二進(jìn)制 低水位限位開關(guān) 31 過程變量 二進(jìn)制 進(jìn)水開關(guān) A 32 過程變量 二進(jìn)制 出水開關(guān) A 33 過程變量 二進(jìn)制 進(jìn)水開關(guān) B 34 過程變量 二進(jìn)制 出水開關(guān) B 35 過程變量 二進(jìn)制 加熱指示燈 36 過程變量 二進(jìn)制 溫度溢出指示燈 37 過程變量 二進(jìn)制 高溫報(bào)警指示 38 過程變量 二進(jìn)制 低溫報(bào)警指示 39 過程變量 二進(jìn)制 調(diào)節(jié)器 A 40 過程變量 二進(jìn)制 進(jìn)水閥 A 41 過程變量 二進(jìn)制 出水閥 A 42 過程變量 二進(jìn)制 運(yùn)行指示燈 43 過程變量 二進(jìn)制 停止運(yùn)行指示燈 44 過程變量 二進(jìn) 制 超水位指示 45 過程變量 二進(jìn)制 低水位指示 46 過程變量 二進(jìn)制 調(diào)節(jié)器 B 47 過程變量 二進(jìn)制 進(jìn)水閥 B 48 過程變量 二進(jìn)制 出水閥 B 對控制按鈕的設(shè)置主要是使其能夠用鼠標(biāo)左鍵來控制，當(dāng)鼠標(biāo)按下時(shí)相當(dāng)于對PLC相應(yīng)的內(nèi)存區(qū)置 1，所以可以在 WINCC中將按鈕按下時(shí)的控制信號 1直接鏈接到PLC中一內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)； WINCC中各個(gè)顯示器件和按鈕所需的外部變量都要與 PLC中的各個(gè)存儲(chǔ)區(qū)精確地對應(yīng)起來。 5 系統(tǒng)調(diào)試 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 25 頁 共 52 頁 PID部分整定 下面具體說 明經(jīng)驗(yàn)法的整定步驟： （ 1）讓調(diào)節(jié)器參數(shù)的積分系數(shù) I=0，微分系數(shù) D=0，控制系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，由小到大改變比例系數(shù) P，讓擾動(dòng)信號作階躍變化，觀察控制過程，直到獲得滿意的控制過程為止。 （ 2）取比例系數(shù) P 為當(dāng)前的值乘以 ，由小到大增加積分系數(shù) I，同樣讓擾動(dòng)