【正文】 章老師這半年來對我學習和研究的指導使我終生受益。Vasques,F.。 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。在線調試過程中，熟悉了工業(yè)以太網(wǎng)的通訊原理以及 WinCC 的通訊原理。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) 。本設計中，我們已經(jīng)選擇登錄界面為啟動畫面。例如記事本等。 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。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]。選擇此按鈕的屬性，在其他選項下，我們點擊授權，進入授權對話框，我們選擇退出激活授權。這樣，管理員用戶就有退出權限了。 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。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。 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限。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。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。 具體的報警設計步驟如下： a) 在報警記錄編輯器的系統(tǒng)向導中建立所期望的消息塊。 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]。 d) 組態(tài)顯示趨勢圖的控件。 b) 設置新建歸檔的屬性。過程值歸檔應用到 WINCC 的變量記錄編輯器 （ Tag logging） ?？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。在見機操作界面上，能夠對風機進行相關的操作。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。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 22 圖 雨量計界面 泵操作界面是用于對泵進行運行方式選擇和啟動和停止操作的界面，操作員可以選擇自動運行使電機進行自動控制運行狀態(tài)，也可以選擇手動運行來手動操作。點擊日降雨量曲線按鈕和月降雨量曲線還可以和日降雨量曲線和月降雨量曲線界面相互切換。一但發(fā)生故障，這些信息就會顯示給操作員，供操作員查清故障來源和故障類型，以便操作員及時做出處理。同樣在電機柜界面上也有“合閘”“分閘”“故障”“事故”的提示信息。 圖 變壓器界面 電機柜界面主要是顯示電機柜里面的系統(tǒng)參數(shù)，包括 4 個電機柜里面的線電壓線電流，定子溫度，軸承溫度等。在變壓器界面中，分別顯示有主變壓器、 10KV 變壓器、 6KV 變壓器的工作狀態(tài)和每一相的溫度。在界面中，可以動態(tài)的顯示勵磁柜的“合閘”“開閘”，是否工作和是否出現(xiàn)故障等信息。另外，在冷卻水界面上還可以看出 冷卻水界面上的各個閥的狀態(tài)。這種設計方法在下面的多個界面中都有使用，設計方法相同，因此在下面的介紹中將不再具體介紹。 這一界面是此系統(tǒng)的主要工藝流程界面，用戶在登錄界面中點擊進入系統(tǒng)以后 就進入到這一個界面。 圖形界面介紹 登錄界面主要用于進入監(jiān)控系統(tǒng)和退出監(jiān)控系統(tǒng)。在各個監(jiān)控界面下方，都有導航按鈕，用以切換到需要監(jiān)控的界面，其設計方法是右鍵點擊按鈕，打開按鈕組態(tài)對話框，在單擊鼠標改變畫面選項中選擇相應的界面。 圖形界面總述 本設計制作的圖形界面分為監(jiān)控界面和操作界面?；緦ο髱炖镉?OLE 控件、按鈕、滾動條、單選鈕、應用窗口 (可以將記錄標簽值的表格、曲線及報警信息放入其中顯示 )等等，圖形庫里有各種特殊的圖形對象，如水箱、泵組、閥門等等。 這是建立項目中最重要的工作。 該項目還創(chuàng)建了分別為“年”“月”“日”“時間”類型的系統(tǒng)變量，用于主界面上系統(tǒng)時間的顯示。每個系統(tǒng)變量均有明確的意義，可以提供現(xiàn)成的功能，一般用以表示運行系統(tǒng)的狀態(tài)。所組態(tài)的內部變量的數(shù)據(jù)不受限制，也不需要授權。 如圖 所示。每一個外部變量都屬于特定的過程驅動程序和通道單元，并屬于一個通道連接。 圖 添加 WinCC 通訊驅動程序 單擊“打開”按鈕，將添加此驅動程序到所組態(tài)的 WinCC 項目中。 在本設計中，我們添加了 SIMATIC S7 Protecol 協(xié)議和 System 兩個協(xié)議。如果運行環(huán)境參數(shù)的修改是在運行狀態(tài)下完成的，必須先退出運行狀態(tài)，再重新啟動運 行才有效。 4) 設置運行環(huán)境 在項目環(huán)境的計算機屬性一項中設置。 3) 項目名稱 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 14 一旦完成項目的創(chuàng)建，再對項目的名稱進行修改就會涉及許多步驟。 由于實驗設備沒有聯(lián)網(wǎng)，故本項目創(chuàng)建為單用戶項目。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 13 4 監(jiān)控系統(tǒng)的設計 WinCC 項目的建立 WinCC 項目管理器的介紹 WinCC 項目管理器代表最高層，所有的模塊都從這里啟動，啟動 WinCC 時進入WinCC 項目管理器窗口 [9]。 6) 與基于 PC的控制器 SIMAT IC WinCC的緊密接口 :PLC操作、監(jiān)控系統(tǒng)在一臺 PC機上結合無疑是一個面向未來的概念。 3) 集成 ODBC/QSL數(shù)據(jù)庫 :SQL2021標準數(shù)據(jù)庫集成于 WinCC，所有面向列表 的組態(tài)數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)均存儲于此庫中，可以容易的使用標準查詢語言 (SQL)或使用武漢科技大學本科畢業(yè)設計 12 ODBC驅動訪問 WinCC數(shù)據(jù)庫，如這些訪問選項允許 WINCC對其他 Windows程序和數(shù)據(jù)庫開放它的數(shù)據(jù)。 8) 用戶管理器 用戶管理器 (user administrator)用來分配、管理和監(jiān)控用戶對組態(tài)和運 行系統(tǒng)的訪問權限。 4) 變量歸檔 變 量歸檔 (tag logging)負責處理測量值，并長期存儲所記錄的過程值。 WinCC 的系統(tǒng)構成 WinCC 基本系統(tǒng)是很多應用程序的核心，它包含以下九大部件 [7]： 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 11 1) 變量管理器 變量管理器 (tag management)管理 WinCC 中所使用的外部變量、內部變量和通訊驅動程序。它真實地將工廠控制軟件集成到過程自動化中。無論是單用戶系統(tǒng)，還是多用戶系統(tǒng)， WinCC 均是較好的選擇 。組態(tài)軟件提供了資源管理器式的操作界面，并提供了以漢字作為關鍵字的腳本語言支持。 Citech 的組態(tài)軟件腳本語言并非是面向對象的，而是類似于 C 語言。組態(tài)軟件能否從原有的局域網(wǎng)運行方式跨越到支持 Inter，是擺在所有組態(tài)軟件開發(fā)商面前的一個重要課題?，F(xiàn)有的組態(tài)軟件對大部分這些方面需求還只能以報表的形式提供，或者通過開放式數(shù)據(jù)庫連接技術將數(shù)據(jù)導出到外部數(shù)據(jù)庫，以供其他業(yè)務系統(tǒng)的調用。 組態(tài)環(huán)境的擴展功能 擴展功能是指組態(tài)軟件提供了在不改變原有系統(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內增加新功能的能力，這種增加的功能來自組態(tài)軟件來自組態(tài)軟件開發(fā)商，第三方軟件提供商或者用戶自身開發(fā)。相關驅動程序由組態(tài)軟件開發(fā)商提供，或者由用戶按照某種組態(tài)軟件的“接口規(guī)范”編寫。設備管理組件同樣是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分。 2 、數(shù)據(jù)變量管理組件 數(shù)據(jù)變量管理組件也稱為實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快捷構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的通用層次的軟件工具。 結合設計要求和特點，監(jiān)控系統(tǒng)的很大一部分功能主要依靠組態(tài)軟件來實現(xiàn)，本設計將選用優(yōu)秀的組態(tài)軟件來實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的下列功能（這也是本設計的重點）： (1) 泵站工作 過程的動態(tài)可視化控制； (2)生產(chǎn)過程中生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和管理； (3)生產(chǎn)過程監(jiān)控報警； (4)變量歸檔 功能； (5)建立和 PLC的連接并模擬運行 。 靈活方便的人機聯(lián)系功能。 可擴充性。為了滿足實時性的要求，計算機必須有足夠高的時鐘頻率，性能優(yōu)良的操作系統(tǒng)，豐 富的函數(shù)指令以及合理的監(jiān)控系統(tǒng)布局等。其三，是維護上方便。 使用上的方便性 這包括三方面的含義 :其一，是操作上方便。 計算機監(jiān)測控制是一個綜合性、交叉性強的技術領域，它綜合了計算機技術、自動控制、信息處理和通信、檢測技術以及生產(chǎn)過程和管理方面的知識，其技術先進性概括來說體現(xiàn)在硬件設備、軟件平臺和工具、信息處理和控制策略這三個方面。為了提高可靠性，要從硬件和軟件兩方面采取措施。 這是最基本也是最重要的要求。 (7) 報表及打印功能 ①各種監(jiān)控參數(shù)的報表自動生成 。 (6) 查詢功能 ①各種監(jiān)控參數(shù)的歷史數(shù)據(jù) 。④歷史數(shù)據(jù)及特種一記錄顯示。 (3) 報警功能 對監(jiān)控參數(shù)能實施報警功能，能進行記錄 (包括發(fā)生時間、監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)，相關參數(shù)數(shù)據(jù)等 )，自動生成異常狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。 (1) 狀態(tài)采 集功能 : 能動態(tài)采集下列信號 :電機有功功率；電機無功功率；電機電壓；電機電流；集水池水位；冷卻水池水位；電網(wǎng)參數(shù)；水泵的開停等。在泵站工作過程中，系統(tǒng)要能夠通過與 PLC 的通訊自動采集和記錄泵站工作過程中 的各項數(shù)據(jù)，包括泵站電機的啟停工作狀態(tài)，泵站各個控制柜中的溫度和工作電壓電流，泵站工作中出現(xiàn)的故障數(shù)據(jù)等等。第五章是本文的結束語 ，主要對本設計做了一個簡單的總結，并對泵站監(jiān)控系統(tǒng)和自動化技術的未來做了展望。第三章先對組態(tài)軟件的基本知識做了介紹，并在常見的組態(tài)軟件中選擇了本設計使用的組態(tài)軟件。 本文研究內容和重點 本文在參考大量文獻資料的基礎上，結合武漢市羅家路排水泵站的自動化改造項目，對泵站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行了研究，其主要研究內容是利用西門子的人機界面HMI軟件 WinCC對系統(tǒng)上位機的設計研究。 5. 提高了系統(tǒng)可靠性?，F(xiàn)場總線所具有數(shù)字化、開放性、分散性、互操作性與互換性及對現(xiàn)場環(huán)境適 應性等特點 [4]，這些特點決定和派生出了一系列優(yōu)點 : 1. 線和連接附件大量減少?，F(xiàn)場總線是從控制室聯(lián)結到現(xiàn)場設備的雙向全數(shù)字通信總線在自動化領域，“現(xiàn)場總線” 一詞是指安裝在現(xiàn)場的計算機、控制器以及生產(chǎn)設備等連接構成的網(wǎng)絡。第 2版 () IEC611582用于工業(yè)控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場總線標準一第 2部分 :物理層規(guī)范 (Physical Layer Specification)與服務定義 (Server definition)又進一步指出 :現(xiàn)場總線是一種用于底層工業(yè)控制和測量設備，如變送器 (transducers )、執(zhí)行器 (actuators)和本地控制器 (local controllers)之 IN的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線。一旦工控機發(fā)生故障，整個系統(tǒng)將失去控制。 2. 精度差。它是建立在計算機通信協(xié)議基礎之上的，無法延伸到現(xiàn)場智能設備，而且 CDS 多為數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，滿足不了數(shù)據(jù)通信全數(shù)字化的要求。 集散控制系統(tǒng) 目前國內外比較先進的泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)大多為集散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed control system） [2]。早期泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)通常彩集中采集中控制系統(tǒng)的工作模式，即現(xiàn)場各處的參數(shù)通過統(tǒng)一的模擬信號，例如 的氣壓信號， 420mA 的直流電流武漢科技大學本科畢業(yè)設計 3 信 號， 15V 直流電壓信號等，送往集中監(jiān)控室。 早期的監(jiān)控系統(tǒng) 早期國內大部分泵站的監(jiān)控和管理還處于相當落后的狀況，與國外相比具有很大的差距。此外，運行人員的減少還可以降低生活敲詐的消耗，因而也可以減少泵站的抽獎。泵站采用計算機監(jiān)控運行后，在排水泵站的運行過程中，計算機通過檢測泵站蓄水池的水位控制調節(jié)泵機開停，使水泵效率提高，從而達到節(jié)省電能的目的。泵站實現(xiàn)計算機監(jiān)控后，首先通過各種監(jiān)測裝置能夠快速準確和及時的進行監(jiān)測，并不斷地把狀態(tài)數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)庫服務器里。 研究泵站監(jiān)控系統(tǒng)的意義 1998 年我國遭遇了百年不遇的特大洪水侵襲，包括武漢市在內的各個沿江地區(qū)和城市都受到了很大破壞。 ? 冷卻水池：此水池里面的水是干凈水，主要用于冷卻電機，并且水通過循環(huán)管道循環(huán)使用。 ? 水泵房：羅家路排水泵站安裝了 4 臺 6KW 的軸流水泵。 羅家路排水泵站簡介 羅家路排水泵站是位于武漢市青山區(qū)羅家路江邊的泵站，此泵站主要負責青山區(qū)周圍的污水排放。武漢市的排水泵站共有七個，分布在市區(qū)的長江沿岸，其主要作用是排放城市的污水。 關鍵詞 ： 組態(tài)軟件， 排水泵站， 自動監(jiān)控系統(tǒng)， WinCC 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 II Abstract There are seven municipal drainage pumping stations in Wuhan,which are distributed in the edge of the Yangtse River,undertaking the task of m