【正文】 在此充分認(rèn)識完成之即，謹(jǐn)向?qū)熤乱宰畛绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 在設(shè)計(jì)過程中，本小組的成員高源智同學(xué)和李灝同學(xué)在我的設(shè)計(jì)過程中都給了我很大的幫助，在此我一并表示感謝！還要感謝我的父母和親人，感謝他們大學(xué)四年以來對我的關(guān)心和學(xué)習(xí)上的鼓勵(lì)和支持！感謝全班同學(xué)大學(xué)以來對我的幫助！ 。章老師淵博的學(xué)識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，熱情寬厚的為人也為我做了很好的榜樣。Realtime fieldbus munications using Profibus works。FA,2021,(3):4～ 7 5 周德澤 ,袁南兒 ,應(yīng)英 .計(jì)算機(jī)智能監(jiān)測控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用 [M]，清華大學(xué)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(xué)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(yīng)用 [J].微計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì) [D].昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 .2021,52～ 54 11 Siemens AG.. WinCC v5 The Configuration Mamual and the Communication Manual[P].Germany:Siemens,2021,54～ 56 12 何苗 .基于 WinCC 的港口起重機(jī)移動(dòng)監(jiān)控的研究與應(yīng)用 [D].武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 .2021,41～ 50 13 劉鍇 ,周海 .深入淺出西門子 S7300 PLC[M].北京 :北京航空航 天大學(xué)出版社 ,2021,95～ 105 14 。同時(shí)，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(huì)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。 展望未來，企業(yè)的自動(dòng)化、信息化仍會(huì)繼續(xù)深入發(fā)展，管控一體化仍會(huì)成為企業(yè)自動(dòng)化、信息化建設(shè)的目標(biāo)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)勢必會(huì)在其中發(fā)揮更為重要的作用，如何開發(fā)一個(gè)功能強(qiáng)大、安全可靠、操作簡單、維護(hù)方便的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)將會(huì)成為一個(gè)重要的研究課題，將會(huì)關(guān)系著企業(yè)整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的性能。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(jìn)行熟練操作。 本人在設(shè)計(jì)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。經(jīng)過模擬運(yùn)行和在線調(diào)試，該系統(tǒng)達(dá)到了很好的效果。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 5 結(jié)束語 總結(jié) 本文設(shè)計(jì)開發(fā)的排水泵站自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng) 是一個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的使用項(xiàng)目 ，系統(tǒng)為羅家路泵站的運(yùn)行管理提供了先進(jìn)的科學(xué)手段，使泵站的運(yùn)行信息得到及時(shí)的反饋，并得到有效的分析。設(shè)置窗口如上圖 所示。我們還可以定義項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)的開始畫面。我們還可以選擇需要禁止的 Windows 熱鍵。 我們還可以定義一個(gè)外部運(yùn)用，當(dāng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)時(shí)此外部應(yīng)用也被激活。運(yùn)行設(shè)置是在項(xiàng)目管理器的計(jì)算機(jī)屬性中設(shè)置的。否則，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)提示進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)需要，羅家路排水泵站的自動(dòng)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。只有WinCC 和下位機(jī)進(jìn)行了連接， WinCC 才能采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)操作，起到控制作用。這樣在點(diǎn)擊退出按鈕時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)退出確定畫面。我們?yōu)橥顺霭粹o進(jìn)行設(shè)置。 4）最后我們要為圖形對象分配特定的訪問權(quán)限。 3）再新建一個(gè)用戶，命名為管理員，在操作員設(shè)置的基礎(chǔ)上，我們添加一個(gè)退出權(quán)限。 分別對變量進(jìn)行組態(tài) 添加消息文本 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 2）在用戶組下新建用戶，命名為操作員，選擇復(fù)制組設(shè)置選項(xiàng)并設(shè)置用戶十分鐘不活動(dòng)退出，在缺省授權(quán)的基礎(chǔ)上，選擇操作員用戶的相應(yīng)權(quán)限。在本設(shè)計(jì)中，共設(shè)置了兩個(gè)用戶，一個(gè)用戶的權(quán)限是只允許在運(yùn)行畫面進(jìn)行 操作，而不能進(jìn)入和退出系統(tǒng)，另一個(gè)用戶是管理員用戶，它不僅可以在運(yùn)行畫面時(shí)進(jìn)行操作，而且可以進(jìn)入和退出系統(tǒng)。用戶管理員編輯器的運(yùn)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。組態(tài)方式允許生成用戶組，用戶和權(quán)限級。它與 Windows NT 的用戶管理員系統(tǒng)分開獨(dú)立操作，只是界面是相似的。一般的操作員只能在運(yùn)行畫面進(jìn)行操作，而只有合理的用戶具有退出權(quán)限時(shí)，才可以退出系統(tǒng)。 f) 在 WinCC 資源管理器中激活報(bào)警記錄運(yùn)行系統(tǒng) (Alarm Logging Runtime)。 e) 根據(jù)需要設(shè)置 WinCC 報(bào)警控件的屬性對話框。 d) 組態(tài)報(bào)警控件。 c) 對單個(gè)消息進(jìn)行組態(tài)。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 b) 根據(jù)需要對消息塊進(jìn)行組態(tài)。當(dāng)生產(chǎn)過程發(fā)生報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警信息項(xiàng)，此信息會(huì)馬上顯示到報(bào)警信息表中。 報(bào)警的記錄和顯示 系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)集 水池水位限制值、 4 臺水泵和風(fēng)機(jī)的故障以及各控制柜的故障進(jìn)行報(bào)警。 將在線趨勢控件中分別分別將控件的曲線變量對應(yīng)到各個(gè)歸檔數(shù)據(jù)，并為各個(gè)曲線定義名稱、采樣時(shí)間和曲線顏色。選擇 WinCC 在線趨勢控件并將其置于歷史趨勢畫面中?？筛鶕?jù)需要在屬性對話框中設(shè)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。包括設(shè)置歸檔的常規(guī)信息和歸檔參數(shù)。 本項(xiàng)目設(shè)置的歸檔變量有每臺水泵的勵(lì)磁電壓、勵(lì)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。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)的采集和武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 歸檔就開始啟動(dòng)并記錄。 圖 1勵(lì)磁柜曲線 過程值歸檔及報(bào)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(jìn)行歸檔，以便能在上位機(jī)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(shí)準(zhǔn) 確的了解泵站的運(yùn)行情況。例如勵(lì)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(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流，坐標(biāo)軸 X 共用 Y 軸不共用，并為 Y 軸命名并設(shè)定顯示范圍曲線顏色勵(lì)磁電流選擇綠色，勵(lì)磁電壓選擇黃色。雙擊該控件，即可對此控件進(jìn)行各項(xiàng)屬性 設(shè)置。 1風(fēng) 機(jī)操作界面如圖 所示。和泵操作界面一樣，風(fēng)機(jī)操作界面也顯示在泵操作界面上。 1泵操作界面如圖 所示。共有 4 個(gè)泵操作界面，分別對應(yīng) 4 臺水泵的操作。通過點(diǎn)擊曲線還可以查看系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)曲線。 月雨量界面顯示的是月雨量曲 線，該界面也可以和日雨量曲線和雨量計(jì)界面相互切換。雨量計(jì)界面如下圖 所示。這些統(tǒng)計(jì)信息為泵站合理調(diào)節(jié)泵站的運(yùn)行提供了 直接依據(jù)，泵站可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)找出規(guī)律，然后根據(jù)本月的降雨情況和當(dāng)前的降雨情況來決定水泵何時(shí)工作，需要幾臺水泵工作等。高壓室界面如下圖 所示。因?yàn)楦邏菏鹿史浅ＮｋU(xiǎn)，所以高壓室內(nèi)的故障要及早發(fā)現(xiàn)并及時(shí)做出處理。電機(jī)柜界面如下圖 所示。按下操作按鈕后，顯示泵操作界 圖 電機(jī)柜界面 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 面，操作員可以在泵操作界面上直接對泵進(jìn)行啟停操作。這些參數(shù) 表示了電機(jī)的工作狀態(tài)，供操作員監(jiān)控并進(jìn)行相關(guān)操作。變壓器界面如下圖 所示。“分閘”和“合閘”的設(shè)計(jì)方法如同排水泵界面中的“風(fēng)機(jī)故障”。 圖 勵(lì)磁柜界面 5．變壓器界面 變 壓器界面主要是顯示供電系統(tǒng)中的三個(gè)變壓器的溫度，防止超溫發(fā)生事故。通過點(diǎn)擊勵(lì)磁柜曲線按鈕，還可以把界面切換到勵(lì)磁柜曲線界面，來觀察各個(gè)在勵(lì)磁柜的勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流的變化曲線圖。 圖 排水泵界面 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 冷卻水界面 勵(lì)磁柜界面是監(jiān)控 4 個(gè)勵(lì)磁柜的勵(lì)磁電壓電流等參數(shù)和勵(lì)磁柜的工作狀態(tài)的界面。界面上還顯示了冷卻水池的液位和前池液位。羅家路排水泵站的冷卻水使用的是循環(huán)水，即水冷卻水泵后又被抽回到冷卻水集水池，然后又可以再次去冷卻水泵，這一工藝可以在冷卻水界面上清楚的看出。排水泵界面如圖 所示。其中風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)通過“風(fēng)機(jī)無故障”和“風(fēng)機(jī)有故障”兩個(gè)文本顯示，這兩個(gè)文本在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)編組并合并在一起，每次只能顯示一個(gè)文本，兩個(gè)文 本的顏色也不一樣，“風(fēng)機(jī)無故障”的背景色設(shè)置為黃色，而“風(fēng)機(jī)有故障”設(shè)置為紅色，用以區(qū)別。它顯示了排水泵站的排水工藝流程 —— 從水進(jìn)入水泵進(jìn)水管到水泵把水抽出到排到泵站出水管這一整個(gè)過程，在這個(gè)界面上，我們還可以看到水泵工作時(shí)水流的動(dòng)態(tài)效果，還有前池液位，外江液位以及各個(gè)水泵的啟動(dòng)次數(shù)等系統(tǒng)參數(shù)，各個(gè)水泵的工作電壓和電流以及風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)也都可以從這個(gè)界面上直接觀察。兩個(gè)按鈕的設(shè)置分別為：“進(jìn)入系統(tǒng)”的動(dòng)態(tài)設(shè)置為點(diǎn)擊時(shí)進(jìn)入排水泵界面，“退出系統(tǒng)”按鈕的動(dòng)態(tài)設(shè)置是在動(dòng)態(tài)向?qū)Ю锏南到y(tǒng)函數(shù)里面選擇退出 winCC,設(shè)計(jì)好的登錄界面如圖 所示。在最后設(shè)置運(yùn)行屬性時(shí)也常常把這一界面設(shè)置為系統(tǒng)的啟動(dòng)界面。下面對主要界面分別進(jìn)行介紹。其中退出按鈕選擇登錄界面。操作界面主要是供操作員對水泵和風(fēng)機(jī)進(jìn)行操作。監(jiān)控界面包括工藝界面，報(bào)警界面，曲線界面和登錄界面。這樣就可以建立非常逼真的監(jiān)控畫面 [11]。除此之外，還可以針對特殊情況自己生成圖形對象存入圖形庫中，待使用時(shí)從中選取即可。 WinCC 提 供的圖形對象有很多種。利用圖形編輯器編輯監(jiān)控畫面，并將其中的對象與相應(yīng)標(biāo)簽建立動(dòng)態(tài)連接。主要任務(wù)是通過 WinCC 軟件的圖形設(shè)計(jì)(Graphics Designer)功能，組態(tài)編輯一系列的用戶界面文件，通過這些界面文件從網(wǎng)絡(luò)上 PLC 中獲得各種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并以不同的形式顯 示在界面上，利用這些數(shù)據(jù)完成一定的功能。 如圖 所示。系統(tǒng)變量可以在整個(gè)工程的腳本和畫面中使用。系統(tǒng)變量由 WinCC 自動(dòng)創(chuàng)建，組態(tài)人員不能創(chuàng)建系統(tǒng)變量，但可使用由 WinCC 創(chuàng)建的系統(tǒng)變量。 3) 系統(tǒng)變量 WinCC 提供了一些預(yù)定義的中間變量，稱為系統(tǒng)變量。 該項(xiàng)目創(chuàng)建了名為“ bengzhan”的變量組，所創(chuàng)建的變量均放在該變量組中，變量的類型主要由二進(jìn)制變量、浮點(diǎn)型變量以及文本變量等。內(nèi)部變量在“內(nèi)部變量”目錄中創(chuàng)建。 圖 建立外部變量 2) 內(nèi)部變量 過程沒有為其提供變量值的變量，稱為內(nèi)部變量。 為了使該項(xiàng)目可進(jìn)行在線調(diào)試，該項(xiàng)目創(chuàng)建了三個(gè)外部變量，一 個(gè)輸入變量，一個(gè)輸出變量，一個(gè)模擬變量。相關(guān)的變量將在該通訊驅(qū)動(dòng)程序的目錄結(jié)構(gòu)中創(chuàng)建。 1) 外部變量 由外部過程為其提供變量值的變量，稱為 WinCC 的外部變量，也稱為過程變量。 變量管理 驅(qū)動(dòng)程序添加完成以后，就要定義變量。 b) 在快捷菜單中選擇“添加新的驅(qū)動(dòng)程序”菜單項(xiàng)，打開“添加新的驅(qū)動(dòng)程序”對話框，選擇 SIMATIC S7 Protocol 和 System ，如圖 所示。其中 SIMATIC S7 Protecol 協(xié)議主要用于和 PLC 進(jìn)行通訊， System 協(xié)議主要用于調(diào)用系統(tǒng)變量。 為項(xiàng)目添加驅(qū)動(dòng)程序 每個(gè)項(xiàng)目都必須要有驅(qū)動(dòng)程序才能運(yùn)行，西門子 WinCC 組態(tài)軟件共提供 20 了個(gè)驅(qū)動(dòng)程序。 本項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)的顯示畫面設(shè)置為全屏顯示。例如 :項(xiàng)目中有記錄標(biāo)簽值的功能，則標(biāo)簽管理器的運(yùn)行應(yīng)選中 ； 若使用了報(bào)警，則報(bào)警管理器及文本庫的運(yùn)行應(yīng)選中。包括運(yùn)行時(shí)顯示畫面的形式 (如是否全屏顯示等 )、啟動(dòng)畫面、運(yùn)行的控制模塊等。 本項(xiàng)目名稱為“ ”。因此 ，建議在創(chuàng)建項(xiàng)目之前就確定合適的名稱。否則運(yùn)行速度將會(huì)受到影響。 2) 項(xiàng)目路徑 可將 WinCC 項(xiàng)目創(chuàng)建在一個(gè)單獨(dú)的分區(qū)上，不要將 WinCC 項(xiàng)目放在系統(tǒng)分區(qū)上。根據(jù)所規(guī)劃項(xiàng)目的大小，按照確定的規(guī)則進(jìn)行某些設(shè)置，在開始創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目前應(yīng)考慮以下幾方面： 1) 項(xiàng)目類型 在開始創(chuàng)建項(xiàng)目前，應(yīng)清楚創(chuàng)建的是單用戶項(xiàng)目，還是多用戶項(xiàng)目。 WinCC 項(xiàng)目管理器如圖 所示。這超越了自動(dòng)控制過程，將范圍擴(kuò)展到工廠監(jiān)控級，以及為公司管理 (MES，ERP)提供管理數(shù)據(jù)。在此前提下， WinCC和 WinAC實(shí)現(xiàn)了西門子的基于陀的強(qiáng)大自動(dòng)化解決方案。此外，廣泛的通訊通道可以由選件和添加件提供。 4) 強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)接口 (如 OLE， ActiveX， OPC):WinCC建立了像 DDE， OLE等在Windows程序間交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)接口，因此能毫無困難的集成 ActiveX控件和 OPC服務(wù)器、客戶端功能。 2) 包括所有的 SCADA功能在內(nèi)的客戶機(jī) /服務(wù)器系統(tǒng) :即使最基本的 WinCC系統(tǒng)仍能提供生成復(fù)雜可視化任務(wù)的組件和函數(shù)，生成畫面、腳本、報(bào)警、趨勢和報(bào) 告的編輯器由最基本的 WinCC系統(tǒng)組件建立。 9) 交叉引用表 交叉引用表 (crossreference)負(fù)責(zé)搜索在畫面、函數(shù)、歸檔和消息中所使用的變量函數(shù)、 OLE 對象和 ActiveX 控件 [8]。 7) 文本庫 文本庫 (text library)編輯不同語言版本下的文本消息。 5) 報(bào)表編輯器 報(bào)表編輯器 (report designer)提供許多標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)表，也可以設(shè)計(jì)各種格式的報(bào)表，并可按照預(yù)定的時(shí)間進(jìn)行打印。 3) 報(bào)