【正文】 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(jī)上結(jié)合無疑是一個(gè)面向未來的概念。 7) 集成到 MES和 ERP中 :標(biāo)準(zhǔn)接口使得 SIMATIC WinCC成為在 TIA環(huán)境下的一個(gè)完整部件。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 4 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) WinCC 項(xiàng)目的建立 WinCC 項(xiàng)目管理器的介紹 WinCC 項(xiàng)目管理器代表最高層，所有的模塊都從這里啟動(dòng)，啟動(dòng) WinCC 時(shí)進(jìn)入WinCC 項(xiàng)目管理器窗口 [9]。 圖 WinCC 項(xiàng)目管理器 項(xiàng)目的設(shè)置 為了更有效地創(chuàng)建 WinCC 項(xiàng)目 ，應(yīng)對項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)給出一些初步的考慮。 由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備沒有聯(lián)網(wǎng)，故本項(xiàng)目創(chuàng)建為單用戶項(xiàng)目。且由于 WinCC 的漢化功能不是很完善，項(xiàng)目路徑中最好不要包含任何中文字符。 3) 項(xiàng)目名稱 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 一旦完成項(xiàng)目的創(chuàng)建，再對項(xiàng)目的名稱進(jìn)行修改就會(huì)涉及許多步驟。此外，所創(chuàng)建的項(xiàng)目還具有統(tǒng)一的畫面、函數(shù)和變量命名的約定等。 4) 設(shè)置運(yùn)行環(huán)境 在項(xiàng)目環(huán)境的計(jì)算機(jī)屬性一項(xiàng)中設(shè)置。其中運(yùn)行的控制模塊中圖形運(yùn)行是必需的，其他選項(xiàng)視實(shí)際情況而定。如果運(yùn)行環(huán)境參數(shù)的修改是在運(yùn)行狀態(tài)下完成的，必須先退出運(yùn)行狀態(tài)，再重新啟動(dòng)運(yùn) 行才有效。啟動(dòng)了文本庫運(yùn)行系統(tǒng)、全局腳本運(yùn)行系統(tǒng)、報(bào)警記錄運(yùn)行系統(tǒng)、變量記錄運(yùn)行系統(tǒng)和圖形運(yùn)行系統(tǒng)。 在本設(shè)計(jì)中，我們添加了 SIMATIC S7 Protecol 協(xié)議和 System 兩個(gè)協(xié)議。 添加驅(qū)動(dòng)程序的步驟如下 [10]: a) 在 WinCC 項(xiàng)目管理器的瀏覽窗口中，右擊“變量管理器”。 圖 添加 WinCC 通訊驅(qū)動(dòng)程序 單擊“打開”按鈕，將添加此驅(qū)動(dòng)程序到所組態(tài)的 WinCC 項(xiàng)目中。 本項(xiàng)目主要建立了三類變量： 外部變量、添加驅(qū)動(dòng)程序 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 內(nèi)部變量和系統(tǒng)變量 [6]。每一個(gè)外部變量都屬于特定的過程驅(qū)動(dòng)程序和通道單元，并屬于一個(gè)通道連接。外部變量的最大數(shù)目由 Power Tags 授權(quán)限制。 如圖 所示。內(nèi)部變量 沒有對應(yīng)的過程驅(qū)動(dòng)程序和通道單元，不需要建立相應(yīng)的通道連接。所組態(tài)的內(nèi)部變量的數(shù)據(jù)不受限制，也不需要授權(quán)。如 圖 所示。每個(gè)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(yùn)行系統(tǒng)的狀態(tài)。系統(tǒng)變量以“ ”開頭，以區(qū)別于其他變量。 該項(xiàng)目還創(chuàng)建了分別為“年”“月”“日”“時(shí)間”類型的系統(tǒng)變量，用于主界面上系統(tǒng)時(shí)間的顯示。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 內(nèi)部變量的建立 圖 系統(tǒng)變量的建立 圖形的編輯 組態(tài)編輯的內(nèi)容是整個(gè)監(jiān)控程序的核心。 這是建立項(xiàng)目中最重要的工作。 當(dāng)監(jiān)控程序運(yùn)行時(shí)，操作者就可以通過這些界面顯示的內(nèi)容武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 完成對生產(chǎn)過程的監(jiān)控?；緦ο髱炖镉?OLE 控件、按鈕、滾動(dòng)條、單選鈕、應(yīng)用窗口 (可以將記錄標(biāo)簽值的表格、曲線及報(bào)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。用戶還可以導(dǎo)入外部 圖形和文本數(shù)據(jù)。 圖形界面總述 本設(shè)計(jì)制作的圖形界面分為監(jiān)控界面和操作界面。監(jiān)控畫面分別顯示了系統(tǒng)的運(yùn)行工藝和各項(xiàng)系統(tǒng)參數(shù)，為操作員提供了直觀動(dòng)態(tài)的監(jiān)控效果。在各個(gè)監(jiān)控界面下方，都有導(dǎo)航按鈕，用以切換到需要監(jiān)控的界面，其設(shè)計(jì)方法是右鍵點(diǎn)擊按鈕，打開按鈕組態(tài)對話框，在單擊鼠標(biāo)改變畫面選項(xiàng)中選擇相應(yīng)的界面。在界面標(biāo)題兩側(cè)，還顯示了日期和 時(shí)間，方便操作員查看。 圖形界面介紹 登錄界面主要用于進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)和退出監(jiān)控系統(tǒng)。這個(gè)界面的內(nèi)容很簡單，主要由系統(tǒng)名稱文本和兩個(gè)按鈕組成。 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(diǎn)擊進(jìn)入系統(tǒng)以后 就進(jìn)入到這一個(gè)界面。我們還可以從這個(gè)圖上的泵操作界面對各個(gè)水泵進(jìn)行操作，來控制各個(gè)水泵的啟動(dòng)和停止。這種設(shè)計(jì)方法在下面的多個(gè)界面中都有使用，設(shè)計(jì)方法相同，因此在下面的介紹中將不再具體介紹。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 登錄界面 冷卻水界面是此系統(tǒng)的另外一個(gè)主要工藝流程界面，這上面顯示了排水泵站的冷卻水的工藝流程。另外，在冷卻水界面上還可以看出 冷卻水界面上的各個(gè)閥的狀態(tài)。冷卻水界面如圖 所示。在界面中，可以動(dòng)態(tài)的顯示勵(lì)磁柜的“合閘”“開閘”，是否工作和是否出現(xiàn)故障等信息。勵(lì)磁柜界面如圖 所示。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。 A、 B、 C 三相的武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 溫度用棒圖形式表示，并在棒圖上方設(shè)置報(bào)警溫度，一但溫度達(dá)到或超過報(bào)警溫度，系統(tǒng)就發(fā)出報(bào)警信息。 圖 變壓器界面 電機(jī)柜界面主要是顯示電機(jī)柜里面的系統(tǒng)參數(shù)，包括 4 個(gè)電機(jī)柜里面的線電壓線電流，定子溫度，軸承溫度等。在電機(jī)柜上方，還有操作按鈕。同樣在電機(jī)柜界面上也有“合閘”“分閘”“故障”“事故”的提示信息。 高壓室界面上顯示了互感器柜、高壓進(jìn)線柜、 10KV 變 400V 進(jìn)線柜、 6KV 變 400V 進(jìn)線柜、和直流屏柜等六個(gè)高壓柜里面的故障信息，主要有互感器柜熔斷器斷、互感器柜接地故障、互感器柜失壓、互感器柜故障、超溫 、跳閘、交變直故障、交變直事故、蓄電池故障、蓄電池事故等。一但發(fā)生故障，這些信息就會(huì)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(shí)做出處理。 圖 高壓室界面 雨量計(jì)界面主要顯示了當(dāng)前的下雨情況，并統(tǒng)計(jì)了本月和上一小時(shí)的下雨情況，包括大暴雨、暴雨、大雨、中雨、小雨的下雨次數(shù)，本月的降雨量，當(dāng)前降雨量、上月降雨量和上一小時(shí)降雨量等。點(diǎn)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。 日雨量界面的內(nèi)容的雨量計(jì)界面的內(nèi)容相似，區(qū)別主要是曲線圖顯示的是日雨量曲線，在界面上也可以通過點(diǎn)擊“小時(shí)雨量曲線”和“日降雨量曲線‘兩個(gè)按鈕切換到雨量計(jì)界面和月雨量界面查看小時(shí)降雨量曲線和月降雨量曲線。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 雨量計(jì)界面 泵操作界面是用于對泵進(jìn)行運(yùn)行方式選擇和啟動(dòng)和停止操作的界面，操作員可以選擇自動(dòng)運(yùn)行使電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制運(yùn)行狀態(tài)，也可以選擇手動(dòng)運(yùn)行來手動(dòng)操作。泵操作界面在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不是單獨(dú)出現(xiàn)的，它顯示在排水泵界面和電機(jī)柜界面上，在上述的這兩個(gè)界面中可以看到，這樣設(shè)計(jì)便于操作員直接面對工藝流程來對電機(jī)進(jìn)行操作。在項(xiàng)目被激活時(shí)，水 泵處于手動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)，操作員在此泵操作界面上來啟動(dòng)水泵并設(shè)置水泵的運(yùn)行方式。 圖 1泵操作界面 風(fēng)機(jī)操作界面共有 4 個(gè) ，分別和 4 臺風(fēng)機(jī)要對應(yīng)。在見機(jī)操作界面上，能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)進(jìn)行相關(guān)的操作。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖 1風(fēng)機(jī)操作界面 變化曲線圖通過對象選項(xiàng)板下的控件對象中的在線趨勢圖控件來設(shè)計(jì)?？梢詾榍€圖命名，設(shè)置數(shù)據(jù)源，為坐標(biāo)軸注釋，改變坐標(biāo)軸的標(biāo)尺，設(shè)置曲線顏色等等。 1勵(lì)磁柜曲線如圖 所示。過程值歸檔應(yīng)用到 WINCC 的變量記錄編輯器 （ Tag logging） 。 過程值歸檔的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下： a) 在變量記錄編輯器的歸檔向?qū)е袆?chuàng)建一個(gè)新的歸檔，添加要?dú)w檔的變量。 b) 設(shè)置新建歸檔的屬性。 c) 設(shè)置歸檔變量的屬性。 d) 組態(tài)顯示趨勢圖的控件。 e) 設(shè)置選擇 WinCC 在線趨勢控件的屬性。 圖 添加歸檔變量 f) 在 WinCC 資源管理器中激活變量記錄運(yùn)行系統(tǒng) (Tag Logging Runtime)[12]。報(bào)警應(yīng)用 WinCC 中的報(bào)警記錄編輯器 (Alarm Logging)及 WinCC 報(bào)警控件可以方便的實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)功能。 具體的報(bào)警設(shè)計(jì)步驟如下： a) 在報(bào)警記錄編輯器的系統(tǒng)向?qū)е薪⑺谕南K。包括設(shè)置消息名稱、消息長度等屬性。包括設(shè)置消息級別、消息類型、選擇需要報(bào)警的變量、錯(cuò)誤點(diǎn)與出錯(cuò)信息等，如圖 所示。選擇 WinCC 報(bào)警控件所示 ,并將其置于報(bào)警畫面中。包括設(shè)置系統(tǒng)塊編號、運(yùn)行時(shí)工具欄中所需按鈕以及消息文本及出錯(cuò)點(diǎn)等屬性。 圖 組態(tài)報(bào)警消息 用戶管理 為了實(shí)現(xiàn)安全管理的操作，本設(shè)計(jì)還進(jìn)行了用戶管理設(shè)置。 Wincc 的 User Administrator(用戶管理員 )編輯器用于組態(tài)當(dāng) 前 Wincc 項(xiàng)目中的用戶賬號和訪問權(quán)限。該編輯器有兩種損傷方式：組態(tài)方式和運(yùn)行方式。運(yùn)行方式?jīng)]有運(yùn)行的圖形界面，當(dāng) Wincc 應(yīng)用進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，它在背景運(yùn)行。本設(shè)計(jì)就通過用戶管理員編輯器來進(jìn)行用戶管理和權(quán)限級的設(shè)置。 設(shè)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(quán)。如圖 所示。這樣，管理員用戶就有退出權(quán)限了。授權(quán)的訪問權(quán)限將允許或禁止用戶 訪問。選擇此按鈕的屬性，在其他選項(xiàng)下，我們點(diǎn)擊授權(quán)，進(jìn)入授權(quán)對話框，我們選擇退出激活授權(quán)。 圖 用戶管理設(shè)置 與 PLC 的連接 WinCC 可以和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，完成與其它設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通訊。WinCC 要與網(wǎng)絡(luò)建立通訊連接，必須做以下工作：為 PLC 選擇與 WinCC 進(jìn)行通訊的合適的通訊模塊；為 WinCC 所在的站的 PC 機(jī)選擇 合適的通訊處理器；在 WinCC 項(xiàng)目上選擇通道單元 [13]。具體的實(shí)現(xiàn)步驟如下 [15]： (1) 安裝通訊處理器 CP5611 及其驅(qū)動(dòng)程序； (2) 在控制面板中打開“ PG/PC 接口”對話框，設(shè)置參數(shù)完成訪問點(diǎn)和通訊處理器之間的分配； (3) 完成通訊處理器的調(diào)試； (4) 在 WinCC 的變量管理器中添加驅(qū)動(dòng)程序“ SIMATIC S7 Protocol ” ； 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 (5) 在該驅(qū)動(dòng)程序中的 Profibus 選項(xiàng)中創(chuàng)建連接并設(shè)置參數(shù)； (6) 為 WinCC 中相應(yīng)的外部變量賦地址，如下圖 所示； 圖 為外部變量賦地址 (7) 利用 PG/PC 接口程序中的診斷功能進(jìn)行通道連接診斷，若診斷結(jié)果顯示“ OK”，則完成通訊。 運(yùn)行設(shè)置和激活 圖 運(yùn)行設(shè)置 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 在項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作完成以后，就要進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)置。點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)，右鍵單擊計(jì)算機(jī)名，選擇屬性，在屬性對話框中，在常規(guī)標(biāo)簽頁，我們可以 定義項(xiàng)目運(yùn)行的計(jì)算機(jī)名稱，在啟動(dòng)標(biāo)簽頁，我們可以選擇運(yùn)行時(shí)需要運(yùn)行的運(yùn)行系統(tǒng) ，本設(shè)計(jì)中我們選擇文本庫，變量記錄運(yùn)行系統(tǒng)，報(bào)警記錄。例如記事本等。本設(shè)計(jì)中我們將對話框中的 4 個(gè)Windows 熱鍵全部禁止。本設(shè)計(jì)中，我們已經(jīng)選擇登錄界面為啟動(dòng)畫面。 運(yùn)行設(shè)置完成以后，我們就完成了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，點(diǎn)擊激活按鈕，系統(tǒng)便可以激活運(yùn)行了。該系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)了報(bào)警記錄、變量歸檔、界面登陸與用戶管理等功能，形成了一個(gè)完整的自動(dòng)控制系統(tǒng) 。 利用 WinCC 作為上位機(jī)組態(tài)軟件開發(fā)的此排水泵站控制系統(tǒng)完成滿足泵站的各項(xiàng)工藝要求，并且具有界面友好、功能完善、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，為城市排水泵站的自動(dòng)監(jiān)控提供了一個(gè)很好的實(shí)例，為以后城市 的自動(dòng)監(jiān)控設(shè)計(jì)具有很高的參考價(jià)值。在線調(diào)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。 展望 隨著自動(dòng)化控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)外各企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)競爭實(shí)力，對其自動(dòng)化系統(tǒng)提出了更高的要求，通過改造并升級企業(yè)原有的自動(dòng)化系統(tǒng)，充分利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能來更好的 實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)管理的自動(dòng)化、信息化和一體化。 隨著工業(yè)自動(dòng)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。 相信在信息技術(shù)高速發(fā)展的二十一世紀(jì)，我國的工業(yè)自動(dòng)化程度會(huì)越來越高，工業(yè)的發(fā)展會(huì)越來越好！ 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 參考文獻(xiàn) 1 孟建軍 ,北京市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .北京工業(yè)大學(xué)碩士文 ,2021,1 2 劉浩江 ,哈爾濱市沿江污水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的研究 .哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論 文 ,2021,2～ 3 3 龐彥斌，李令琦 .現(xiàn)場總線和 DCS 的網(wǎng)絡(luò)集成 .測控技術(shù) .1999,(9):18～ 21 4 許勁松 ,陳瑋 ,林珊 .現(xiàn)場總線發(fā)展現(xiàn)狀 與趨勢 .PLCamp。Vasques,F.。Industrial Electronics,IEEE Transactions on,Volume:46 Issue:6,Dec 1999,29～ 30 15 王曉遠(yuǎn)，王碩，楊飛 .工業(yè)組態(tài)軟件 WinCC 在雨水泵站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].中國農(nóng)村水利水電 .2021,15(1):85～ 87 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 致 謝 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過 程中，我的導(dǎo)師章政老師自始至終都給了我親切的關(guān)懷和悉心的指導(dǎo)，并仔細(xì)審閱了全文，提出了寶貴的修改意見。章老師這半年來對我學(xué)習(xí)和研究的指導(dǎo)使我終生受