【導讀】空氣壓縮機的安全生產(chǎn)和保護對于廠礦企業(yè)的生產(chǎn)是十分重要的。將傳統(tǒng)的繼電器控制技術、計算機控制技術和通信技術融為一體，專為工業(yè)控制而設計。使生產(chǎn)系統(tǒng)獲取良好的經(jīng)濟效益和安全性能。保護功能、控制原理、系統(tǒng)通信、系統(tǒng)信號的采集，以及控制系統(tǒng)軟件設計思想。氣壓縮機上位機過程監(jiān)控軟件，完成了監(jiān)控系統(tǒng)的安裝與調試工作。該方案充分利用將空。壓機與PLC控制器相連，能夠靈活方便地實現(xiàn)對空壓機的遠程監(jiān)控。在對控制系統(tǒng)需求分。系統(tǒng)各功能模塊的內(nèi)容及作用，并對系統(tǒng)調試原理和方法進行了說明。實際運行結果表明。該控制系統(tǒng)運行良好，效果達到了預期要求。

　　

【正文】 rol”，輸入名稱“ Alarm”后 確定。縮放到合適的大小，拖放到合適的位置，雙擊，彈出一個對話框 。這里我們可以設置很多參數(shù)，在“常規(guī)”中把“窗口類型”設置為“短期歸檔窗口”。顏色在自定義選項中選擇淡黃色；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，選擇對齊方式。在“消息行”中設置消息行包含的元素有：日期、時間、編號、消息文本和錯誤點。 如圖 412所 示。 2． 在“標準對象選項板”中選擇“按鈕”選項，拖放到合適的位置，雙擊并輸入“返回導航界面” 。 礦山空氣壓縮機智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設計 24 圖 412 報警 記錄 3． 默認情況下， WinCC項目在運行狀態(tài)時并不裝載“報警記錄”。為了在運行系統(tǒng)中使用報警記錄功能，需要重新定義運行系統(tǒng)的屬性。在項目管理器中，單擊“計算機”按鈕，從快捷菜單欄中選擇“屬性”菜單項。在打開的“計算機屬性”對話框中選擇“啟動 ” 選項卡，激活報警記錄運行系統(tǒng)復選框，也自動激活“文本庫運行系統(tǒng)”復選框，單擊確定。 曲線 畫面 一 、 趨勢控件： 趨勢畫面在 WinCC運行 時能直觀的顯示一些重要的參數(shù)的趨勢，即用來自當前狀態(tài)（實時數(shù)據(jù)）和過去狀態(tài)（歷史數(shù)據(jù)）的實際數(shù)值以圖形點形成。設計步驟如下： 1． 選擇控件選項板中的“ WinCC Online Trend Control”，拖放到合適的位置。在彈出的對話框中輸入窗口的標題“ 壓力曲線 ”，單擊“確定”。再雙擊，彈出如圖 413所示 的“ WinCC 在線趨勢控件的屬性”對話框。 2．“曲線”欄中，輸入“ 二級排氣 壓力”作為第一條曲線的名稱，選擇趨勢顯示的顏色為 紅 色，連接變量 2 EJPQYL，顯示類型為“ 線性 連接點”。 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，勾選打開對話框“設置參數(shù)”、“縮放區(qū)域 ” 和“開始 /停止更新”等有用選項。 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 25 圖 413 歷史曲線 設置 5． “時間軸”中，選擇趨勢的“時間格式”為“ hh： mm： ss： ms” 。還可以設置時間范圍。 6.“數(shù)據(jù)軸”中將“自動”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： 2的風包壓力、缸體壓力 、 進水管壓力、一級排氣壓力、總水管壓力 、 風包溫度、出水管溫度、二級溫度、缸體溫度 、一級氣缸溫度、軸瓦溫度 的趨勢圖。 二 、 表格控件： 表格畫面在 WinCC運行時能直觀的顯示一些重要的參數(shù)的數(shù)值，與趨勢畫面配合可以將數(shù)據(jù)的狀態(tài)了解的更加全面，設計步驟如下： 1．選擇控件選項板中的“ WinCC Online Table Control”，拖放到合適的位置。在彈出的對話框中輸入窗口的標題“壓力表格”，單擊“確定”。再雙擊，彈出如圖 413所示的“ WinCC 在線趨勢控件的屬性”對話框。 2．“列”欄中，輸入“二級排氣壓力”作為第一列的名稱，選擇趨勢顯示的顏色為紅色，連接變量 “ 2 EJPQYL” 。 礦山空氣壓縮機智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設計 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，勾選打開對話框“設置參數(shù)”、“縮放區(qū)域 ” 和“開始 /停止更新”等有用選項。 5．“列”中，選擇趨勢的“時間格式”為“ hh： mm： ss： ms” 。還可以設置時間范圍。 用同樣的方法做好其他變量的數(shù)據(jù)表格： 2的風包壓力、缸體壓力、進水管壓力、一級排氣壓力、總水管壓力、風包溫度、出水管溫度、二級溫度、缸體溫度、一級氣缸溫度、軸瓦溫度的表格數(shù)據(jù)。 導航界面 導航界面使我們能在各個需要瀏覽的圖和表格 之間方便的切換。設計步驟如下： 1． 從對象選項板的智能 對象中選擇“畫面窗口”，拖放到繪圖區(qū)中，調整大小和位置。右擊 畫面窗口，單擊“屬性”，在彈出的對話框中，把“其他”項中的“畫面 名稱”改為“主界面”， 調節(jié)縮放因子。 如圖 414所示 。當我們激活運行 WinCC時，畫面窗口缺省顯示的是設計 主界面。 2． 選項標準對象板中的 窗口 對象中的 按鈕，創(chuàng)建 15個 各個窗口 按鈕 （ 紹） 。 3．加入退出系統(tǒng)按鈕，具體做法：單機動態(tài)向導中的系統(tǒng)函數(shù) 退出 WinCC運行系統(tǒng) 鼠標左鍵 完成。 設計好的導航界面如圖 415所示。 圖 414 畫面窗口 屬性設置 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 27 圖 415 導航窗口 組態(tài)圖形界面 界面設計好之后，接下來就是要組態(tài)各個圖形對象。 廣義的組態(tài)含有 配置 、設置的意思。比如：為圖形對象配置對應的變量， 設置圖形對象的屬性動態(tài)和事件動態(tài)。 變量組態(tài) 變量組態(tài)就是將變量連接到圖形對象上去，這是一種簡單的組態(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 礦山空氣壓縮機智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設計 28 右擊選擇“組態(tài)對話框”，將彈出一個對話框，如圖 416所示。單擊右邊的黃色文件夾圖標，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。 當然，通過右擊選擇“屬性”進入屬性對話框， 如圖 417所示 ， 在“輸入 /輸出域”的“輸出值”再右擊選擇“變量”也可以進行變量的連接。在這里，我們可以設置“域類型”為“輸出”；輸出“數(shù)據(jù)格式”為“十進制數(shù)”，輸出格式設置為 ，這樣輸出域只能顯示 。 當 WinCC運行時，輸入輸出域就能實時顯示從 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)建動態(tài)連接時連接的為常量 。這種組態(tài)用在實現(xiàn)畫面的跳轉上。以導航畫面中的 “ 返回 ” 按鈕為例子。當導航畫面窗口在顯示其他界面的時候，我們希望通過用鼠標點擊這個按鈕，使 主 畫面窗口能夠跳轉顯示 導航 畫面。 具體做法是： ，選擇“屬性”，在事件欄中右 鍵單擊 “鼠標動作”，選擇“直接連接 ”，如圖 418所示。 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 29 圖 418 畫面切換設置 “直接連接”對話框中，如圖 419所示 。選擇“源”為常量，即“ 導航畫面”。選單擊確定之后，可以在“鼠標動作”出現(xiàn)一個藍色的閃電箭頭，表明組態(tài)成功。 這樣一來，當 WinCC運行時，鼠標點擊 “ 返回 ”按鈕時，導航畫面窗口就能實現(xiàn)我們所期望的跳轉了。 圖 419 畫面連接 礦山空氣壓縮機智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設計 30 組態(tài)報警 報警組態(tài)其實也是變量組態(tài)的一種形式，所不同的是報警組態(tài)是在報警記錄（也可以說報警記錄編輯器）中進行的。 在 WinCC中，報警記錄編輯器負責消息的采集和歸檔，包括過程、預加工、表達式、確認及歸檔等消息的采集功能。報警消息系統(tǒng)給操作完提供了關于操作狀態(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，并幫助消除空閑時間。在組態(tài)期間，可對過車工內(nèi)中應出發(fā)消息的時間進行定義。這個事件可以是設置自動化系統(tǒng)中 的某個特定位，也可以是過程值超出預先定義的限制值。系統(tǒng)可用畫面和聲音的形式報告記錄消息事件，還可用電子和書面的形式存檔。報警可以通知操作員在生產(chǎn)過程中，發(fā)生的故障和錯誤消息，用于及早報警臨界狀態(tài)，并避免停機或縮短停機時間。 報警記錄的內(nèi)容和功能 報警記錄有兩個系統(tǒng)組成：組態(tài)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)。 報警記錄的組態(tài)系統(tǒng)為報警記錄編輯器。報警記錄定義顯示何種報警、報警的內(nèi)容、報警的時間。報警的運行系統(tǒng)主要負責過程值的監(jiān)控、控制報警輸出、管理報警確認。 報警的消息塊：系統(tǒng)塊、過程值塊、用戶文本塊。 消息類型： 可將消息分為 16個類別，每個消息類別還可以定義 16種消息類型。 報警歸檔：短期歸檔和長期歸檔。如圖 420所示。 圖 420 報警記錄設置 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 31 組態(tài)過程值歸檔 在 WinCC 項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 進行變量的歸檔如圖 422 所示。 圖 422 進行變量歸檔 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。 礦山空氣壓縮機智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設計 32 圖 424 變量趨勢歸檔 趨勢圖表和趨勢畫面如圖 425 所示。 圖 425 趨勢畫面 用戶歸檔 用戶歸檔是對一些總要的數(shù)據(jù)進行長時間保存。 打開用戶歸檔，選擇歸檔右鍵插入新歸檔向導如圖 42 42 428 和 429 所示。 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 33 圖 426 新歸檔頁面 圖 427 通訊選擇 圖 428 歸檔變量名 礦山空氣壓縮機智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設計 34 圖 429 歸檔權限設置 將變量插入歸檔中如圖 4 43 432 所示。 圖 430 變量常規(guī)設置 圖 431 歸檔值設置及變量選擇 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 35 圖 432 變量權限 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 數(shù)據(jù)歸檔 礦山空氣壓縮機智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設計 36 第 5 章 變頻器 控制 變頻器是利用電力半導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，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因素、過流 /過壓 /過載保護等功能。 變頻器工作原理 工藝要求 根據(jù)系統(tǒng)要求， 控制電路給電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號，通過改變電動機 電壓、電流，從而改變電動機的頻率，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) 在下位機編程中通過改變控制字完成對變頻器的控制。具體控制字如圖 52 所示。 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 37 圖 52 PPO1 通信有效的數(shù)據(jù)字符示意圖 電機的啟動步驟： ：將控制字 047E 傳送給 PZD1 中的 STW， 將數(shù)值 0 傳送給 PZD2 中的 HSW（主設定值） 。 ：將控制字 047F 傳送給 PZD1 中的 STW，將所設定的頻率值傳送給 PZD1 中的 HSW（主設定值）。 注意 ： 在 2 中 047F 的傳送和頻率設定值的傳送一定要先傳送 047F 后，再給頻率設定值。 047E 表示電機準備運行， 047F 表示電機正轉開始運行， 0C7F 表示電機反轉開始運行。 注意：當正 /反向切換時，電機一定要處于停止狀態(tài) ，變頻器頻率設置為 0 Hz。 此時電動機處于啟動狀態(tài)，但設定頻率必須為 0， PLC 給定值必須之后進行賦值。 變頻器的 下位機設計 在 S7 中對 PZD ( 過 程 數(shù) 據(jù) ) 讀 寫 參 數(shù) 時 調 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 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)相對應的數(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誤等狀態(tài)。在本例中設定值和控制字可以從數(shù)據(jù)塊 DB1 中傳送， 設為 047E 再變?yōu)?047F后 中的頻率值將輸出。狀態(tài)字和實際值可從 , 讀出。如圖 5 54 所示 所示。 礦山空氣壓縮機智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設計 38 圖 53 變頻器程序 圖 54 初始化及正轉 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 39 結 論 本 文 主要闡述了 基于 WinCC的礦山空氣壓縮機智能監(jiān)控系統(tǒng)設計 ，完成了用 WinCC對 空氣壓縮機運行的各個環(huán)節(jié) 的監(jiān)控 以及 對現(xiàn)場的控制 。 本系統(tǒng)實現(xiàn)了 礦山空氣壓縮機的智能監(jiān)控 ，可以在無人值守的情況下 自動運行 ，可根據(jù)現(xiàn)場的異常情況進行相應的報警，并 在異常情況系統(tǒng)解決不了時進行自動停機 ，確保了 空氣壓縮機運行的安全性 ，從而全面實現(xiàn)了所需的各項指標和技術要求。 本系統(tǒng) 能顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)和參數(shù)，能對系統(tǒng)運行進行操作，具有實時報警、 趨勢曲線、 報警記錄 查詢等 功能。 本設計 大大簡化了人員和設備配置。 本設計 高性能的過程耦合、快速的畫面更新以及可靠的數(shù)據(jù)使其具有高度的實用性。 WinCC 組態(tài)軟件能充分利用 Windows 強大的圖形編輯功能，以動畫形式顯示監(jiān)控設備的運行狀態(tài)，方便構成監(jiān)控畫面和實現(xiàn)控制功能，并可以生成報表、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，從整體上提高了工控軟件的質量。此外，它還具有高度的開放性和可擴充性，可以連接第三方設備。相比于以往的監(jiān)測控制系統(tǒng)，我們只要在組態(tài)好的計算機圖形界面上輕輕一點鼠標，就可以獲需所要的信息，進行相應的操作 。它 不僅降低了運行成本，而且增加了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和容錯性。它 具有的報警記錄使我們能及時得知異常情況并找出錯原因，它所具有的變量歸檔和報表打印使我們能大量存檔并隨時打印出來，以供分析。WinCC 組態(tài)軟件已成為遠程監(jiān)控應用和大型過程控制的理想選擇。 本設計在應用在礦山空氣壓縮機運行 中 ， 可以對 系統(tǒng)內(nèi) 整體和局部的情況都進行監(jiān)視 ， 可以實現(xiàn)對 系統(tǒng) 的集中控制 ， 大大節(jié)省了時間 及人力，降低了人員現(xiàn)場監(jiān)測變量的危險性， 提高了工作效率 。 礦山空氣壓縮機智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設計 40 參考文獻 [1] 蘇中華 .淺議現(xiàn)代礦山空氣壓縮設備技術的發(fā)展 [J].礦山機械 ,20xx,35(8):4952. 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