【正文】 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)第5章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 上位機(jī)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境配置在WINCC 組態(tài)軟件中創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目名稱為“nb0613”的單用戶工程，在變量管理器中添加驅(qū)動(dòng)程序?yàn)椤癝IMATIC S7 Protocol ”，上位機(jī)系統(tǒng)與 WINLC PC 處理器之間就建立了連接關(guān)系（）。表 PLC站點(diǎn)參數(shù)表機(jī)臺(tái)號(hào)DP模塊DP號(hào)P值(BE)I值(BE)K(BE)N(BE)STTIMEDELAYTIMEP值(ME)I值(ME)K(ME)N(ME)SP(BE)SP(ME)SP(MAX)M01CPU21526530　　 8075M02CPU21525530　　 8075M03EM27724530　　 8075M04EM27723530　　 8075M05EM27722530　　 8075M06CPU21521530　　 8075M07CPU21520530　　 8075M08CPU21519530　　 8075M09CPU21510530　　 8075M10CPU21511530　　 8075M11EM27712530　　 8075M12EM27713530　　 8075M13CPU21514530　　 8075M14CPU21515530　　 8075M15EM27716530　　 8075M16CPU215172530　　 8075M17EM27729530　　 8075M18EM27730530　　 8075總管1EM27727　　49 14　總管2CPU2159　　32 14　 OPC發(fā)送接收表對(duì)OPC發(fā)送接收地址表（）進(jìn)行整理，為上位機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和PLC參數(shù)設(shè)計(jì)建立基礎(chǔ)。因此需要通過對(duì)PLC的程序進(jìn)行修改，來提高風(fēng)速運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而提高煙絲的品質(zhì)。圖 針對(duì)上位機(jī)系統(tǒng)需求分析，在WICC環(huán)境下，設(shè)計(jì)出64個(gè)上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊（），以此來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)過六西格瑪方法分析后，風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)在軟件方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)為：增加上位機(jī)系統(tǒng)和修改PLC原程序。4) 系統(tǒng)具有擴(kuò)展性，擴(kuò)展接口給MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)。2) 系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制，滿足專業(yè)用戶的需求，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整。系統(tǒng)操作界面友好、易操作、快速響應(yīng)。因此系統(tǒng)要具有易維護(hù)性、安全性、共享性、易擴(kuò)展性等特性。實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的可視化、遠(yuǎn)程控制監(jiān)視、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)（MES）的通訊功能。進(jìn)行了用戶需求分析、功能分析、界面需求分析，在此基礎(chǔ)上又介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的和開發(fā)環(huán)境。 本章小結(jié)本章首先簡單介紹了風(fēng)力送絲系統(tǒng)所基于的系統(tǒng)環(huán)境——MES（生產(chǎn)制造系統(tǒng)）。3) 開發(fā)語言采用：C語言、梯形圖。風(fēng)力送絲系統(tǒng)的軟件環(huán)境：1) 操作系統(tǒng)：Windows XP。1米/秒）?；谏鲜鯩ES系統(tǒng)的背景及要求，風(fēng)力送絲系統(tǒng)優(yōu)化的目的是通過增加上位機(jī)系統(tǒng)的方式，采用西門子PLC、OPC技術(shù)，利用企業(yè)MES的整體環(huán)境，對(duì)風(fēng)力送絲系統(tǒng)的運(yùn)行過程和結(jié)果進(jìn)行展示，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。使用該系統(tǒng)的很多用戶都是非專業(yè)用戶，因此系統(tǒng)在開發(fā)時(shí)就要站在用戶角度來設(shè)計(jì)，在使用時(shí)要具備簡單易懂等特性，在系統(tǒng)開發(fā)完成后制作系統(tǒng)使用說明書，并進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)。在本系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員對(duì)系統(tǒng)界面進(jìn)行平面和功能設(shè)計(jì)。界面原型有助于用戶進(jìn)一步確定自己的需求，有助于用戶在項(xiàng)目進(jìn)行中盡早明確自己的需求，獲得更完整、更正確地需求和設(shè)計(jì)，縮短需求調(diào)查的周期。在軟件開發(fā)前期，調(diào)研人員很難對(duì)需求的描述進(jìn)行準(zhǔn)確清晰的描述，并且往往會(huì)遺漏或者忽略用戶的一些潛在需求。因此對(duì)他們而言，一個(gè)內(nèi)部設(shè)計(jì)良好但用戶界面不好的應(yīng)用程序仍然不是一個(gè)不好的程序。 上位機(jī)系統(tǒng)的界面需求用戶界面對(duì)于一個(gè)應(yīng)用程序非常重要，它直接影響程序的使用價(jià)值。報(bào)警模塊：查看各個(gè)時(shí)刻詳細(xì)的報(bào)警記錄，可確認(rèn)報(bào)警記錄。3) 進(jìn)入“另一總管”、“趨勢圖”、“報(bào)警記錄”、“登錄/注銷”、“主畫面”功能?？偣苣K：1) 可查看或修改總管的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及參數(shù)，可進(jìn)入相應(yīng)機(jī)臺(tái)監(jiān)控畫面?；窘缑婵刹榭达L(fēng)速、除塵及喂絲機(jī)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)包括：設(shè)定值、實(shí)際值、上下限、實(shí)時(shí)開度、風(fēng)速的控制方式及要料信號(hào)，卷煙機(jī)運(yùn)行信號(hào)。5) 查看網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、報(bào)警記錄、回到主畫面功能。3) 可顯示各機(jī)臺(tái)的要料信號(hào)狀況。風(fēng)機(jī)組頁面模塊：1) 顯示“Maker 1”到“Maker 24”的機(jī)臺(tái)，可進(jìn)入該記住的詳細(xì)監(jiān)控界面。6) 退出系統(tǒng)，點(diǎn)擊即可退出系統(tǒng)。4) 用戶管理，對(duì)該模塊進(jìn)行管理。2) 總管風(fēng)機(jī)組模塊，對(duì)該模塊進(jìn)行監(jiān)視、控制。系統(tǒng)模塊主要分為：主頁面模塊、風(fēng)機(jī)組頁面模塊、單機(jī)模塊、總管風(fēng)機(jī)組模塊、趨勢圖模塊、報(bào)警模塊。3) 可以遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、設(shè)定相關(guān)參數(shù)。其主要功能包括：1) 滿足兩個(gè)角色，專業(yè)用戶和非專業(yè)用戶，以不同的角色登陸，可以看到自己的所需的信息。從而大大方便了維護(hù)人員的操作和維護(hù)，不需要到工控環(huán)境惡劣的地方進(jìn)行維護(hù)，只需要在中控室進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。同時(shí)需要把相關(guān)信息反映到MES系統(tǒng)中。2) 非專業(yè)客戶，包括卷煙機(jī)操作人員、車間管理人員、工藝研究員等。在分析階段的基礎(chǔ)上，在I（改進(jìn)）階段利用單因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)以上三個(gè)問題分析得風(fēng)機(jī)頻率最佳設(shè)定值為48HZ、總管風(fēng)速設(shè)置為21米/秒、上次穩(wěn)定時(shí)（即結(jié)束時(shí)）的閥門開度為最佳設(shè)定值，： 需改進(jìn)項(xiàng)目表序號(hào) 潛在因子 改進(jìn)方式最佳參數(shù)1風(fēng)機(jī)頻率 通過DOE實(shí)驗(yàn)選取最佳加頻率48Hz2總管風(fēng)速設(shè)置 通過DOE實(shí)驗(yàn)選取最佳總管風(fēng)速設(shè)定值21米/秒3回風(fēng)管控制程序（閥門初始開度） 通過DOE實(shí)驗(yàn)選取最佳閥門初始開度上次穩(wěn)定時(shí)（即結(jié)束時(shí)）的閥門開度綜上所述，風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)是需要通過硬件手段和軟件手段雙方面結(jié)合完成的，通過六西格瑪方法分析得知，硬件的優(yōu)化是比較明確的，本文將不做重點(diǎn)描述，本文重點(diǎn)描述軟件方面的改善，包括：增加上位機(jī)系統(tǒng)和PLC程序的修改。圖 經(jīng)過回歸分析后，回風(fēng)管控制程序中的閥門初始開度與剛要料瞬間的不穩(wěn)定現(xiàn)象是相關(guān)聯(lián)的。表 分析階段序號(hào)潛在過程故障模式主因解決途徑1除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)量偏小除塵風(fēng)機(jī)參數(shù)設(shè)置不合理進(jìn)一步分析除塵風(fēng)機(jī)壓力偏小2總管風(fēng)速設(shè)置偏高總管風(fēng)速設(shè)置不合理進(jìn)一步分析總管風(fēng)速設(shè)置偏低3回風(fēng)管控制程序有誤回風(fēng)管控制程序（PLC程序）設(shè)計(jì)不合理進(jìn)一步分析在A（分析）階段?；仫L(fēng)管中同一截面中風(fēng)速存在一定的差異。依據(jù)PID調(diào)節(jié)口訣進(jìn)行調(diào)整：參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查，先是比例后積分，最后再把微分加，曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大，曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳，曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降，曲線波動(dòng)周期長，積分時(shí)間再加長，曲線振蕩頻率快，先把微分降下來，動(dòng)差大來波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長，理想曲線兩個(gè)波，前高后低4比1。集絲箱中，周圍一圈的密封圈存在老化，破損等現(xiàn)象，利用周保時(shí)間對(duì)所有集絲箱的密封圈進(jìn)行檢查，并更換存在漏風(fēng)、老化、破損現(xiàn)象的密封圈。對(duì)每臺(tái)卷煙機(jī)回風(fēng)管的風(fēng)速利用testo512風(fēng)速儀分別測量9次，并記錄每次的測量值和傳感器顯示值，取其平均值，算其差值，然后進(jìn)行校準(zhǔn)。2) 補(bǔ)風(fēng)、回風(fēng)管風(fēng)速檢測傳感器校準(zhǔn)?；仫L(fēng)管風(fēng)速檢測傳感器不準(zhǔn)3集絲箱漏風(fēng)集絲箱密封圈破損檢查所有機(jī)組的集絲箱，對(duì)有破損的密封圈進(jìn)行更換4回風(fēng)管PID調(diào)節(jié)有誤回風(fēng)管PID參數(shù)設(shè)置不合理重新設(shè)置相應(yīng)的PID參數(shù)5風(fēng)速校準(zhǔn)方法有誤風(fēng)速校準(zhǔn)缺乏有效輔助工具開發(fā)風(fēng)速儀測量專用輔助工具針對(duì)上述5點(diǎn)采取了如下相應(yīng)具體措施：1) 開發(fā)上位機(jī)，遠(yuǎn)程控制。開發(fā)上位機(jī)，遠(yuǎn)程控制。表 快贏機(jī)會(huì)改進(jìn)序號(hào)潛在過程故障模式主因措施1有故障未及時(shí)維修，無法了解準(zhǔn)確的故障信息。系統(tǒng)通過強(qiáng)調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實(shí)時(shí)化的ERP/MES/SFC信息體系?！ES的定位，是處于計(jì)劃層和現(xiàn)場自動(dòng)化系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)車間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。風(fēng)力送絲系統(tǒng)是企業(yè)MES（生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)）一部分，必須具備數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等功能。重點(diǎn)敘述了系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)所用到的六西格瑪方法論、PLC控制技術(shù)、OPC體系架構(gòu)等內(nèi)容，為系統(tǒng)的優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。7) 完成的項(xiàng)目函數(shù)用適合的名稱進(jìn)行保護(hù)。5) 編譯已完成的函數(shù)。此外，必須指定返回值和函數(shù)所需的傳遞參數(shù)。3) 項(xiàng)目函數(shù)可以完全由用戶進(jìn)行配置，沒有不能編譯的代碼段。建立項(xiàng)目函數(shù)的步驟如下：1) 打開全局腳本編輯器。全局腳本編輯器。6) 通過單擊動(dòng)作編輯器的確定按鈕，可將已編寫的C動(dòng)作放置在期望的屬性或事件處。5) 對(duì)于為對(duì)象屬性創(chuàng)建的C動(dòng)作，必須定義觸發(fā)器。3) 編寫執(zhí)行期望計(jì)算的函數(shù)主題、動(dòng)作。創(chuàng)建C動(dòng)作的一般步驟如下：1) 打開圖形編輯器。它是數(shù)值計(jì)算的高級(jí)語言。C語言是世界上最流行、使用最廣泛的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言之一。由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn), 使得這些C語言之間出現(xiàn)了一些不一致的地方。同時(shí)，由于 COM/DCOM 已實(shí)作了網(wǎng)絡(luò)部分的細(xì)節(jié)，也使得 Client 對(duì) OPC Server 進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問非常容易，使程序設(shè)計(jì)者很容易地達(dá)成遠(yuǎn)程控制的目標(biāo)。OPC Server 提供了許多的接口，Client 端通過這些接口，可以取得與 OPC Server 相連的硬件裝置的信息，而無須了解這些硬件裝置的細(xì)節(jié)信息。圖 OPC Server/Client 運(yùn)作的方式OPC客戶機(jī)（）是訪問過程數(shù)據(jù)、消息和OPC服務(wù)器歸檔的應(yīng)用程序，而OPC服務(wù)器則是處理過程數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序、各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和訪問這些數(shù)據(jù)的接口之間的中間設(shè)備，它提供給不同制造商的應(yīng)用程序一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口，它有三層接口，依次呈包含關(guān)系。在實(shí)作上，COM 透過一組一組的接口 (Interface) 提供服務(wù)，所有 COM 組件的使用者，都必須透過這些 Interface 來使用組件提供的功能。你可以在應(yīng)用程序執(zhí)行的時(shí)期隨意拼上或移除所需要的組件。COM 是一種發(fā)展軟件組件的方法，所謂的軟件組件，是指一個(gè)可以提供應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、以及其它組件服務(wù)的二進(jìn)制可執(zhí)行程序。甚至只要在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上建立OPC規(guī)范，OPC客戶就可以與實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。OPC適合于應(yīng)用在很短事件內(nèi)更新過程數(shù)據(jù)的工業(yè)場合。OPC[20]以O(shè)LE、COM（組件對(duì)象模型Component Object Model）和DCOM（分布式組件對(duì)象模型）技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶/服務(wù)器（Client/Server）模式，定義了一套適于過程控制應(yīng)用，支持過程數(shù)據(jù)訪問、報(bào)警、事件與歷史數(shù)據(jù)訪問等功能的接口，便于不同供應(yīng)商的軟硬件實(shí)現(xiàn)“即插即用”的連接與系統(tǒng)集成。總之，WinCC將Windows應(yīng)用程序的現(xiàn)代體結(jié)構(gòu)與使用方便的圖形設(shè)計(jì)程序結(jié)合在一起，能很方便地生成人機(jī)界面,建立完整的過程監(jiān)控解決方案。WinCC允許將一個(gè)32位的模擬量的PowerTag變量分為獨(dú)立的32個(gè)數(shù)字量，使用上與正常數(shù)字量的 PowerTag變量相同。另外，它隨系統(tǒng)而擴(kuò)展,包括運(yùn)行版和開發(fā)完全版。它與 SIMATIC S5/S7/505系列的通信接口，如 Profibus、FDL、DP、DDE、OPC等都包括在 WinCC基本軟件包中。搶先式多任務(wù)的特點(diǎn)適合于對(duì)過程事件的快速反應(yīng)。WinCC [19] (Window s Control Center,窗口控制中心)是西門子公司實(shí)現(xiàn) PLC與上位機(jī)之間通信及上位機(jī)監(jiān)控畫面制作的組態(tài)軟件，WinCC為在標(biāo)準(zhǔn) PC和W indowsXP環(huán)境下實(shí)現(xiàn) HMI(人機(jī)界面 )的功能。利用PLC廠商提供的標(biāo)準(zhǔn)通信口或由用戶自定義的自由通信口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC互聯(lián)通信。這種方式顯示畫面和功能往往難以滿足不同用戶的需要。目前PLC與上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）通信方式主要有以下幾種：1) 通過PLC開發(fā)商提供的系統(tǒng)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)適配器，構(gòu)成特定公司產(chǎn)品的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，其通信協(xié)議不公開。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)[18]。另外，PA還描述了現(xiàn)場設(shè)備行為的PA行規(guī)。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第二層訪問接口。 2) PROFIBUS－FMS：定義了第一．二．七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（Fieldbus Message Specification FMS）和低層接口(Lower Layer Interface － LLI)。第三到七層未加描述。該模型共有七層，第一層為物理層，第二層