畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于WINCC的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)論文題目：基于wincc的泵站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院:信息科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè):自動(dòng)化學(xué) 號(hào):學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:日 期:2008-6-10摘 要武漢市的排水泵站共有七個(gè)，分布在市區(qū)的長江沿岸。它擔(dān)負(fù)著城市雨、污水排放的重要任務(wù)。每逢夏季到來，當(dāng)污水蓄水池的水位低于長江水位時(shí)，污水蓄水池里面的水就必須通過泵站排入長江。如果排水不及時(shí)，致使下水道堵塞和橋下積水過多，就會(huì)影響交通和環(huán)境，給城市居民的生活帶來諸多不便。隨著武漢市城市建設(shè)的迅速發(fā)展，通過構(gòu)建泵站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程無人自動(dòng)化已迫在眉睫。排水泵站自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，將大大提高排水泵站的自動(dòng)化控制水平，增加泵站運(yùn)行參數(shù)記錄的可

2、靠性，減輕值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并可對泵站機(jī)電設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。羅家路排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)由泵站控制系統(tǒng)、中心控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)組成。泵站控制系統(tǒng)采用了plc及相應(yīng)的模塊和通信設(shè)備。plc通過模板實(shí)現(xiàn)就地的數(shù)據(jù)采集和控制，同時(shí)將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)傳至中控系統(tǒng)，并接受中控指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。本文重點(diǎn)討論監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)界面的開發(fā)。其開發(fā)是利用的西門子產(chǎn)品wincc(windows control center，窗口控制中心)組態(tài)軟件，來實(shí)現(xiàn)plc與監(jiān)控機(jī)之間的通信及監(jiān)控機(jī)監(jiān)控畫面的制作。關(guān)鍵詞： 組態(tài)軟件， 排水泵站， 自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)， winccabstractthere are seven mun

3、icipal drainage pumping stations in wuhan,which are distributed in the edge of the yangtse river,undertaking the task of municipal rainwater and wastewater. in the summer,which is a rainy season,the water level of the impounding reservoir is higher than the yangtse river,so we must pump the water wi

4、th the municipal drainage pumping stations.if it isnt pumped on time,it will result in delay of dealing with emergencies,serious hydrocele below traffic bridges and a lot of inconvenience of living and traffic.with the rapid development of city construction,the scale of the municipal drainage pumpin

5、g station is increasing gradually.so the automatization of the whole control process through establishing the supervisory network of the drainage pump station is becoming more and more urgent.the modified project of luojialu drainage pumping station is to substitute the manual control system to auto

6、mation system. the research and application of the pumping station automatic monitor system will improve the degree of the control system,increase the reliability of the operation,decrease the intensity of the personal on duty and monitor the equipment status in real-time. luojialu drainage pumping

7、station automatic monitor system is composed of pumping station control system,central control system and communication system.the plc and relative modules collects the sample data and controls the equipments,and transmit the information to the central control system which implements remote control

8、sends the control order to the pumping control system.the concern of this paper is discuss the development of the supervisory interface with simatic wincc,which implenments the communication between the plc and the supervisory computer and the supervisory interface.key words: configuration software，

9、 drained pumping station， automatic monitor system， wincc目 錄1 緒論11.1 泵站簡介11.1.1 泵站在城市排水中的作用11.1.2 羅家路排水泵站簡介11.1.3 泵站的特點(diǎn)11.2 研究泵站監(jiān)控系統(tǒng)的意義21.3 泵站監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢21.3.1 早期的監(jiān)控系統(tǒng)21.3.2 集散控制系統(tǒng)31.3.3 基于現(xiàn)場總線技術(shù)的plc網(wǎng)絡(luò)31.4 本文研究內(nèi)容和重點(diǎn)42 泵站控制系統(tǒng)概述52.1 控制工藝和功能52.1.1 泵站主控工藝52.1.2 泵站監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求52.2 監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)62.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

10、62.1.2 泵站監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案73 計(jì)算機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件83.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件介紹83.1.1 組態(tài)軟件的組成83.1.2 組態(tài)軟件的功能83.2 組態(tài)軟件的選擇93.2.1 國內(nèi)外流行的組態(tài)軟件93.2.2 組態(tài)軟件的選擇103.2.3 wincc組態(tài)軟件簡要介紹103.2.4 wincc的系統(tǒng)構(gòu)成103.2.5 wincc的性能特點(diǎn)114 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)134.1 wincc項(xiàng)目的建立134.1.1 wincc項(xiàng)目管理器的介紹134.1.2 項(xiàng)目的設(shè)置134.2 為項(xiàng)目添加驅(qū)動(dòng)程序144.3 變量管理144.4 圖形的編輯164.4.1 圖形界面總述174.4.2 圖形界面介紹1

11、74.5 過程值歸檔及報(bào)警記錄234.5.1 過程值歸檔234.5.2 報(bào)警的記錄和顯示244.6 用戶管理254.7 與plc的連接264.8 運(yùn)行設(shè)置和激活275 結(jié)束語295.1 總結(jié)295.2 展望29參考文獻(xiàn)30致 謝311 緒論1.1 泵站簡介1.1.1 泵站在城市排水中的作用泵站建設(shè)在我國已有近40年的歷史，其功能日趨完善。供水、灌溉、城市防澇、防洪等各用途的泵站，在各行各業(yè)中正起著越來越重要的作用。按照泵站的各種作用，泵站可以分為供水泵站，排水泵站，調(diào)水泵站等。其中排水泵站有城市防洪的作用，所以在我國各大城市均有排水泵站的身影。武漢市的排水泵站共有七個(gè)，分布在市區(qū)的長江沿岸，其

12、主要作用是排放城市的污水。在冬季，污水蓄水池的水位高于長江水位，因此污水池里面的水可以直接排入長江，而當(dāng)夏季到來時(shí)，一旦污水蓄水池的水位低于長江水位，污水蓄水池里面的水就需要通過泵站排入長江。如果排水不及時(shí)，致使下水道堵塞和橋下積水過多，就會(huì)影響交通和環(huán)境，給城市居民的生活帶來諸多不便1。隨著武漢市城市建設(shè)的迅速發(fā)展，市政污水泵站的規(guī)模在不斷地?cái)U(kuò)大，排水泵站的作用也越來越重要。1.1.2 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(fù)責(zé)青山區(qū)周圍的污水排放。和大部分泵站一樣，羅家路排水泵站主要以下幾個(gè)部分組成：l 出水閘門：此閘門主要是在冬季時(shí)用于自動(dòng)排放集

13、水渠里面的水，此閘門位于排水泵站的右側(cè)，當(dāng)夏季到來時(shí)，此閘門關(guān)閉。l 蓄水池：當(dāng)夏季到來時(shí)，出水閘門關(guān)閉，水聚集在蓄水池里，通過泵站抽出 。l 供電區(qū)：為了保證泵站的可靠工作，泵站供電直接通過高壓輸電線提供，其進(jìn)線是10kv高壓，通過幾級(jí)變壓，得到電機(jī)的額定電壓和220v的低壓生活用電電壓。l 水泵房：羅家路排水泵站安裝了4臺(tái)6kw的軸流水泵。其水泵的電機(jī)是用的同步電動(dòng)機(jī)，之所以使用同步電動(dòng)機(jī)是因?yàn)榇蠊β释诫妱?dòng)機(jī)功率因數(shù)高，在運(yùn)行時(shí)，不僅不會(huì)使系統(tǒng)的功率因數(shù)降低，反而會(huì)改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，另外，同步電動(dòng)機(jī)的體積一般也比異步電動(dòng)機(jī)的要小。l 控制柜房：控制柜房內(nèi)裝有進(jìn)線柜，泵開關(guān)柜，勵(lì)磁柜，電

14、壓互感器柜，plc柜，電源柜等。泵站的控制和監(jiān)控設(shè)備主要安裝于控制柜房內(nèi)。l 冷卻水池：此水池里面的水是干凈水，主要用于冷卻電機(jī)，并且水通過循環(huán)管道循環(huán)使用。1.1.3 泵站的特點(diǎn) 此泵站以前的控制系統(tǒng)是用的老的單級(jí)繼電器控制，其自動(dòng)化監(jiān)控程度低，泵站管理全部是手工操作，運(yùn)行數(shù)據(jù)全部由人工記錄，人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，耗電量大，而且運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集缺乏科學(xué)性，系統(tǒng)不易檢修。泵站的這些缺點(diǎn)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前城市市政建設(shè)高速發(fā)展的需要。通過構(gòu)建泵站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程無人自動(dòng)化已迫在眉睫。1.2 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(nèi)的各個(gè)沿江地區(qū)和城市都受到了很

15、大破壞。在抗洪時(shí)各個(gè)排水泵站的作用顯得格外重要，因此，為了提高城市的防洪排澇能力，武漢市政府決定對各大泵站進(jìn)行自動(dòng)化改造。其改造后的系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、過程控制于一身，能夠完成工藝流程控制、顯示、操作狀態(tài)監(jiān)視、過程數(shù)據(jù)的監(jiān)測、存儲(chǔ)、報(bào)表打印等功能，該系統(tǒng)的研究的開發(fā)個(gè)有很大的意義。1.提高泵站運(yùn)行的可靠性。泵站實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控后，首先通過各種監(jiān)測裝置能夠快速準(zhǔn)確和及時(shí)的進(jìn)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(wù)器里。一旦出現(xiàn)異常狀態(tài)，系統(tǒng)就能夠發(fā)出報(bào)警信息，而且能夠迅速把信息傳遞給現(xiàn)場工作人員，及時(shí)做出處理。系統(tǒng)還能對事故過程進(jìn)行歷史記錄和整理，防止下一次事故的發(fā)生，可使設(shè)備避免遭受更嚴(yán)重的損壞，從

16、而提高了泵站運(yùn)行的可靠性。2.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使水泵合理運(yùn)行從而節(jié)省了電能。泵站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控運(yùn)行后，在排水泵站的運(yùn)行過程中，計(jì)算機(jī)通過檢測泵站蓄水池的水位控制調(diào)節(jié)泵機(jī)開停，使水泵效率提高，從而達(dá)到節(jié)省電能的目的。3.提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。泵站的很多工作都是由自動(dòng)裝置按一定的程序自動(dòng)完成的，因此減少了人員直接參與操作、控制、監(jiān)視、檢查設(shè)備和記錄等的工作量，改善了工作條件，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了運(yùn)行管理水平。同時(shí)可減少運(yùn)行人員，實(shí)現(xiàn)少人甚至無人值班，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了運(yùn)行費(fèi)用和成本。此外，運(yùn)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(jiǎng)。4.開發(fā)后的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)能及時(shí)準(zhǔn)確的采集數(shù)

17、據(jù)并保存，為泵站的建設(shè)和管理提供了可靠有力的科學(xué)證據(jù)，為摸索城市排水規(guī)律，提高管理水平提供了方便條件。這對城市的防洪排澇有很大的幫助。1.3 泵站監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢縱觀控制系統(tǒng)的發(fā)展過程，任何一種新的控制系統(tǒng)的出現(xiàn)都是針對舊的控制系統(tǒng)存在的缺陷而給出的解決方案，并在用戶需求和市場競爭等外部因素的推動(dòng)下占主導(dǎo)地位。1.3.1 早期的監(jiān)控系統(tǒng) 早期國內(nèi)大部分泵站的監(jiān)控和管理還處于相當(dāng)落后的狀況，與國外相比具有很大的差距。在電氣控制上，自動(dòng)化監(jiān)控程度低，大部分的泵站僅有單級(jí)的常規(guī)控制。在管理水平上，大部分泵站的管理記錄和統(tǒng)計(jì)都是手工操作。因此泵站的控制和管理沒有形成區(qū)域化的網(wǎng)絡(luò)。早期泵站自動(dòng)化

18、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(hào)，例如0.02-0.1mpa的氣壓信號(hào)，4-20ma的直流電流信號(hào)，1-5v直流電壓信號(hào)等，送往集中監(jiān)控室。操作人員可以坐在監(jiān)控室內(nèi)觀察生產(chǎn)流程各處的狀態(tài)，可以把各單元儀表的信號(hào)按需要組成復(fù)雜控制系統(tǒng)。由于模擬信號(hào)的傳遞需要一對一的物理連接，信號(hào)變換緩慢，抗干擾能力差，因此經(jīng)常出現(xiàn)事故。武漢市羅家路排水泵站當(dāng)前的監(jiān)控系統(tǒng)還是這種比較老的系統(tǒng)，因此存在很多缺點(diǎn)，這也是對其進(jìn)行改造的主要原因。1.3.2 集散控制系統(tǒng) 目前國內(nèi)外比較先進(jìn)的泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)大多為集散控制系統(tǒng)dcs（distributed control

19、system）2。20世紀(jì)70年代初隨著單片機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展，出現(xiàn)了dcs系統(tǒng)，它是以集中管理、分散控制為核心思想。在集散控制系統(tǒng)中管理于控制相分離，上位機(jī)用于集中監(jiān)視管理功能，多臺(tái)下位機(jī)下放分散到現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)分布式控制功能，上下位機(jī)之間以控制網(wǎng)絡(luò)互連以實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳遞克服了集中數(shù)字控制系統(tǒng)對控制器的處理能力和可靠性要求高的缺點(diǎn)。這種監(jiān)控系統(tǒng)在當(dāng)時(shí)具有一定的先進(jìn)性，但是還存在很多問題。它是建立在計(jì)算機(jī)通信協(xié)議基礎(chǔ)之上的，無法延伸到現(xiàn)場智能設(shè)備，而且cds多為數(shù)模混合系統(tǒng)，滿足不了數(shù)據(jù)通信全數(shù)字化的要求。同時(shí)它采用了獨(dú)家封閉式的通信協(xié)議，為一些開發(fā)商所志有，給用戶系統(tǒng)集成和應(yīng)用帶來許多問題。dc

20、s系統(tǒng)有以下主要缺點(diǎn)：1. 接線復(fù)雜，可維護(hù)性差。由于現(xiàn)場設(shè)備相對分散，而所有的信號(hào)都要連接到工控機(jī)上，這導(dǎo)致施工不便，產(chǎn)生故障后不易查找與排除。2. 精度差。由于線路上傳輸?shù)氖?-20ma的模擬信號(hào)，容易受到工業(yè)現(xiàn)場的干擾，造成精度的損失。3. 可靠性不好。所有的測量功能與采集功能均在工控機(jī)上，工控機(jī)負(fù)擔(dān)很重。一旦工控機(jī)發(fā)生故障，整個(gè)系統(tǒng)將失去控制。4. 系統(tǒng)不易擴(kuò)展。1.3.3 基于現(xiàn)場總線技術(shù)的plc網(wǎng)絡(luò)20世紀(jì)80年代后期，人們在dcs的基礎(chǔ)上開始開發(fā)一種適用于工業(yè)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并實(shí)現(xiàn)傳感器、控制器層的通信，這就是現(xiàn)場總線3。由于從根本上解決了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的自身可靠性問題，

21、現(xiàn)場總線技術(shù)在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛了國際電工委員會(huì)iec61158對現(xiàn)場總線(fieldbus)的定義是:安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。第2版(ed2.0) iec61158-2用于工業(yè)控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)一第2部分:物理層規(guī)范(physical layer specification)與服務(wù)定義(server definition)又進(jìn)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(shè)備，如變送器(transducers )、執(zhí)行器(actuators)和本地控制器(local controllers)之

22、in的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。對現(xiàn)場總線概念的理解和解釋還存在一些不同的表述。例如，現(xiàn)場總線一般是指“一種用于連接現(xiàn)場設(shè)備，如傳感器(sensors)、執(zhí)行器及像plc、調(diào)節(jié)器(regulators)、驅(qū)動(dòng)控制器等現(xiàn)場控制器網(wǎng)絡(luò).現(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機(jī)化測量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式，數(shù)字化、多點(diǎn)能信的底層控制網(wǎng)絡(luò)；現(xiàn)場總線是一種串行的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信鏈路，它溝通了生產(chǎn)過程領(lǐng)域的基本控制設(shè)備（現(xiàn)場設(shè)備）之間以及更高層次自動(dòng)控制領(lǐng)域的自動(dòng)化控制設(shè)備（車間級(jí)設(shè)備）之間的聯(lián)系；現(xiàn)場總線是連接控制系統(tǒng)中現(xiàn)場裝置的雙向數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò);現(xiàn)場總線是用于過程自動(dòng)

23、化和制造自動(dòng)化(最底層)的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表互連的現(xiàn)場數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成;現(xiàn)場總線是從控制室聯(lián)結(jié)到現(xiàn)場設(shè)備的雙向全數(shù)字通信總線在自動(dòng)化領(lǐng)域，“現(xiàn)場總線”一詞是指安裝在現(xiàn)場的計(jì)算機(jī)、控制器以及生產(chǎn)設(shè)備等連接構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線是當(dāng)今3c技術(shù)即通信(communication)技術(shù)、計(jì)算機(jī)(computer)技術(shù)、控制(control)技術(shù)發(fā)展的結(jié)合點(diǎn)，是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展在控制領(lǐng)域的體現(xiàn)及其發(fā)展到現(xiàn)場的結(jié)果?，F(xiàn)場總線是自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，將對傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化帶來革命，從而開創(chuàng)自動(dòng)化的新紀(jì)元。它必將逐步取代傳統(tǒng)的獨(dú)立控制系統(tǒng)，集中采集控制系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)，成為本世紀(jì)

24、自動(dòng)控制系統(tǒng)的主流?，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(yīng)性等特點(diǎn)4，這些特點(diǎn)決定和派生出了一系列優(yōu)點(diǎn):1. 線和連接附件大量減少。2. 表和輸入/輸出轉(zhuǎn)換器(卡件)大量減少。3. 設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試費(fèi)用大大降低。4 維護(hù)開銷大幅度下降。5. 提高了系統(tǒng)可靠性。6. 提高了系統(tǒng)測量與控制的精度。7. 系統(tǒng)具有優(yōu)異的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。8. 現(xiàn)場設(shè)備更換和系統(tǒng)擴(kuò)展更為方便。1.4 本文研究內(nèi)容和重點(diǎn)本文在參考大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合武漢市羅家路排水泵站的自動(dòng)化改造項(xiàng)目，對泵站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究，其主要研究內(nèi)容是利用西門子的人機(jī)界面hmi軟件wincc對系統(tǒng)上位機(jī)

25、的設(shè)計(jì)研究。全文共分5章。第一章對泵站進(jìn)行了簡單的介紹，并對泵站監(jiān)控系統(tǒng)研究的意義進(jìn)行了闡述，然后對泵站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析說明。第二章主要對系統(tǒng)的工藝要求進(jìn)行了說明，基本明確了系統(tǒng)的研究方法。第三章先對組態(tài)軟件的基本知識(shí)做了介紹，并在常見的組態(tài)軟件中選擇了本設(shè)計(jì)使用的組態(tài)軟件。然后對本設(shè)計(jì)選擇的組態(tài)軟件wincc做了簡單的介紹。第四章是本章的重點(diǎn)。在本章中，對監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程和步驟做了詳細(xì)的介紹和說明，并對重要的圖形界面分別做了說明。第五章是本文的結(jié)束語，主要對本設(shè)計(jì)做了一個(gè)簡單的總結(jié)，并對泵站監(jiān)控系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)的未來做了展望。2 泵站控制系統(tǒng)概述2.1 控制工藝和

26、功能2.1.1 泵站主控工藝 污水進(jìn)入泵站后的工藝流程如下：泵站進(jìn)水渠泵站集水池提升泵房出水渠長江。根據(jù)沿江排水泵站的具體工藝要求，可以確定監(jiān)控工藝。設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)可以通過各種傳感設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測集水池水位，根據(jù)水位的高低來自動(dòng)控制泵機(jī)的啟停，從而使集水池的水位保持在一個(gè)合適的位置。在泵站工作過程中，系統(tǒng)要能夠通過與plc的通訊自動(dòng)采集和記錄泵站工作過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，包括泵站電機(jī)的啟停工作狀態(tài)，泵站各個(gè)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。在水位超出設(shè)備設(shè)定范圍時(shí)，或者系統(tǒng)的其它設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)報(bào)警。設(shè)計(jì)要求電機(jī)的工作方式可以在自動(dòng)方式和手動(dòng)方式中進(jìn)行選擇。2.1

27、.2 泵站監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求 泵站的監(jiān)控系統(tǒng)是在泵站控制室內(nèi)的控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)對泵站設(shè)備的監(jiān)測、控制功能，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視泵站狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)、接收故障報(bào)警信息、通過智能終端設(shè)備下達(dá)控制信號(hào)，并具有分級(jí)報(bào)警功能、操作權(quán)限管理功能、報(bào)表統(tǒng)計(jì)和打印功能等。(1) 狀態(tài)采集功能:能動(dòng)態(tài)采集下列信號(hào):電機(jī)有功功率；電機(jī)無功功率；電機(jī)電壓；電機(jī)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。(2) 狀態(tài)數(shù)據(jù)的處理與分析能對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ);能對監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行趨勢分析; 能對監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行趨勢預(yù)報(bào):能對監(jiān)控參數(shù)的異常狀態(tài)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。(3) 報(bào)警功能對監(jiān)控參數(shù)能實(shí)施報(bào)警功能，能進(jìn)行記錄(包括發(fā)生時(shí)間、監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)，相

28、關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)等)，自動(dòng)生成異常狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。(4) 主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)顯示工藝流程的動(dòng)態(tài)顯示;主要參數(shù)的歷史曲線及趨勢顯示;相關(guān)參數(shù)的歷史曲線及趨勢顯示;歷史數(shù)據(jù)及特種一記錄顯示。(5) 存儲(chǔ)功能各種監(jiān)控參數(shù)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ);各種監(jiān)控參數(shù)的異常動(dòng)態(tài)存儲(chǔ);控制行為的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)。(6) 查詢功能各種監(jiān)控參數(shù)的歷史數(shù)據(jù);各種監(jiān)控參數(shù)的曲線及趨勢;異常狀態(tài)查詢;控制行為查詢。(7) 報(bào)表及打印功能各種監(jiān)控參數(shù)的報(bào)表自動(dòng)生成;各種監(jiān)控參數(shù)的的指定區(qū)段數(shù)據(jù)打印:各種監(jiān)控參數(shù)的報(bào)表打印;異常狀態(tài)及控制行為的報(bào)表打印。2.2 監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)重大，根據(jù)其任務(wù)及系統(tǒng)要求，

29、監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該具備以下幾個(gè)特點(diǎn)5：1、運(yùn)行上的可靠性。這是最基本也是最重要的要求。由于計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境一般都相對惡劣，而且計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)往往負(fù)擔(dān)著重要的任務(wù)，它一旦出現(xiàn)故障，將造成整個(gè)被監(jiān)控過程的混亂，引起嚴(yán)重的后果，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失和對人們生活帶來的不便往往遠(yuǎn)非計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)本身的造價(jià)所能比擬的。對計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)來說，特別對于泵站，可靠性是最重要的。計(jì)算機(jī)要能長期連續(xù)工作，要有較強(qiáng)的抗干擾能力和自檢、自恢復(fù)功能。為了提高可靠性，要從硬件和軟件兩方面采取措施。在硬件方面，微機(jī)要選擇較高的配置和可靠性較高的操作系統(tǒng)，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化的功能模塊，尤其對接口的可靠性要給予特別

30、的重視。軟件方面，也要有一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)，按模塊化的要求設(shè)計(jì)程序，在可靠性要求特別高的場合，可采用雙機(jī)或雙重化系統(tǒng)。2、技術(shù)上的先進(jìn)性。計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制是一個(gè)綜合性、交叉性強(qiáng)的技術(shù)領(lǐng)域，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、信息處理和通信、檢測技術(shù)以及生產(chǎn)過程和管理方面的知識(shí)，其技術(shù)先進(jìn)性概括來說體現(xiàn)在硬件設(shè)備、軟件平臺(tái)和工具、信息處理和控制策略這三個(gè)方面。計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)原則應(yīng)當(dāng)是不盲目追求新技術(shù)，而在技術(shù)成熟的前提下盡量采用先進(jìn)的技術(shù)。一方而，先進(jìn)的技術(shù)可以獲得更好的監(jiān)測控制效果，從而可能獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，因此在保證可靠性和經(jīng)濟(jì)上允許的前提下，應(yīng)盡可能采用先進(jìn)的技術(shù);第二，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展

31、十分迅速，硬件和軟件更新?lián)Q代的周期越來越短，采用先進(jìn)的技術(shù)意味著延長系統(tǒng)的生命期限:第三，計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)大多作為整套生產(chǎn)設(shè)備的一部分出現(xiàn)，而高技術(shù)含量往往又體現(xiàn)在控制系統(tǒng)上，先進(jìn)技術(shù)的采用可以大大提高整套設(shè)備的附加值，帶來客觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。3、使用上的方便性這包括三方面的含義:其一，是操作上方便。盡可能降低對操作人員的專業(yè)技術(shù)知識(shí)的要求，使他們在較短的時(shí)間內(nèi)或通過說明書能掌握和熟悉操作使用。操作的內(nèi)容盡可能簡單明了，操作的順序清晰簡明，便于記憶。其二，是排錯(cuò)上方便.硬件的排列和安裝合理，配有明顯的指示或信號(hào)顯示，并配有查錯(cuò)、診斷、故障報(bào)警程序，在故障出現(xiàn)時(shí)能及時(shí)對它定位并排除。其三，是

32、維護(hù)上方便。應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)零部件，便于硬件的更換。4、實(shí)時(shí)性。計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對各種信息的采集和處理要滿足實(shí)時(shí)性的要求，對現(xiàn)場各種狀態(tài)變化要及時(shí)響應(yīng)。為了滿足實(shí)時(shí)性的要求，計(jì)算機(jī)必須有足夠高的時(shí)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。5、良好的適應(yīng)性和可移植性。微機(jī)要能適應(yīng)各種運(yùn)行情況，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行情況發(fā)生變化時(shí)，要求通過簡單的操作或改變某些標(biāo)志和參數(shù)值就能適應(yīng)。同時(shí)，一個(gè)成熟的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不僅在所采用泵站能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控并體現(xiàn)良好的工作特性，在做少量的軟、硬件修改后，就能適用于其它的泵站，這將給設(shè)計(jì)者和用戶帶來很大的方便，節(jié)約資金縮短投運(yùn)周期。6、可擴(kuò)充性。一個(gè)泵站監(jiān)

33、控系統(tǒng)的功能隨著泵站本身可能的分期裝機(jī)發(fā)展及排水系統(tǒng)的發(fā)展勢必要有一些改進(jìn)的提高，這就要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能盡可能的進(jìn)行功能擴(kuò)充。因此，系統(tǒng)應(yīng)具有良好的開放性能，硬件配置要留有擴(kuò)充的余地;軟件要便于修改和增刪，具有通用性。7、靈活方便的人機(jī)聯(lián)系功能。泵站是在運(yùn)行人員的監(jiān)護(hù)下工作的監(jiān)控系統(tǒng)必須隨時(shí)向運(yùn)行人員提供反映設(shè)備運(yùn)行工控的信息，同時(shí)又能隨時(shí)接受運(yùn)行人員的各種命令。一個(gè)好的監(jiān)控系統(tǒng)必須具備靈活方便的人機(jī)聯(lián)系功能，面向?qū)ο蟮娜藱C(jī)接口，操作維護(hù)也應(yīng)簡單易行。2.1.2 泵站監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案如前所述，泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要由早期的單級(jí)繼電器控制系統(tǒng)、集散型控制系統(tǒng)和基于現(xiàn)場總線技術(shù)的plc網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

34、，根據(jù)羅家路泵站的工藝特點(diǎn)和要求，羅家路泵站的自動(dòng)化改造采用基于現(xiàn)場總線技術(shù)的plc網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。結(jié)合設(shè)計(jì)要求和特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)將選用優(yōu)秀的組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的下列功能（這也是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)）：(1) 泵站工作過程的動(dòng)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(bào)警；(4)變量歸檔功能；(5)建立和plc的連接并模擬運(yùn)行。3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件3.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件介紹 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)使用最常見的windows xp系統(tǒng)，這里不再多做介紹。下面主要介紹計(jì)算機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件。3.1.1 組態(tài)軟件的組成組態(tài)軟

35、件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，他們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境。使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快捷構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件通常由圖形組態(tài)軟件，數(shù)據(jù)變量管理組件，設(shè)備管理組件，系統(tǒng)設(shè)置組件與其他組件構(gòu)成。不同的組態(tài)軟件各種組件的表現(xiàn)形式不同，但其基本功能作用是相同的。1、圖形組態(tài)組件圖形組態(tài)組件也稱為畫面開發(fā)系統(tǒng)，借助畫面開發(fā)系統(tǒng)，可以完成工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)過程的各種工藝過程人機(jī)界面的圖形組態(tài)。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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是組態(tài)軟件中更為重要的一個(gè)組件。借助畫面開發(fā)系統(tǒng)，可以完成工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)的過程的

36、各種工藝過程人機(jī)界面的組態(tài)圖形。3、設(shè)備管理組件設(shè)備管理組件完成組態(tài)軟件與相關(guān)下層控制設(shè)備的通信組態(tài)設(shè)備，如與plc，智能儀表，各種數(shù)據(jù)采集板卡的連接等。設(shè)備管理組件同樣是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分。4、系統(tǒng)設(shè)置組件系統(tǒng)設(shè)置組件通常完成系統(tǒng)運(yùn)行過程中的相關(guān)設(shè)置，如系統(tǒng)啟動(dòng)畫面設(shè)置，用戶設(shè)置，密碼設(shè)置等功能。5、其他組件其他組件包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，第三方接口程序設(shè)計(jì)等，不同的組態(tài)軟件有著不同的特殊配置。3.1.2 組態(tài)軟件的功能常見的組態(tài)軟件一般都有以下基本功能：1、數(shù)據(jù)采集功能大多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集程序，用戶可以進(jìn)行應(yīng)用配置。相關(guān)驅(qū)動(dòng)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“

37、接口規(guī)范”編寫。2、腳本語言編寫功能腳本語言是擴(kuò)充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段。大多數(shù)組態(tài)軟件提供了腳本語言的支持。具體的實(shí)現(xiàn)方式可分為三種：一是內(nèi)置的類c/basic語言：二是采用微軟公司的vb的編程語言：三是有少數(shù)組態(tài)軟件采用面向?qū)ο蟮哪_本語言。3、組態(tài)環(huán)境的擴(kuò)展功能擴(kuò)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(nèi)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)。增加功能最常用的是activex組件的應(yīng)用，目前部分組態(tài)軟件能提供完備的activex組件引入功能，并實(shí)現(xiàn)引入對象在腳本語言中訪問。4、組態(tài)軟件的開放性功能隨著管理信息系統(tǒng)和計(jì)

38、算機(jī)集成制造系統(tǒng)的普及，生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。在生產(chǎn)制造過程中，需要現(xiàn)場的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行流程分析和過程控制，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)流程的調(diào)整和優(yōu)化?，F(xiàn)有的組態(tài)軟件對大部分這些方面需求還只能以報(bào)表的形式提供，或者通過開放式數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到外部數(shù)據(jù)庫，以供其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的調(diào)用。可以預(yù)見，組態(tài)軟件與管理信息系統(tǒng)或領(lǐng)導(dǎo)信息的集成必將更加緊密，并很可能以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與決策功能的模塊形式在組態(tài)軟件中出現(xiàn)。5、對internet的支持功能現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)已經(jīng)趨于國際化，分布式的生產(chǎn)方式。internet將是實(shí)現(xiàn)分布式生產(chǎn)的基礎(chǔ)。組態(tài)軟件能否從原有的局域網(wǎng)運(yùn)行方式跨越到支持interne

39、t，是擺在所有組態(tài)軟件開發(fā)商面前的一個(gè)重要課題。6、組態(tài)軟件的控制功能伴隨著以工業(yè)pc為核心的自動(dòng)控制技術(shù)的日趨完善和工程技術(shù)人員使用組態(tài)軟件水平的不斷提高，用戶對組態(tài)軟件的要求已不像過去那樣主要側(cè)重于畫面，而是要考慮一些是指性的應(yīng)用功能，如軟plc功能，先進(jìn)性過程控制策略等。3.2 組態(tài)軟件的選擇3.2.1 國內(nèi)外流行的組態(tài)軟件 當(dāng)今國內(nèi)外流行的組態(tài)軟件主要有以下幾種：1 intouch組態(tài)軟件 在20世紀(jì)80年代末初，基于window3.1的intouch組他軟件給工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)帶來了升級(jí)，intouch組態(tài)軟件提供了豐富的圖庫，早期的intouch組態(tài)軟件采用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換方式與驅(qū)動(dòng)程

40、序通信，性能較差，最新的intouch7.0版已經(jīng)完全基于32位的windows平臺(tái)，并且提供了opc支持，2.fix組態(tài)軟件 美國intellution公司一fix組態(tài)軟件起家，1995年被愛默生集團(tuán)收購，成為愛默生集團(tuán)的全資子公司， fix6.x軟件提供工控人員熟悉的概念和操作界面，并提供完備的驅(qū)動(dòng)程序。3.citech組態(tài)軟件 cit公司的citech組態(tài)軟件具有簡潔的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序員，而不是工控用戶。citech的組態(tài)軟件腳本語言并非是面向?qū)ο蟮?，而是類似于c語言。4. wincc組態(tài)軟件 德國西門子的wincc組態(tài)軟件也是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，西門子公司提供

41、類c語言的腳本，包括一個(gè)調(diào)試環(huán)境。wincc組態(tài)軟件內(nèi)嵌opc支持，并可對分布式系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。5.組態(tài)王 組態(tài)王軟件是國家第一家較有影響力的組態(tài)軟件開發(fā)公司產(chǎn)品。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(guān)鍵字的腳本語言支持。組態(tài)軟件也提供多種硬件驅(qū)動(dòng)程序。3.2.2 組態(tài)軟件的選擇西門子公司(siemens)的工業(yè)組態(tài)軟件wincc(windows control center)為開發(fā)適合現(xiàn)代化控制要求的系統(tǒng)提供了一個(gè)方便可靠、開放性好、功能強(qiáng)大的軟件平臺(tái)。wincc是采用了最新的32位技術(shù)的過程監(jiān)控的軟件，具有良好的開放性和靈活性。無論是單用戶系統(tǒng)，還是多用戶系統(tǒng)，wincc

42、均是較好的選擇。wincc監(jiān)控軟件提供了友好的操作界面，用戶可根據(jù)需要形成操作畫面、監(jiān)控畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時(shí)趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報(bào)表等，因而在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用6?；趙incc的以上優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇wincc組態(tài)軟件來完成。3.2.3 wincc組態(tài)軟件簡要介紹工業(yè)組態(tài)軟件simatic wincc是德國西門子公司和微軟共同開發(fā)的軟件系統(tǒng)，是世界上第一個(gè)集成的人機(jī)界面(hmi)軟件系統(tǒng)，是結(jié)合西門子在過程自動(dòng)化領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)和微機(jī)軟件強(qiáng)大功能的產(chǎn)物6。它真實(shí)地將工廠控制軟件集成到過程自動(dòng)化中。wincc將windows nt應(yīng)用程序的現(xiàn)代體系結(jié)構(gòu)和使用方便的圖形設(shè)計(jì)程序集合在一

43、起，可以很方便地生成人機(jī)界面，建立完整的過程監(jiān)控解決方案。各系統(tǒng)集成商還可以用wincc作為其系統(tǒng)的擴(kuò)展基礎(chǔ)，通過開放接口開發(fā)自己的應(yīng)用軟件。wincc v6.0采用標(biāo)準(zhǔn)microsoft sql server 2000(wincc v6.0以前版本采用sybase)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歸檔，同時(shí)具有web瀏覽器功能，可使經(jīng)理、廠長在辦公室內(nèi)看到生產(chǎn)流程的動(dòng)態(tài)畫面，從而更好地調(diào)度指揮生產(chǎn)，是工業(yè)企業(yè)中mes和erp系統(tǒng)首選的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)軟件。3.2.4 wincc的系統(tǒng)構(gòu)成wincc基本系統(tǒng)是很多應(yīng)用程序的核心，它包含以下九大部件7：1) 變量管理器變量管理器(tag management

44、)管理wincc中所使用的外部變量、內(nèi)部變量和通訊驅(qū)動(dòng)程序。2) 圖形編輯器圖形編輯器(graphics designer)用于設(shè)計(jì)各種圖形畫面并使其動(dòng)態(tài)化。在wincc的圖形編輯器中用戶將在組態(tài)模式中用各種工具和對象生成圖形畫面，可以用包含在對象和樣式選項(xiàng)板中的眾多的圖形對象來創(chuàng)建過程畫面，可以通過動(dòng)作編程將動(dòng)態(tài)添加到單個(gè)圖形對象上，向?qū)峁┝俗詣?dòng)生成的動(dòng)態(tài)支持并將他們鏈接到對象，用戶同時(shí)可以在庫中存儲(chǔ)自己編程的圖形對象。3) 報(bào)警記錄報(bào)警記錄(alarm logging)負(fù)責(zé)采集和歸檔報(bào)警消息。4) 變量歸檔變量歸檔(tag logging)負(fù)責(zé)處理測量值，并長期存儲(chǔ)所記錄的過程值。5)

45、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。6) 全局腳本全局腳本(global script)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員用ansi-c及visual basic編寫的代碼，以滿足項(xiàng)目的需要。7) 文本庫文本庫(text library)編輯不同語言版本下的文本消息。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(yùn)行系統(tǒng)的訪問權(quán)限。9) 交叉引用表交叉引用表(cross-reference)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

46、8。3.2.5 wincc的性能特點(diǎn) wincc的性能特點(diǎn)如下： 1) wincc基于最新發(fā)展的軟件技術(shù)，與microsfot的密切合作能保證用戶獲得將來不斷更新的技術(shù)。 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。 3) 集成odbc/qsl數(shù)據(jù)庫:sql2000標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)于此庫中，可以容易的使用標(biāo)準(zhǔn)查詢語言(sql)或使用odbc驅(qū)動(dòng)訪問wincc數(shù)據(jù)庫，如這些訪問選項(xiàng)允許wincc對

47、其他windows程序和數(shù)據(jù)庫開放它的數(shù)據(jù)。 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。 5) 提供所有主要plc系統(tǒng)的通訊通道:作為標(biāo)準(zhǔn)，wincc支持所有連接simatic s5/s7/505控制器的通訊通道，還包profibus一dp，dde，opc等非特定控制器的通訊通道。此外，廣泛的通訊通道可以由選件和添加件提供。 6) 與基于pc的控制器simatic wincc的緊密接口:plc操作、監(jiān)控系統(tǒng)在一臺(tái)pc機(jī)上結(jié)合無疑是一個(gè)面向

48、未來的概念。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。 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。這超越了自動(dòng)控制過程，將范圍擴(kuò)展到工廠監(jiān)控級(jí)，以及為公司管理(mes，erp)提供管理數(shù)據(jù)。4 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 wincc項(xiàng)目的建立4.1.1 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。wincc項(xiàng)目管理器如圖4.1所示。圖4.1 wincc項(xiàng)目管理器4.1.2 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

49、的結(jié)構(gòu)給出一些初步的考慮。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。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。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。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。否則運(yùn)行速度將會(huì)受到影響。3) 項(xiàng)目名稱一旦完成項(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。因此，建議在創(chuàng)建項(xiàng)目之前就確定合適的名稱。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

50、等。本項(xiàng)目名稱為“biyesheji.mcp”。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。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。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。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。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。本項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)的顯示畫面設(shè)置為全屏顯示。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)。4.2 為項(xiàng)目添加驅(qū)動(dòng)程序 每個(gè)項(xiàng)目都必須要

51、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。在本設(shè)計(jì)中，我們添加了simatic s7 protecol suite.chn協(xié)議和system info.chn兩個(gè)協(xié)議。其中simatic s7 protecol suite.chn協(xié)議主要用于和plc進(jìn)行通訊，system info.chn協(xié)議主要用于調(diào)用系統(tǒng)變量。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”。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 suite.chn和system inf

52、o.chn，如圖4.2所示。添加驅(qū)動(dòng)程序圖4.2 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。4.3 變量管理 驅(qū)動(dòng)程序添加完成以后，就要定義變量。本項(xiàng)目主要建立了三類變量：外部變量、內(nèi)部變量和系統(tǒng)變量6。 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。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。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。外部變量的最大數(shù)目由power tags授權(quán)限制。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

53、。如圖4.3所示。圖4.3 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。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。內(nèi)部變量在“內(nèi)部變量”目錄中創(chuàng)建。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)。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。如圖4.4所示。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。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

54、用由wincc創(chuàng)建的系統(tǒng)變量。系統(tǒng)變量以“”開頭，以區(qū)別于其他變量。系統(tǒng)變量可以在整個(gè)工程的腳本和畫面中使用。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。如圖4.5所示。圖4.4 內(nèi)部變量的建立圖4.5 系統(tǒng)變量的建立4.4 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。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。這是建立項(xiàng)目中最重要的工作。利用圖形編輯器編輯監(jiān)控畫面，并將其中的

55、對象與相應(yīng)標(biāo)簽建立動(dòng)態(tài)連接。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)容完成對生產(chǎn)過程的監(jiān)控。wincc提供的圖形對象有很多種?；緦ο髱炖镉衞le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。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。用戶還可以導(dǎo)入外部圖形和文本數(shù)據(jù)。這樣就可以建立非常逼真的監(jiān)控畫面11。4.4.1 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)控界面包括工藝界面，報(bào)警界面，曲線界面和登錄界面。監(jiān)控畫面分別顯示了系統(tǒng)

56、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。操作界面主要是供操作員對水泵和風(fēng)機(jī)進(jìn)行操作。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。其中退出按鈕選擇登錄界面。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。下面對主要界面分別進(jìn)行介紹。4.4.2 圖形界面介紹1.登錄界面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)。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。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。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4.6所示。2.排水泵界面這一界面是此系統(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。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