【導(dǎo)讀】空氣壓縮機(jī)的安全生產(chǎn)和保護(hù)對(duì)于廠礦企業(yè)的生產(chǎn)是十分重要的。將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)。使生產(chǎn)系統(tǒng)獲取良好的經(jīng)濟(jì)效益和安全性能。保護(hù)功能、控制原理、系統(tǒng)通信、系統(tǒng)信號(hào)的采集，以及控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想。氣壓縮機(jī)上位機(jī)過程監(jiān)控軟件，完成了監(jiān)控系統(tǒng)的安裝與調(diào)試工作。該方案充分利用將空。壓機(jī)與PLC控制器相連，能夠靈活方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)空壓機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。在對(duì)控制系統(tǒng)需求分。系統(tǒng)各功能模塊的內(nèi)容及作用，并對(duì)系統(tǒng)調(diào)試原理和方法進(jìn)行了說明。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明。該控制系統(tǒng)運(yùn)行良好，效果達(dá)到了預(yù)期要求。

　　

【正文】 rol”，輸入名稱“ Alarm”后 確定?？s放到合適的大小，拖放到合適的位置，雙擊，彈出一個(gè)對(duì)話框 。這里我們可以設(shè)置很多參數(shù)，在“常規(guī)”中把“窗口類型”設(shè)置為“短期歸檔窗口”。顏色在自定義選項(xiàng)中選擇淡黃色；在“參數(shù)”欄的“選擇”勾選“行”；在“狀態(tài)欄”中，勾選“狀態(tài)欄”中包含的元素，選擇對(duì)齊方式。在“消息行”中設(shè)置消息行包含的元素有：日期、時(shí)間、編號(hào)、消息文本和錯(cuò)誤點(diǎn)。 如圖 412所 示。 2． 在“標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象選項(xiàng)板”中選擇“按鈕”選項(xiàng)，拖放到合適的位置，雙擊并輸入“返回導(dǎo)航界面” 。 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 24 圖 412 報(bào)警 記錄 3． 默認(rèn)情況下， WinCC項(xiàng)目在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)并不裝載“報(bào)警記錄”。為了在運(yùn)行系統(tǒng)中使用報(bào)警記錄功能，需要重新定義運(yùn)行系統(tǒng)的屬性。在項(xiàng)目管理器中，單擊“計(jì)算機(jī)”按鈕，從快捷菜單欄中選擇“屬性”菜單項(xiàng)。在打開的“計(jì)算機(jī)屬性”對(duì)話框中選擇“啟動(dòng) ” 選項(xiàng)卡，激活報(bào)警記錄運(yùn)行系統(tǒng)復(fù)選框，也自動(dòng)激活“文本庫運(yùn)行系統(tǒng)”復(fù)選框，單擊確定。 曲線 畫面 一 、 趨勢(shì)控件： 趨勢(shì)畫面在 WinCC運(yùn)行 時(shí)能直觀的顯示一些重要的參數(shù)的趨勢(shì)，即用來自當(dāng)前狀態(tài)（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）和過去狀態(tài)（歷史數(shù)據(jù)）的實(shí)際數(shù)值以圖形點(diǎn)形成。設(shè)計(jì)步驟如下： 1． 選擇控件選項(xiàng)板中的“ WinCC Online Trend Control”，拖放到合適的位置。在彈出的對(duì)話框中輸入窗口的標(biāo)題“ 壓力曲線 ”，單擊“確定”。再雙擊，彈出如圖 413所示 的“ WinCC 在線趨勢(shì)控件的屬性”對(duì)話框。 2．“曲線”欄中，輸入“ 二級(jí)排氣 壓力”作為第一條曲線的名稱，選擇趨勢(shì)顯示的顏色為 紅 色，連接變量 2 EJPQYL，顯示類型為“ 線性 連接點(diǎn)”。 3． 在 “常規(guī)”欄 中， 需要 選擇“裝載歸檔數(shù)據(jù)”。 然后勾選“狀態(tài)欄”以及 “工具欄” 。 4．“工具欄”中，勾選打開對(duì)話框“設(shè)置參數(shù)”、“縮放區(qū)域 ” 和“開始 /停止更新”等有用選項(xiàng)。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 圖 413 歷史曲線 設(shè)置 5． “時(shí)間軸”中，選擇趨勢(shì)的“時(shí)間格式”為“ hh： mm： ss： ms” 。還可以設(shè)置時(shí)間范圍。 6.“數(shù)據(jù)軸”中將“自動(dòng)”勾掉，在“接受變量屬性”中自“ 0”至“ 1”填寫好變量范圍。 用同樣的方法做好其他變量的趨勢(shì)： 2的風(fēng)包壓力、缸體壓力 、 進(jìn)水管壓力、一級(jí)排氣壓力、總水管壓力 、 風(fēng)包溫度、出水管溫度、二級(jí)溫度、缸體溫度 、一級(jí)氣缸溫度、軸瓦溫度 的趨勢(shì)圖。 二 、 表格控件： 表格畫面在 WinCC運(yùn)行時(shí)能直觀的顯示一些重要的參數(shù)的數(shù)值，與趨勢(shì)畫面配合可以將數(shù)據(jù)的狀態(tài)了解的更加全面，設(shè)計(jì)步驟如下： 1．選擇控件選項(xiàng)板中的“ WinCC Online Table Control”，拖放到合適的位置。在彈出的對(duì)話框中輸入窗口的標(biāo)題“壓力表格”，單擊“確定”。再雙擊，彈出如圖 413所示的“ WinCC 在線趨勢(shì)控件的屬性”對(duì)話框。 2．“列”欄中，輸入“二級(jí)排氣壓力”作為第一列的名稱，選擇趨勢(shì)顯示的顏色為紅色，連接變量 “ 2 EJPQYL” 。 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 26 3． 在 “常規(guī)”欄中， 需要 選擇“裝載歸檔數(shù)據(jù)”。 然后 勾選“狀態(tài)欄” 以及 “工具欄”。 4．“工具欄”中，勾選打開對(duì)話框“設(shè)置參數(shù)”、“縮放區(qū)域 ” 和“開始 /停止更新”等有用選項(xiàng)。 5．“列”中，選擇趨勢(shì)的“時(shí)間格式”為“ hh： mm： ss： ms” 。還可以設(shè)置時(shí)間范圍。 用同樣的方法做好其他變量的數(shù)據(jù)表格： 2的風(fēng)包壓力、缸體壓力、進(jìn)水管壓力、一級(jí)排氣壓力、總水管壓力、風(fēng)包溫度、出水管溫度、二級(jí)溫度、缸體溫度、一級(jí)氣缸溫度、軸瓦溫度的表格數(shù)據(jù)。 導(dǎo)航界面 導(dǎo)航界面使我們能在各個(gè)需要瀏覽的圖和表格 之間方便的切換。設(shè)計(jì)步驟如下： 1． 從對(duì)象選項(xiàng)板的智能 對(duì)象中選擇“畫面窗口”，拖放到繪圖區(qū)中，調(diào)整大小和位置。右擊 畫面窗口，單擊“屬性”，在彈出的對(duì)話框中，把“其他”項(xiàng)中的“畫面 名稱”改為“主界面”， 調(diào)節(jié)縮放因子。 如圖 414所示 。當(dāng)我們激活運(yùn)行 WinCC時(shí)，畫面窗口缺省顯示的是設(shè)計(jì) 主界面。 2． 選項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象板中的 窗口 對(duì)象中的 按鈕，創(chuàng)建 15個(gè) 各個(gè)窗口 按鈕 （ 紹） 。 3．加入退出系統(tǒng)按鈕，具體做法：?jiǎn)螜C(jī)動(dòng)態(tài)向?qū)е械南到y(tǒng)函數(shù) 退出 WinCC運(yùn)行系統(tǒng) 鼠標(biāo)左鍵 完成。 設(shè)計(jì)好的導(dǎo)航界面如圖 415所示。 圖 414 畫面窗口 屬性設(shè)置 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 圖 415 導(dǎo)航窗口 組態(tài)圖形界面 界面設(shè)計(jì)好之后，接下來就是要組態(tài)各個(gè)圖形對(duì)象。 廣義的組態(tài)含有 配置 、設(shè)置的意思。比如：為圖形對(duì)象配置對(duì)應(yīng)的變量， 設(shè)置圖形對(duì)象的屬性動(dòng)態(tài)和事件動(dòng)態(tài)。 變量組態(tài) 變量組態(tài)就是將變量連接到圖形對(duì)象上去，這是一種簡(jiǎn)單的組態(tài)形式。連接的變量可以是外部變量也可以是內(nèi)部變量。 圖 416 I/O變量連接 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 28 右擊選擇“組態(tài)對(duì)話框”，將彈出一個(gè)對(duì)話框，如圖 416所示。單擊右邊的黃色文件夾圖標(biāo)，在已經(jīng)建立的變量中選 擇我們所需要連接的變量；選擇更新的周期為“根據(jù)變化”，確定輸入 /輸出域。 當(dāng)然，通過右擊選擇“屬性”進(jìn)入屬性對(duì)話框， 如圖 417所示 ， 在“輸入 /輸出域”的“輸出值”再右擊選擇“變量”也可以進(jìn)行變量的連接。在這里，我們可以設(shè)置“域類型”為“輸出”；輸出“數(shù)據(jù)格式”為“十進(jìn)制數(shù)”，輸出格式設(shè)置為 ，這樣輸出域只能顯示 。 當(dāng) WinCC運(yùn)行時(shí)，輸入輸出域就能實(shí)時(shí)顯示從 PLC采集來的參數(shù)數(shù)據(jù)。 圖 417 I/O 變量連接 常量組態(tài) 顧名思義，就是創(chuàng)建動(dòng)態(tài)連接時(shí)連接的為常量 。這種組態(tài)用在實(shí)現(xiàn)畫面的跳轉(zhuǎn)上。以導(dǎo)航畫面中的 “ 返回 ” 按鈕為例子。當(dāng)導(dǎo)航畫面窗口在顯示其他界面的時(shí)候，我們希望通過用鼠標(biāo)點(diǎn)擊這個(gè)按鈕，使 主 畫面窗口能夠跳轉(zhuǎn)顯示 導(dǎo)航 畫面。 具體做法是： ，選擇“屬性”，在事件欄中右 鍵單擊 “鼠標(biāo)動(dòng)作”，選擇“直接連接 ”，如圖 418所示。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 圖 418 畫面切換設(shè)置 “直接連接”對(duì)話框中，如圖 419所示 。選擇“源”為常量，即“ 導(dǎo)航畫面”。選單擊確定之后，可以在“鼠標(biāo)動(dòng)作”出現(xiàn)一個(gè)藍(lán)色的閃電箭頭，表明組態(tài)成功。 這樣一來，當(dāng) WinCC運(yùn)行時(shí)，鼠標(biāo)點(diǎn)擊 “ 返回 ”按鈕時(shí)，導(dǎo)航畫面窗口就能實(shí)現(xiàn)我們所期望的跳轉(zhuǎn)了。 圖 419 畫面連接 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 30 組態(tài)報(bào)警 報(bào)警組態(tài)其實(shí)也是變量組態(tài)的一種形式，所不同的是報(bào)警組態(tài)是在報(bào)警記錄（也可以說報(bào)警記錄編輯器）中進(jìn)行的。 在 WinCC中，報(bào)警記錄編輯器負(fù)責(zé)消息的采集和歸檔，包括過程、預(yù)加工、表達(dá)式、確認(rèn)及歸檔等消息的采集功能。報(bào)警消息系統(tǒng)給操作完提供了關(guān)于操作狀態(tài)和過程故障狀態(tài)的信息。它們將每一臨界狀態(tài)提早通知操作員，并幫助消除空閑時(shí)間。在組態(tài)期間，可對(duì)過車工內(nèi)中應(yīng)出發(fā)消息的時(shí)間進(jìn)行定義。這個(gè)事件可以是設(shè)置自動(dòng)化系統(tǒng)中 的某個(gè)特定位，也可以是過程值超出預(yù)先定義的限制值。系統(tǒng)可用畫面和聲音的形式報(bào)告記錄消息事件，還可用電子和書面的形式存檔。報(bào)警可以通知操作員在生產(chǎn)過程中，發(fā)生的故障和錯(cuò)誤消息，用于及早報(bào)警臨界狀態(tài)，并避免停機(jī)或縮短停機(jī)時(shí)間。 報(bào)警記錄的內(nèi)容和功能 報(bào)警記錄有兩個(gè)系統(tǒng)組成：組態(tài)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)。 報(bào)警記錄的組態(tài)系統(tǒng)為報(bào)警記錄編輯器。報(bào)警記錄定義顯示何種報(bào)警、報(bào)警的內(nèi)容、報(bào)警的時(shí)間。報(bào)警的運(yùn)行系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)過程值的監(jiān)控、控制報(bào)警輸出、管理報(bào)警確認(rèn)。 報(bào)警的消息塊：系統(tǒng)塊、過程值塊、用戶文本塊。 消息類型： 可將消息分為 16個(gè)類別，每個(gè)消息類別還可以定義 16種消息類型。 報(bào)警歸檔：短期歸檔和長(zhǎng)期歸檔。如圖 420所示。 圖 420 報(bào)警記錄設(shè)置 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 31 組態(tài)過程值歸檔 在 WinCC 項(xiàng)目管理器中打開變量記錄編輯器，如圖 421 所 示。 圖 421 變量記錄編輯器 進(jìn)行變量的歸檔如圖 422 所示。 圖 422 進(jìn)行變量歸檔 選擇變量歸檔如圖 423 所示。 圖 423 選擇歸檔變量 所需要的歸檔變量如圖 424 所示。 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 32 圖 424 變量趨勢(shì)歸檔 趨勢(shì)圖表和趨勢(shì)畫面如圖 425 所示。 圖 425 趨勢(shì)畫面 用戶歸檔 用戶歸檔是對(duì)一些總要的數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間保存。 打開用戶歸檔，選擇歸檔右鍵插入新歸檔向?qū)鐖D 42 42 428 和 429 所示。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 33 圖 426 新歸檔頁面 圖 427 通訊選擇 圖 428 歸檔變量名 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 34 圖 429 歸檔權(quán)限設(shè)置 將變量插入歸檔中如圖 4 43 432 所示。 圖 430 變量常規(guī)設(shè)置 圖 431 歸檔值設(shè)置及變量選擇 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 35 圖 432 變量權(quán)限 總的歸檔圖變量和歸檔表如圖 433 和 434 所示。 圖 433 用戶歸檔變量 圖 434 檢測(cè) 數(shù)據(jù)歸檔 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 36 第 5 章 變頻器 控制 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因素、過流 /過壓 /過載保護(hù)等功能。 變頻器工作原理 工藝要求 根據(jù)系統(tǒng)要求， 控制電路給電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)，通過改變電動(dòng)機(jī) 電壓、電流，從而改變電動(dòng)機(jī)的頻率，是外部變量控制在要求范圍內(nèi) [20]。 在本系統(tǒng)中 可以直接輸入頻率。 參數(shù)設(shè)置 介紹 如圖 51 通過基本操作面板更改參數(shù)的數(shù)值改變 頻率 。 圖 51 通過基本操作面板更改參數(shù) 在下位機(jī)編程中通過改變控制字完成對(duì)變頻器的控制。具體控制字如圖 52 所示。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 37 圖 52 PPO1 通信有效的數(shù)據(jù)字符示意圖 電機(jī)的啟動(dòng)步驟： ：將控制字 047E 傳送給 PZD1 中的 STW， 將數(shù)值 0 傳送給 PZD2 中的 HSW（主設(shè)定值） 。 ：將控制字 047F 傳送給 PZD1 中的 STW，將所設(shè)定的頻率值傳送給 PZD1 中的 HSW（主設(shè)定值）。 注意 ： 在 2 中 047F 的傳送和頻率設(shè)定值的傳送一定要先傳送 047F 后，再給頻率設(shè)定值。 047E 表示電機(jī)準(zhǔn)備運(yùn)行， 047F 表示電機(jī)正轉(zhuǎn)開始運(yùn)行， 0C7F 表示電機(jī)反轉(zhuǎn)開始運(yùn)行。 注意：當(dāng)正 /反向切換時(shí)，電機(jī)一定要處于停止?fàn)顟B(tài) ，變頻器頻率設(shè)置為 0 Hz。 此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)，但設(shè)定頻率必須為 0， PLC 給定值必須之后進(jìn)行賦值。 變頻器的 下位機(jī)設(shè)計(jì) 在 S7 中對(duì) PZD ( 過 程 數(shù) 據(jù) ) 讀 寫 參 數(shù) 時(shí) 調(diào) 用 SFC14 和 SFC15 ，SFC14(“ DPRD_DAT”) 用于讀 Profibus 從站 (MM440)的數(shù)據(jù)， SFC15(“ DPWR_DAT” )用于將數(shù)據(jù)寫入 Profibus 從站 (MM440)，硬件組態(tài)時(shí) PZD 的起始地址： W16108(即256)。 RECORD 表示：數(shù)據(jù)塊（ DB3）中定義的 PZD 數(shù)據(jù)區(qū)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)地址；RET_VAL 表示：程序塊的狀態(tài)字，可以以編碼的形式反映出程序的錯(cuò)誤等狀態(tài)。在本例中設(shè)定值和控制字可以從數(shù)據(jù)塊 DB1 中傳送， 設(shè)為 047E 再變?yōu)?047F后 中的頻率值將輸出。狀態(tài)字和實(shí)際值可從 , 讀出。如圖 5 54 所示 所示。 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 38 圖 53 變頻器程序 圖 54 初始化及正轉(zhuǎn) 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 39 結(jié) 論 本 文 主要闡述了 基于 WinCC的礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) ，完成了用 WinCC對(duì) 空氣壓縮機(jī)運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié) 的監(jiān)控 以及 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制 。 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了 礦山空氣壓縮機(jī)的智能監(jiān)控 ，可以在無人值守的情況下 自動(dòng)運(yùn)行 ，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的異常情況進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警，并 在異常情況系統(tǒng)解決不了時(shí)進(jìn)行自動(dòng)停機(jī) ，確保了 空氣壓縮機(jī)運(yùn)行的安全性 ，從而全面實(shí)現(xiàn)了所需的各項(xiàng)指標(biāo)和技術(shù)要求。 本系統(tǒng) 能顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)和參數(shù)，能對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行操作，具有實(shí)時(shí)報(bào)警、 趨勢(shì)曲線、 報(bào)警記錄 查詢等 功能。 本設(shè)計(jì) 大大簡(jiǎn)化了人員和設(shè)備配置。 本設(shè)計(jì) 高性能的過程耦合、快速的畫面更新以及可靠的數(shù)據(jù)使其具有高度的實(shí)用性。 WinCC 組態(tài)軟件能充分利用 Windows 強(qiáng)大的圖形編輯功能，以動(dòng)畫形式顯示監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，方便構(gòu)成監(jiān)控畫面和實(shí)現(xiàn)控制功能，并可以生成報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)等，為工業(yè)監(jiān)控軟件開發(fā)提供了便利的軟件開發(fā)平臺(tái)，從整體上提高了工控軟件的質(zhì)量。此外，它還具有高度的開放性和可擴(kuò)充性，可以連接第三方設(shè)備。相比于以往的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，我們只要在組態(tài)好的計(jì)算機(jī)圖形界面上輕輕一點(diǎn)鼠標(biāo)，就可以獲需所要的信息，進(jìn)行相應(yīng)的操作 。它 不僅降低了運(yùn)行成本，而且增加了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和容錯(cuò)性。它 具有的報(bào)警記錄使我們能及時(shí)得知異常情況并找出錯(cuò)原因，它所具有的變量歸檔和報(bào)表打印使我們能大量存檔并隨時(shí)打印出來，以供分析。WinCC 組態(tài)軟件已成為遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用和大型過程控制的理想選擇。 本設(shè)計(jì)在應(yīng)用在礦山空氣壓縮機(jī)運(yùn)行 中 ， 可以對(duì) 系統(tǒng)內(nèi) 整體和局部的情況都進(jìn)行監(jiān)視 ， 可以實(shí)現(xiàn)對(duì) 系統(tǒng) 的集中控制 ， 大大節(jié)省了時(shí)間 及人力，降低了人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)變量的危險(xiǎn)性， 提高了工作效率 。 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 40 參考文獻(xiàn) [1] 蘇中華 .淺議現(xiàn)代礦山空氣壓縮設(shè)備技術(shù)的發(fā)展 [J].礦山機(jī)械 ,20xx,35(8):4952. 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