【正文】 語(yǔ)言支持，全球通用；可以集成到所有自動(dòng)化解決方案內(nèi)；內(nèi)置所有操作和管理功能；可簡(jiǎn)單、有效地進(jìn)行組態(tài)；可基于 Web 持續(xù)延展；采用開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)，集成簡(jiǎn)便集成的 Historian 系統(tǒng)作為 IT 和商務(wù)集成的平臺(tái)；可用選件和附加件進(jìn)行擴(kuò)展； “全集成自 動(dòng)化 ” 的組成部分。 Wincc監(jiān)控組態(tài) 與程序 設(shè)計(jì) 變量設(shè)置 變量系統(tǒng)是組態(tài)軟件的重要組成部分。在組態(tài)軟件的運(yùn)行環(huán)境下，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況將實(shí)時(shí)地保存在變量的數(shù)值中，操作人員監(jiān)控過(guò)程數(shù)據(jù)，他在計(jì)算機(jī)上發(fā)布的指令通過(guò)變量傳送給生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。 WinCC 的變量管理是變量管理器。 WinCC 使用變量管理器來(lái)組態(tài)變量。變量管理器對(duì)項(xiàng)目所使用的變量和通訊驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行管理。 WinCC 與自動(dòng)化控制系統(tǒng)間的通訊依靠通訊驅(qū)動(dòng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)；自動(dòng)化控制系統(tǒng)與 WinCC 工程間的數(shù)據(jù)交換通過(guò)過(guò)程變量來(lái)實(shí)現(xiàn)。 變量管理器管理 WinCC 工程中使用 的變量和通訊驅(qū)動(dòng)程序。它位于 WinCC 項(xiàng)目管理器的瀏覽窗口中。 WinCC 的變量按照功能可分為外部變量、內(nèi)部變量、系統(tǒng)變量和腳本變量四種類型。 新建新驅(qū)動(dòng)器連接 在 WINCC 變量中建立 SIEMENS S7 PROTOCOL SUIT,選擇 MPI，新建驅(qū)動(dòng)程序連接，點(diǎn)擊系統(tǒng)參數(shù)，選擇邏輯設(shè)備名稱為 “CP5611”，如圖： 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 26 圖 WINCC系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 再進(jìn)入選擇參數(shù)窗口，設(shè)置插槽號(hào)為 2， PLC 315—2DP 的插槽號(hào)為 2。如下圖所示： 圖 WINCC連接參數(shù)設(shè)置 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 27 建立外部變量 以變量 d 為例 右擊新建變量命名為 “d”，然后選擇類型為浮點(diǎn)數(shù) 32 位變量，數(shù)據(jù)選擇為 DB， DB號(hào)為 42,因?yàn)樵?STEP 7 中我們建立的 PID 設(shè)為 DB42，最后地址設(shè)置為 DB28，點(diǎn)擊確定完成地址屬性設(shè)置。如下圖所示： 圖 新建變量 圖 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 28 按上面步驟建立所有外部變量，如圖 及表 圖 外部變量 表 外部變量 名稱 數(shù)據(jù)類型 參數(shù)地址 程序中名稱 manon 二進(jìn)制變量 DB42, MAN_ON pselect 二進(jìn)制變量 DB42, P_SEL iselect 二進(jìn)制變量 DB42, I_SEL dselect 二進(jìn)制變量 DB42, D_SEL sp1 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD6 SP_INT fushe 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB41, DD16 MAN p 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD20 GAIN i 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD24 TI d 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD28 TD op 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD72 LMN pv1 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB41, DD92 PV pv2 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD92 PV pvper_on_1 二進(jìn)制變量 PVPER_ON pvper_on_2 二進(jìn)制變量 PVPER_ON 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 29 建立內(nèi)部變量 在 WINCC 中，打開(kāi)變量管理，點(diǎn)擊內(nèi)部變量，建立新變量 ssqx、 lsqx、 kaiqi。 ssqx是用來(lái)控制實(shí)時(shí)曲線顯示和隱藏的， llqx 是用來(lái)控制歷史曲線顯示和隱藏的， kaiqi 是開(kāi)始按鈕控制的水管閃爍的。這三個(gè)變量全都為 二 進(jìn)制。如表 表 內(nèi)部變量 名稱 說(shuō)明 參數(shù)類型 lsqx 歷史曲線 二進(jìn)制變量 ssqx 實(shí)時(shí)曲線 二進(jìn)制變量 kaiqi 開(kāi)啟按鈕 二進(jìn)制變量 創(chuàng)建過(guò)程畫(huà)面 在圖形編輯器中組態(tài)畫(huà)面如圖所示。 并根據(jù)系統(tǒng)要求組態(tài)歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線。系統(tǒng) WinCC 監(jiān)控界面如圖 所示： 圖 1設(shè)置管道動(dòng)態(tài)效果 選擇所有的水管，在屬性中選擇控件屬性，在 BlinkMode 中靜態(tài)選擇 No Flash，右沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 30 擊動(dòng)態(tài)中的動(dòng)態(tài)對(duì)話框，在表達(dá)式 /公式中選擇變量 “man_on”，在數(shù)據(jù)類型中選擇布爾型。當(dāng) “是 ”的時(shí)候 Blink 為 No Flash，當(dāng) “否 ”的時(shí)候 Blink 為 Shaded。 Black color 和 Back color 選擇淺藍(lán)色。 man_on 地址為 。 這一步作用是，當(dāng) MAN_ON_1 置為 1 時(shí)，水管不閃爍，當(dāng) man_on 置為 0 時(shí)，水管開(kāi)始閃爍，表明 PID 運(yùn)行時(shí)水管有水通過(guò)。 2 PID開(kāi)關(guān)編輯 在對(duì)象選項(xiàng)板 中選擇窗口對(duì)象，選擇按鈕，然后命名為 “積分開(kāi)關(guān) ”，點(diǎn)擊事件中的鼠標(biāo)屬性，在右面的單擊左鍵，設(shè)置 C 動(dòng)作。添加腳本程序如下： SetTagBit(i_select,1)。 //ReturnType: BOOL 同樣在鼠標(biāo)右擊，設(shè)置 C 動(dòng)作。腳本程序如下： SetTagBit(i_select,0)。 //ReturnType: BOOL 以此類推， Td 微分開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟和關(guān)閉按鈕都要這么設(shè)置。 3輸入輸出域的設(shè)置 對(duì)副測(cè)量值進(jìn)行設(shè)定，在對(duì)象選項(xiàng)板中選擇智能對(duì)象，然后新建一個(gè)輸入輸出域，在輸出值中選擇動(dòng)態(tài) 對(duì)話框，在表達(dá)式 /公式中選擇變量 pv1，數(shù)據(jù)類型選擇為直接。 pv1的變量地址為 。同樣方法設(shè)置變頻器支路測(cè)量值 pv2,變量地址 。 圖 (1)電氣閥支路測(cè)量 pv1 (2)變頻器支爐測(cè)量 pv2 對(duì)給定值進(jìn)行設(shè)定，在對(duì)象選項(xiàng)板中選擇智能對(duì)象，然后新建一個(gè)輸入輸出域，在輸出值中選擇變量 fushe， fushe 的地址為 。 用同樣的方法設(shè)定 Kp、 Ti、 Td 的輸入輸出域，在輸出值中選擇變量 p、 i、 d，它們的地址分別為 、 、 。 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 31 4設(shè)置開(kāi)啟按鈕 在對(duì)象選項(xiàng)板中選擇窗口對(duì)象，選擇按鈕，然后命名為 “開(kāi)啟 ”，點(diǎn)擊事件中的鼠標(biāo)屬性，在右面的單擊左鍵，設(shè)置 C 動(dòng)作。添加腳本程序如下： SetTagBit(kaiqi,1)。 //ReturnType: BOOL SetTagBit(main_on,0)。 //ReturnType: BOOL SetTagBit(pvper_on_1,1)。 //ReturnType: BOOL SetTagBit(pvper_on_2,1)。 單擊 “開(kāi)啟 ”后，由于管道的動(dòng)畫(huà)效果設(shè)置，管道會(huì)閃爍。 Main_on 為 1 時(shí)控制循環(huán)將被中斷，手動(dòng)值被設(shè)置為操作值 。由于本設(shè)計(jì)要求，電動(dòng)閥的 PID “Main_on”保持默認(rèn)值 1。變頻器 PID“Main_on”設(shè)置為 0，控制循環(huán)不會(huì)中斷。由于檢測(cè)量為電動(dòng)閥支路流量 PIW272，變頻器支路流量 PIW274，為外圍設(shè)備，故此本設(shè)計(jì)的兩個(gè) PID， PVPER_ON應(yīng)為 1 狀態(tài)。 5設(shè)置實(shí)時(shí)曲線歷史曲線 在對(duì)象選項(xiàng)板中選擇窗口對(duì)象，選 擇按鈕，然后命名為 “實(shí)時(shí)曲線 ”，點(diǎn)擊事件中的按左鍵，右擊選擇 C 語(yǔ)言。在編輯動(dòng)作中中插入下列腳本程序： SetTagBit(ssqx,1)。 這條語(yǔ)句的意思是當(dāng)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵時(shí)， “ssqx”置為 1。點(diǎn)擊確定。 再點(diǎn)擊事件中的按右鍵，右擊選擇 C 語(yǔ)言，在編輯動(dòng)作中插入如下腳本程序： SetTagBit(ssqx,0)。 這條語(yǔ)句的意思是當(dāng)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵時(shí)， “ssqx”置為 0。 點(diǎn)擊確定。 如圖所示： 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 32 圖 實(shí)時(shí)曲線 C動(dòng)作腳本程序設(shè)置 歷史曲線按鈕設(shè)置相同，只需要將 “ssqx”改為 “l(fā)sqx”。 接下來(lái)在 對(duì)象選項(xiàng)板中選擇控件中的曲線，對(duì)曲線進(jìn)行編輯，命名為 “實(shí)時(shí)曲線 ”。在 WINCC 在線趨勢(shì)控件的屬性中進(jìn)行編輯，在數(shù)據(jù)源中選擇在線變量，選擇公共 X 軸和公共 Y 軸以及可調(diào)整大小。 在曲線一欄中選擇 pv1，命名為 “電動(dòng)閥支路流量測(cè)量值 ”，顏色選擇為綠色。然后再添加曲線，命名為 “變頻器支路流量測(cè)量值 ”，在線變量選擇為 pv2，顏色為藍(lán)色；然后再添加曲線，命名為 “變頻器支路流量給定值 ”，在線變量選擇為 sp1，顏色為紅色。 點(diǎn)擊曲線屬性，然后在顯示中選擇動(dòng)態(tài)對(duì)話框，在表達(dá)式 /公式中選擇變量 “ssqx”，數(shù)據(jù)類型為布爾量，當(dāng) “是 ”時(shí)，置為 1，當(dāng) “否 ”時(shí)，置為 0。 歷史曲線的屬性同樣如此設(shè)置。 當(dāng)鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊 “實(shí)時(shí)曲線 ”按鈕時(shí)，實(shí)時(shí)曲線會(huì)出現(xiàn)，當(dāng)鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊 “實(shí)時(shí)曲線 ”按鈕時(shí)，曲線會(huì)隱藏。歷史曲線也是這樣的效果。 歷史曲線設(shè)置不同的是在選擇數(shù)據(jù)源時(shí)要設(shè)置為歸檔變量，然后選擇已經(jīng)設(shè)置好的變量，如圖所示： 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 33 圖 歸檔變量選擇 WiNCC組態(tài)軟件的通訊 （ 1）給 PC 和 PLC 上電，打開(kāi) SETP 7，打開(kāi)已建立好的工程。 （ 2 ）進(jìn)入 STEP 7 軟件界面，點(diǎn)擊 options 中的 Set PG/PC Interface ，選擇CP5611(MPI)active，然后選擇 Diagnostics 進(jìn)行測(cè)試，出現(xiàn) OK，在進(jìn)行下載。如圖 所示。 圖 CP5611 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 34 （ 3）點(diǎn)擊 Diagnostics 對(duì) MPI、硬件組態(tài)診斷如下圖所示。 圖 CP5611（ MPI） 圖 硬件診斷 （ 4）將 PLC 置為 run 狀態(tài)， SF 燈沒(méi)有紅燈，電磁閥自動(dòng)開(kāi)啟。無(wú)錯(cuò)誤。 （ 5）運(yùn)行 WINCC 目錄下的已建立組態(tài)界面。點(diǎn)擊運(yùn)行鍵進(jìn)入監(jiān)控畫(huà)面。 （ 6）選擇 SIEMENS\WINCC\TOOLs 中的 WINCC Channel Diagnosis，點(diǎn)擊運(yùn)行，出現(xiàn)如下圖所示窗口： 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 35 圖 WINCC通訊監(jiān)測(cè) 這表明 WINCC 已經(jīng)跟 PLC 通訊上了。通訊成功。 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 36 5 系統(tǒng)的整定及調(diào)試 PID控制器 本設(shè)計(jì)采用 PID 控制算法， PID 調(diào)節(jié)器的動(dòng)作規(guī)律是 020 dd dtc eu K e S e t S t? ? ?? （ ） 或 ? ??? tDI dtdeTedtTeu 0 )1(1? （ ） 式中： δ —— 比例帶； TI —— 積分時(shí)間； TD—— 微分時(shí)間。 PID 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： )sTsT11(δ1)s(G DIc ++= （ ） 不難看出，由式（ ）表示的調(diào)節(jié)器動(dòng)作規(guī)律在物理上是不能實(shí)現(xiàn)的。工業(yè)上實(shí)際采用的 PID 調(diào)節(jié)器（如 DDZ 型調(diào)節(jié)器），其傳遞函數(shù)為 sKTsTK 11sTsT 11K)s(GDDII*D*I*cc++++= （ ） 式中： FTT D*D =； c*c FKK = ； I*I FTT = ； F —— 相互干擾系數(shù)； KI—— 積分增益； 其中，帶 *的量 —— 調(diào)節(jié)器參數(shù)的實(shí)際值；不帶 *者 —— 參數(shù)的刻度值。 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 37 PID控制器的優(yōu)點(diǎn) PID 是比例、積分、微分的縮寫(xiě)， PID 控制器是應(yīng)用最廣泛的閉環(huán)控制器，有人估計(jì)現(xiàn)在有 90%以上的閉環(huán)控制采用 PID 控制器。這是因?yàn)?PID 控制具有以下的優(yōu)點(diǎn)： 不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型 自動(dòng)控制理論中的分析和設(shè)計(jì)方法主要是建立在被控對(duì)象的線性定常數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上的。該模型忽略了實(shí)際系統(tǒng)中的非線性和時(shí)變性，與實(shí)際系統(tǒng)有較大的差距。對(duì)于許多工業(yè)控制對(duì)象，根本就無(wú)法建立較為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，因此自動(dòng)控制理論中的設(shè)計(jì)方法很難用于大多數(shù)控制系統(tǒng)。對(duì)于這一類系統(tǒng)，使用 PID 控制可以得到比較滿意的效果。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn) PID 控制器的結(jié)構(gòu)典型，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，計(jì)算工作量較小，各參數(shù)有明確的物理意義，參數(shù)調(diào)整方便，容易實(shí)現(xiàn)多回路控制、串級(jí)控制等復(fù)雜的 控制。 有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性 根據(jù)被控對(duì)象的具體情況，可以采用 PID 控制器的多種變種和改進(jìn)的控制方式，例如 PI、