【導讀】武漢市的排水泵站共有七個，分布在市區(qū)的長江沿岸。它擔負著城市雨、污水排放。每逢夏季到來，當污水蓄水池的水位低于長江水位時，污水蓄水池里面的。水就必須通過泵站排入長江。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(gòu)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。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。制系統(tǒng)采用了PLC及相應的模塊和通信設備。PLC通過模板實現(xiàn)就地的數(shù)據(jù)采集和控。制，同時將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)傳至中控系統(tǒng)，并接受中控指令，實現(xiàn)遠程自動控制。本文重點討論監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)界面的開發(fā)。其開發(fā)是利用的西門子產(chǎn)品。通信及監(jiān)控機監(jiān)控畫面的制作。

　　

【正文】 面在系統(tǒng)運行時不是單獨出現(xiàn)的，它顯示在排水泵界面和電機柜界面上，在上述的這兩個界面中可以看到，這樣設計便于操作員直接面對工藝流程來對電機進行操作。共有 4 個泵操作界面，分別對應 4 臺水泵的操作。在項目被激活時，水 泵處于手動停止狀態(tài)，操作員在此泵操作界面上來啟動水泵并設置水泵的運行方式。 1泵操作界面如圖 所示。 圖 1泵操作界面 風機操作界面共有 4 個 ，分別和 4 臺風機要對應。和泵操作界面一樣，風機操作界面也顯示在泵操作界面上。在見機操作界面上，能夠?qū)︼L機進行相關(guān)的操作。 1風 機操作界面如圖 所示。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 23 圖 1風機操作界面 變化曲線圖通過對象選項板下的控件對象中的在線趨勢圖控件來設計。雙擊該控件，即可對此控件進行各項屬性 設置?？梢詾榍€圖命名，設置數(shù)據(jù)源，為坐標軸注釋，改變坐標軸的標尺，設置曲線顏色等等。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。 1勵磁柜曲線如圖 所示。 圖 1勵磁柜曲線 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。過程值歸檔應用到 WINCC 的變量記錄編輯器 （ Tag logging） 。當系統(tǒng)運行時，數(shù)據(jù)的采集和武漢科技大學本科畢業(yè)設計 24 歸檔就開始啟動并記錄。 過程值歸檔的具體實現(xiàn)步驟如下： a) 在變量記錄編輯器的歸檔向?qū)е袆?chuàng)建一個新的歸檔，添加要歸檔的變量。 本項目設置的歸檔變量有每臺水泵的勵磁電壓、勵磁電流、排水泵電壓和電流、排水泵定子溫度、排水泵軸承溫度等。 b) 設置新建歸檔的屬性。包括設置歸檔的常規(guī)信息和歸檔參數(shù)。 c) 設置歸檔變量的屬性。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。 d) 組態(tài)顯示趨勢圖的控件。選擇 WinCC 在線趨勢控件并將其置于歷史趨勢畫面中。 e) 設置選擇 WinCC 在線趨勢控件的屬性。 將在線趨勢控件中分別分別將控件的曲線變量對應到各個歸檔數(shù)據(jù)，并為各個曲線定義名稱、采樣時間和曲線顏色。 圖 添加歸檔變量 f) 在 WinCC 資源管理器中激活變量記錄運行系統(tǒng) (Tag Logging Runtime)[12]。 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。報警應用 WinCC 中的報警記錄編輯器 (Alarm Logging)及 WinCC 報警控件可以方便的實現(xiàn)該項功能。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。 具體的報警設計步驟如下： a) 在報警記錄編輯器的系統(tǒng)向?qū)е薪⑺谕南K。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 25 b) 根據(jù)需要對消息塊進行組態(tài)。包括設置消息名稱、消息長度等屬性。 c) 對單個消息進行組態(tài)。包括設置消息級別、消息類型、選擇需要報警的變量、錯誤點與出錯信息等，如圖 所示。 d) 組態(tài)報警控件。選擇 WinCC 報警控件所示 ,并將其置于報警畫面中。 e) 根據(jù)需要設置 WinCC 報警控件的屬性對話框。包括設置系統(tǒng)塊編號、運行時工具欄中所需按鈕以及消息文本及出錯點等屬性。 f) 在 WinCC 資源管理器中激活報警記錄運行系統(tǒng) (Alarm Logging Runtime)。 圖 組態(tài)報警消息 用戶管理 為了實現(xiàn)安全管理的操作，本設計還進行了用戶管理設置。一般的操作員只能在運行畫面進行操作，而只有合理的用戶具有退出權(quán)限時，才可以退出系統(tǒng)。 Wincc 的 User Administrator(用戶管理員 )編輯器用于組態(tài)當 前 Wincc 項目中的用戶賬號和訪問權(quán)限。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。該編輯器有兩種損傷方式：組態(tài)方式和運行方式。組態(tài)方式允許生成用戶組，用戶和權(quán)限級。運行方式?jīng)]有運行的圖形界面，當 Wincc 應用進入運行狀態(tài)時，它在背景運行。用戶管理員編輯器的運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。本設計就通過用戶管理員編輯器來進行用戶管理和權(quán)限級的設置。在本設計中，共設置了兩個用戶，一個用戶的權(quán)限是只允許在運行畫面進行 操作，而不能進入和退出系統(tǒng)，另一個用戶是管理員用戶，它不僅可以在運行畫面時進行操作，而且可以進入和退出系統(tǒng)。 設置具體步驟如下： 1）打開管理員編輯器，新建組，然后選擇授權(quán)。 分別對變量進行組態(tài) 添加消息文本 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 26 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(quán)的基礎上，選擇操作員用戶的相應權(quán)限。如圖 所示。 3）再新建一個用戶，命名為管理員，在操作員設置的基礎上，我們添加一個退出權(quán)限。這樣，管理員用戶就有退出權(quán)限了。 4）最后我們要為圖形對象分配特定的訪問權(quán)限。授權(quán)的訪問權(quán)限將允許或禁止用戶 訪問。我們?yōu)橥顺霭粹o進行設置。選擇此按鈕的屬性，在其他選項下，我們點擊授權(quán)，進入授權(quán)對話框，我們選擇退出激活授權(quán)。這樣在點擊退出按鈕時，就會出現(xiàn)一個退出確定畫面。 圖 用戶管理設置 與 PLC 的連接 WinCC 可以和工業(yè)以太網(wǎng)進行連接，完成與其它設備和網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)通訊。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(guān)操作，起到控制作用。WinCC 要與網(wǎng)絡建立通訊連接，必須做以下工作：為 PLC 選擇與 WinCC 進行通訊的合適的通訊模塊；為 WinCC 所在的站的 PC 機選擇 合適的通訊處理器；在 WinCC 項目上選擇通道單元 [13]。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。具體的實現(xiàn)步驟如下 [15]： (1) 安裝通訊處理器 CP5611 及其驅(qū)動程序； (2) 在控制面板中打開“ PG/PC 接口”對話框，設置參數(shù)完成訪問點和通訊處理器之間的分配； (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)動程序“ SIMATIC S7 Protocol ” ； 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 27 (5) 在該驅(qū)動程序中的 Profibus 選項中創(chuàng)建連接并設置參數(shù)； (6) 為 WinCC 中相應的外部變量賦地址，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行通道連接診斷，若診斷結(jié)果顯示“ OK”，則完成通訊。否則，應根據(jù)系統(tǒng)提示進行調(diào)試。 運行設置和激活 圖 運行設置 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 28 在項目設計工作完成以后，就要進行系統(tǒng)運行設置。運行設置是在項目管理器的計算機屬性中設置的。點擊計算機，右鍵單擊計算機名，選擇屬性，在屬性對話框中，在常規(guī)標簽頁，我們可以 定義項目運行的計算機名稱，在啟動標簽頁，我們可以選擇運行時需要運行的運行系統(tǒng) ，本設計中我們選擇文本庫，變量記錄運行系統(tǒng)，報警記錄。 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。例如記事本等。我們還可以選擇需要禁止的 Windows 熱鍵。本設計中我們將對話框中的 4 個Windows 熱鍵全部禁止。我們還可以定義項目運行時的開始畫面。本設計中，我們已經(jīng)選擇登錄界面為啟動畫面。設置窗口如上圖 所示。 運行設置完成以后，我們就完成了系統(tǒng)的設計工作，點擊激活按鈕，系統(tǒng)便可以激活運行了。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 29 5 結(jié)束語 總結(jié) 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。該系統(tǒng) 實現(xiàn)了報警記錄、變量歸檔、界面登陸與用戶管理等功能，形成了一個完整的自動控制系統(tǒng) 。經(jīng)過模擬運行和在線調(diào)試，該系統(tǒng)達到了很好的效果。 利用 WinCC 作為上位機組態(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工藝要求，并且具有界面友好、功能完善、運行可靠等優(yōu)點，為城市排水泵站的自動監(jiān)控提供了一個很好的實例，為以后城市 的自動監(jiān)控設計具有很高的參考價值。 本人在設計過程中，了解了泵站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀，了解了泵站的大致工藝流程，并熟練掌握了 WinCC 的一些基本操作。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。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。 展望 隨著自動化控制技術(shù)及計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)外各企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，增強競爭實力，對其自動化系統(tǒng)提出了更高的要求，通過改造并升級企業(yè)原有的自動化系統(tǒng)，充分利用計算機的強大功能來更好的 實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)管理的自動化、信息化和一體化。 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(guān)系著企業(yè)整個自動化系統(tǒng)運行的性能。 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。同時，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。 相信在信息技術(shù)高速發(fā)展的二十一世紀，我國的工業(yè)自動化程度會越來越高，工業(yè)的發(fā)展會越來越好！ 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 30 參考文獻 1 孟建軍 ,北京市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn) .北京工業(yè)大學碩士文 ,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)大學碩士論 文 ,2021,2～ 3 3 龐彥斌，李令琦 .現(xiàn)場總線和 DCS 的網(wǎng)絡集成 .測控技術(shù) .1999,(9):18～ 21 4 許勁松 ,陳瑋 ,林珊 .現(xiàn)場總線發(fā)展現(xiàn)狀 與趨勢 .PLCamp。FA,2021,(3):4～ 7 5 周德澤 ,袁南兒 ,應英 .計算機智能監(jiān)測控制系統(tǒng)的設計及應用 [M]，清華大學出版社，2021,40～ 43 6 蘇昆哲，何華 .深入淺出西門子 WinCC V6[M].(第二版 ).北京 :北京航空航天大學出版社 ,2021,22～ 35 7 V6 Getting Started[M].Siemens,～ 94 8 WinCC 組態(tài)手冊 .Volume2. 81～ 84 9 顏閩秀 ,何戡 .WinCC 在冶金行業(yè)的應用 [J].微計算機信息 ,2021, 22(1):10～ 12 10 滿海波 .基于以太網(wǎng)的恒壓供水控制系統(tǒng)設計 [D].昆明理工大學碩士學位論文 .2021,52～ 54 11 Siemens AG.. 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