西門子人機界面觸摸屏組態(tài)與應用技術課件第6章

1、第6章 數(shù)據(jù)記錄與趨勢視圖6.1 數(shù)據(jù)記錄 6.1.1 組態(tài)數(shù)據(jù)記錄 1數(shù)據(jù)記錄的基本概念 數(shù)據(jù)記錄也被翻譯為數(shù)據(jù)日志。數(shù)據(jù)記錄用來收集、處理和記錄來自現(xiàn)場設備的過程數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是指在生產(chǎn)過程中采集的、保存在某一自動化設備（例如PLC）的存儲器中的過程變量。這些數(shù)據(jù)反映了設備的狀態(tài)。 可以為每個變量指定一個數(shù)據(jù)記錄，將變量的值保存在數(shù)據(jù)記錄中。HMI可使用的數(shù)據(jù)記錄個數(shù)和每個數(shù)據(jù)記錄的最大條目數(shù)與型號有關。 在運行時，可以將記錄的變量值用趨勢圖的方式輸出。 2變量的記錄屬性 打開項目“數(shù)據(jù)記錄”，HMI_1為KTP400 Comfort。它最多可以組態(tài)10個數(shù)據(jù)記錄，每個數(shù)據(jù)記錄的最大條目數(shù)為1

2、0000。第6章 數(shù)據(jù)記錄與趨勢視圖6.1 數(shù)據(jù)記錄 打開HMI的默認變量表，變量有3種采集模式可供選擇。 1）必要時：通過腳本或調用系統(tǒng)函數(shù)“更新變量”時才更新變量。 2）循環(huán)操作：當變量在畫面中顯示或記錄變量時，在運行系統(tǒng)中更新變量。采集周期是在HMI設備上更新變量值的周期。 3）循環(huán)連續(xù)：即使變量不在當前打開的畫面中，也以固定的時間間隔連續(xù)更新變量。這將增加了通信的負擔，建議僅用于必須的變量。 3創(chuàng)建數(shù)據(jù)記錄 首先應生成一個數(shù)據(jù)記錄，然后將數(shù)據(jù)記錄分配給需要記錄的變量。 雙擊項目樹中的“歷史數(shù)據(jù)”，打開歷史數(shù)據(jù)編輯器。雙擊編輯器的第1行，生成一個名為“溫度記錄”的數(shù)據(jù)記錄。 選中“溫度記

3、錄”，在 “記錄變量”表中組態(tài)與“溫度記錄”連接的PLC變量“溫度”（MW10）的屬性。 與“1號電機記錄”連接的PLC變量為“1號電機”（Q0.0）。 也可以在HMI變量表中給選中的變量分配數(shù)據(jù)記錄。 記錄變量有3種“采集模式”： 1）循環(huán)：根據(jù)設置的記錄周期記錄變量值。 2）變化時：HMI設備檢測到數(shù)值改變時，才對變量值進行記錄。 3）必要時：通過調用系統(tǒng)函數(shù)“日志變量”（LogTag）記錄變量值。 打開HMI的默認變量表，變量有3種采集模式可供選擇。 選中“溫度記錄”，再選中巡視窗口的“常規(guī)”?！懊總€記錄的數(shù)據(jù)記錄數(shù)”指可以存儲在數(shù)據(jù)記錄中的數(shù)據(jù)條目的最大數(shù)目。 數(shù)據(jù)記錄的存儲位置可能的

4、選項有RDB（關系數(shù)據(jù)庫）文件、CSV文件和TXT（文本）文件。CSV是微軟的Excel文件。TXT文件格式支持可用于WinCC的所有字符（包括中文）。 物理存儲位置有U盤（USB端口）、SD存儲卡和網(wǎng)絡驅動器?？蛇x的存儲位置與HMI設備的類型有關。設置“存儲位置”域中的“路徑”為“Storage Card USB” 。成功地編譯HMI設備和啟動運行系統(tǒng)后，在計算機的C盤自動生成文件夾“Storage Card USB”，和其中的Excel文件“溫度記錄0.csv”。 5組態(tài)記錄方法 選中某個數(shù)據(jù)記錄，再選中巡視窗口的“記錄方法”，有4種記錄方法。 1）“循環(huán)記錄”：記錄中保存的數(shù)據(jù)采用先入先

5、出的存儲方式，記錄記滿時，將刪除大約20%的最早的條目。 2）“分段的循環(huán)記錄”：連續(xù)填充相同大小的多個日志段。均被完全填滿時，最早的日志將被覆蓋。日志段的最大編號默認值為2，最小編號為0。 選中“溫度記錄”，再選中巡視窗口的“常規(guī)”。“每個記 3）“在此位置顯示系統(tǒng)事件”：當循環(huán)日志達到定義的填充比例時，將發(fā)送系統(tǒng)報警消息。當日志100% 填滿時，不再記錄新的變量值。 4）“觸發(fā)器事件”：循環(huán)日志一旦填滿，將觸發(fā)“溢出”事件，執(zhí)行組態(tài)的系統(tǒng)函數(shù)。達到組態(tài)的日志大小時，不再記錄新的變量值。 6組態(tài)重新起動的特性 選中巡視窗口的“重啟行為” ，可激活 “運行系統(tǒng)啟動時啟用記錄”?？捎脝芜x框選中“

6、重置記錄”（將記錄清零），或“向現(xiàn)有記錄追加數(shù)據(jù)”。6.1.2 數(shù)據(jù)記錄的仿真 1循環(huán)記錄 設置數(shù)據(jù)記錄“溫度記錄”的記錄方法為“循環(huán)記錄”，記錄周期為1s。運行系統(tǒng)啟動時啟用記錄。 3）“在此位置顯示系統(tǒng)事件”：當循環(huán)日志達到定義的填 啟動“使用變量仿真器”的仿真，仿真器的設置見下圖。 單擊“開始”列中的復選框，“溫度”的當前值開始變化。單擊工具欄上的 按鈕，將仿真器的參數(shù)設置保存在名為“溫度”的仿真器文件中。 因為是仿真，設置的數(shù)據(jù)記錄的路徑“Storage Card USB”實際上在計算機的C盤上，該文件夾和其中的記錄文件是運行系統(tǒng)自動生成的。啟動變量仿真器一段時間之后關閉仿真器，雙擊E

7、xcel文件“溫度記錄0.csv”，在最上面一行用鼠標調節(jié)各列的寬度。 “VarName”為變量的名稱，“TimeString”為字符串格式的時間標記，“VarValue”為變量的值，有效性（Validity）為1表示數(shù)值有效，0為表示出錯?！癟ime_ms”是以ms為單位的時間標志，表格最后一行的“VarName”列中的“$RT_OFF$”表示退出運行系統(tǒng)。 啟動“使用變量仿真器”的仿真，仿真器的設置見下圖。 組態(tài)時設置的重新起動特性為“重置記錄”（將記錄清零），退出運行系統(tǒng)后又重新起動它，在變量仿真器中打開仿真器文件“溫度”，恢復先前的仿真器設置。運行一段時間后打開“溫度記錄0.csv”，

8、將會看到重新起動之前記錄的數(shù)值被清除。 將重新起動特性改為“向現(xiàn)有記錄追加數(shù)據(jù)”，退出變量仿真器后又重新起動它，打開仿真器文件“溫度”，恢復先前的仿真器設置。運行一段時間后打開“溫度記錄0.csv” ，將會看到新的記錄數(shù)據(jù)放置在前一次運行時記錄的數(shù)據(jù)后面。 組態(tài)時設置的重新起動特性為“重置記錄”（將記錄清零） 2自動創(chuàng)建分段循環(huán)記錄 選中歷史數(shù)據(jù)編輯器中的“溫度記錄”，再選中巡視窗口的“常規(guī)”，將每個記錄的記錄條目數(shù)改為10。選中巡視窗口的“記錄方法”，選擇“分段的循環(huán)記錄”，溫度記錄文件的最大編號為默認值2，最小編號為0。 啟動“使用變量仿真器”仿真，在變量仿真器中打開仿真器文件“溫度”，3

9、0s之后退出運行系統(tǒng)。打開文件夾C:Storage Card USB，可以看到3個文件，每個文件最多記錄10個數(shù)據(jù)。3個記錄文件組成一個“環(huán)形”，每個記錄文件記滿后，將新數(shù)據(jù)存儲在下一個文件中。 3顯示系統(tǒng)事件 選中歷史數(shù)據(jù)編輯器中的“溫度記錄”，再選中巡視窗口的“常規(guī)”，設置每個記錄的記錄條目數(shù)為30，重啟時清空記錄。選中巡視窗口的“記錄方法”，選擇“在此位置顯示系統(tǒng)事件：”，設置在默認值90時顯示系統(tǒng)事件。在根畫面中組態(tài)一個報警視圖，選中它以后再選中巡視窗口的“常規(guī)”，設置顯示報警緩沖區(qū)，啟用報警類別“System”。 啟動變量仿真器仿真，打開仿真器文件“溫度”，記錄了27個數(shù)據(jù)后，報警視

10、圖中出現(xiàn)系統(tǒng)消息“記錄 溫度記錄已達百分之90，必須部分清空”。打開文件“溫度記錄0.csv”，可以看到該文件記錄了30個數(shù)據(jù)。 2自動創(chuàng)建分段循環(huán)記錄 4觸發(fā)器事件 選中歷史數(shù)據(jù)編輯器中的“溫度記錄”，再選中巡視窗口的“常規(guī)”，設置每個記錄的記錄條目數(shù)為10。選中巡視窗口的“記錄方法”，選擇“觸發(fā)器事件”。選中巡視窗口的“溢出”，設置有溢出事件時執(zhí)行系統(tǒng)函數(shù)“激活屏幕”，切換到“畫面1”。此外在有溢出事件時用系統(tǒng)函數(shù)將內部Bool變量“溢出標志”置位，點亮根畫面中的溢出指示燈。 啟動變量仿真器仿真，打開仿真器文件“溫度”，恢復先前的仿真器設置。在溫度記錄記滿設置的10個數(shù)據(jù)時，出現(xiàn)溢出，從初

11、始畫面自動切換到畫面1。返回根畫面，可以看到“溢出”指示燈亮，可以用按鈕關閉它。 4觸發(fā)器事件 打開“溫度記錄0.csv”，該文件記錄了10個數(shù)據(jù)。 5變化時記錄 數(shù)據(jù)記錄“1號電機記錄”連接的PLC變量為“1號電機”，記錄方式為“觸發(fā)器事件”，啟動時啟用數(shù)據(jù)記錄，重新啟動時將記錄清零。 選中“溫度記錄”，設置為運行系統(tǒng)啟動時不啟用記錄。 啟動變量仿真器仿真，設置變量為“1號電機”，其他參數(shù)為默認值。在“設置數(shù)值”列，每隔一定時間將該變量的值取反，修改后按回車鍵生效。變化4次后關閉變量仿真器。 打開文件“1號電機記錄0.csv”，可以看到“1號電機”狀態(tài)變化的情況。 6必要時記錄數(shù)據(jù) 選中歷史

12、數(shù)據(jù)編輯器中的溫度記錄，記錄方式為“循環(huán)記錄”，運行系統(tǒng)啟動時啟動數(shù)據(jù)記錄，重新啟動時將記錄清零。將變量“溫度”的采集模式改為“必要時”。 單擊選中HMI默認的變量表中的變量“采集開關”（M2.0），選中巡視窗口的“數(shù)值更改”，在變量“采集開關”的數(shù)值變化時，調用系統(tǒng)函數(shù)“日志變量”，將變量“溫度”的值添加到數(shù)據(jù)記錄“溫度記錄”。 打開“溫度記錄0.csv”，該文件記錄了10個數(shù)據(jù)。 啟動變量仿真器仿真，打開仿真器文件“溫度”，恢復先前的仿真器設置。在仿真器中添加變量“采集開關”，每隔一定時間改變一次該變量的“設置數(shù)值”列的值，修改后按回車鍵生效。變化4次后關閉變量仿真器。 打開文件“溫度記錄

13、0.csv”，可以看到該文件在變量“采集開關”的狀態(tài)變化時記錄了變量“溫度”的值。 啟動變量仿真器仿真，打開仿真器文件“溫度”，恢復先前6.2 報警記錄 1報警記錄的基本原理 報警用來指示系統(tǒng)的運行狀態(tài)和故障。WinCC還允許用戶在一個報警記錄中記錄多個報警類別的報警。某些HMI設備不能使用報警記錄。 可以根據(jù)報警類別進行過濾，記錄的數(shù)據(jù)可以保存在文件或數(shù)據(jù)庫中。 2創(chuàng)建報警記錄 打開項目“報警記錄”，再打開“歷史數(shù)據(jù)”編輯器的“報警記錄”選項卡。生成一個名為“報警記錄”的報警記錄。系統(tǒng)自動指定其默認值，用戶可以對它進行修改。 3組態(tài)報警記錄 報警記錄的組態(tài)方法與數(shù)據(jù)記錄基本上相同，應在“記錄

14、方法”屬性中勾選復選框“記錄事件文本和出錯位置”。6.2 報警記錄 4組態(tài)報警類別 打開“HMI報警”編輯器，在“報警類別”選項卡的“日志”列，組態(tài)用生成的“報警記錄”來記錄“事故”類別的報警。 5組態(tài)離散量報警 在變量編輯器中創(chuàng)建變量“事故信息”（ MW12 ），數(shù)據(jù)類型為Word。 打開HMI報警編輯器中的“離散量報警”選項卡，生成發(fā)電機的機組過速、機組過流、機組過壓這3種報警，它們分別用變量“事故信息”（MW12）的第0位第2位來觸發(fā)，報警類別均為Errors。 6組態(tài)報警視圖 將工具箱中的報警視圖拖拽到根畫面中，用鼠標調節(jié)它的位置和大小。選中巡視窗口的“常規(guī)”，選擇顯示“報警緩沖區(qū)”，

15、和要顯示的報警類別。 在運行期間，可以用根畫面的報警視圖顯示記錄的報警消息。在該過程中，將從報警緩沖區(qū)下載記錄的報警消息，然后在報警視圖中顯示。 4組態(tài)報警類別 7報警記錄的模擬運行 啟動“使用變量仿真器”仿真。在仿真器中生成變量“事故信息”。在“設置數(shù)值”列寫入數(shù)值1，將“事故信息”MW12的最低位M13.0置位為1，事故“機組過速”被觸發(fā)，報警視圖顯示出報警消息“到達 機組過速”。單擊“確認”按鈕 ，出現(xiàn)消息“（到達）已確認 機組過速”。 在“設置數(shù)值”列寫入數(shù)值0，事故“機組過速”消失，出現(xiàn)報警消息“（到達已確認）離開 機組過速”。 先后將2和0寫入“設置數(shù)值”列，將出現(xiàn)報警消息“到達

16、機組過流”和“（到達）離開 機組過流”。單擊報警視圖的“確認”按鈕 ，出現(xiàn)報警消息“（到達離開）已確認 機組過流”。 7報警記錄的模擬運行 打開C盤的文件夾Storage Card USB中的文件“報警記錄0.csv”，可以看到各條報警被記錄在該文件中。 文件中的“Time_ms”是以ms為單位的時間標志，“MsgProc”是報警過程的屬性，2為報警位處理（操作報警）?！癝tateAfter”為報警事件的狀態(tài)，1為到達，3為到達/已確認，2為到達/已確認/離開，0為到達/離開，6為到達/離開/已確認。 “MsgClass”為報警類別，1為“錯誤”?！癕sgNumber”為報警編號，本例中的1、

17、2分別為機組過速和機組過流。Var1至Var8為String（字符串）格式的觸發(fā)變量的值，“TimeString”為時間標志，“MsgText”為報警文本，“PLC”為與報警有關的HMI設備連接的PLC。 打開C盤的文件夾Storage Card USB中6.3 趨勢視圖 趨勢是變量在運行時的值的圖形表示，在畫面中用曲線形式的趨勢視圖來連續(xù)顯示趨勢。一個趨勢視圖可以同時顯示多個不同的趨勢。趨勢視圖分為以時間 t 為自變量的f(t) 趨勢視圖，和以任意變量x為自變量的f(x) 趨勢視圖。 6.3.1 趨勢視圖的組態(tài) 1趨勢的分類 趨勢有下列4種類型： 1）數(shù)據(jù)記錄：用于顯示數(shù)據(jù)記錄中的變量的歷史

18、值，在運行時，操作員可以移動時間窗口，以查看期望的時間段內記錄的數(shù)據(jù)。 2）觸發(fā)的實時循環(huán)：要顯示的值由固定的、可組態(tài)的時間間隔從PLC讀取數(shù)據(jù)，并在趨勢視圖中顯示。在組態(tài)變量時選擇“采集模式”為“循環(huán)連續(xù)”。這種趨勢適合于表示連續(xù)的過程。 3）實時位觸發(fā)：啟用緩沖方式的數(shù)據(jù)記錄，實時數(shù)據(jù)保存在緩沖區(qū)內。通過設置的一個位來觸發(fā)要顯示的值。常用來顯示短暫的快速變化的值。 4）緩沖區(qū)位觸發(fā)：用于帶有緩沖數(shù)據(jù)采集的事件觸發(fā)趨勢視圖顯示。 2位觸發(fā)趨勢的通信區(qū) 在PLC中組態(tài)開關緩沖區(qū)，以便在讀取趨勢緩沖區(qū)時連續(xù)寫入新值。開關緩沖區(qū)確保在HMI設備讀取趨勢值時，PLC不會將記錄的值覆蓋。6.3 趨勢視

19、圖 變量“趨勢傳送1”分配給趨勢的位為1時（見圖6-20b)，從趨勢緩沖區(qū)讀取值，并在HMI設備上以趨勢的形式顯示。此時PLC將新的變量值寫入開關緩沖區(qū)。讀取結束后，“趨勢傳送1”中的位被復位為0（見圖6-20a)。 “趨勢傳送2”變量中分配給趨勢的位為1時(見圖6-20c)，從開關緩沖區(qū)讀取所有的趨勢值并用HMI設備顯示。HMI設備讀取開關緩沖區(qū)期間，PLC將數(shù)據(jù)寫入趨勢緩沖區(qū)。 變量“趨勢傳送1”分配給趨勢的位為1時（見圖6-20 3生成趨勢視圖 打開項目“f(t)趨勢視圖”，選中根畫面中的“趨勢視圖”，再選中巡視窗口的“趨勢”，名為“趨勢_1”的趨勢用于顯示內部變量“遞增變量”的值。設置

20、它的樣式為黑色實心線，趨勢值個數(shù)為200。趨勢的樣式為“線” 。在“側”列設置“趨勢_1”和“趨勢_2”分別使用左邊和右邊的坐標軸。用同樣的方法創(chuàng)建一個名為“趨勢_2”的趨勢，樣式為藍色實心線，用于顯示內部變量“正弦變量”的值。 4標尺 趨勢視圖中有一根稱為標尺的垂直線，趨勢視圖下面的數(shù)值表動態(tài)地顯示趨勢曲線與標尺交點處的變量值和時間值?？梢杂泌厔菀晥D中的按鈕顯示或隱藏標尺。 5外觀屬性的組態(tài) 單擊趨勢視圖，選中巡視窗口的“外觀”，可以設置趨勢視圖的軸和網(wǎng)格線的顏色和背景色，以及是否顯示網(wǎng)格。 “方向”如果設置為“從右側”，在運行時趨勢曲線從右向左移動。 3生成趨勢視圖 選中巡視窗口的“表格”

21、，用復選框選擇是否顯示下面的數(shù)值表和表中的網(wǎng)格，運行時是否可以移動列?？梢栽O置表格和標題的顏色，和可見行數(shù)。 6坐標軸的組態(tài) 選中巡視窗口的“時間軸”，可以設置是否顯示時間軸?！拜S模式”為“時間”。X軸的右端顯示當前的時間值，左端顯示的是由“時間間隔”設置的100s之前的時間值。 在組態(tài)3條軸時，如果不勾選“標簽”復選框，刻度線和刻度值將會消失。如果不勾選“刻度”，刻度線和中間的刻度值將會消失。 “增量”是指坐標軸上兩條相鄰的最小刻度線之間的部分對應的時間值?！翱潭取睌?shù)為4，是指將時間軸等分為4段。 趨勢視圖中的垂直坐標軸的刻度按變量的實際值設置。選中巡視窗口的“右側值軸”，可以設置軸的起始端

22、（下端點）和末端（上端點）的值。 要想在運行時顯示水平的輔助線，勾選“顯示幫助行位置”復選框，設置“輔助線的值”為20，將會出現(xiàn)右側縱坐標為20的水平線。 “標簽長度”是指軸標簽所占的字符數(shù)?！霸隽俊笔敲總€小刻度對應的數(shù)值。“刻度”是每個大刻度劃分的小刻度數(shù)。 左側值軸的組態(tài)方法與右側值軸的基本上相同。選中巡視窗口的“工具欄”，可以設置是否顯示工具欄。其他參數(shù)一般采用默認值。 選中巡視窗口的“表格”，用復選框選擇是否顯示下面的數(shù)6.3.2 趨勢視圖的仿真運行 1用趨勢視圖顯示實時數(shù)據(jù) 在HMI變量表中生成Int內部變量“正弦變量”和“遞增變量”，它們的記錄采集模式為“循環(huán)連續(xù)”，記錄周期為1s

23、。啟動使用變量仿真器仿真，變量仿真器的設置見下圖。 用“開始”列的復選框啟動這兩個變量，用名為“趨勢”的仿真器文件保存上述設置。運行一段時間后得到的趨勢曲線見圖6-22。6.3.2 趨勢視圖的仿真運行西門子人機界面觸摸屏組態(tài)與應用技術課件第6章 2顯示數(shù)據(jù)記錄中的歷史數(shù)據(jù) 將本節(jié)的項目“f(t)趨勢視圖”另存為項目“使用記錄數(shù)據(jù)的f(t) 趨勢視圖”。在HMI默認的變量表中，生成Int內部變量“溫度”。在HMI的歷史數(shù)據(jù)編輯器中創(chuàng)建名為“溫度記錄”的數(shù)據(jù)記錄，連接的變量為“溫度”，它也是記錄變量。存儲位置設置為“TXT文件”。 選中根畫面中的趨勢視圖，再選中巡視窗口的“趨勢”，刪除原來的趨勢，

24、生成一個趨勢，設置趨勢類型為“數(shù)據(jù)記錄”，“源設置”為“溫度記錄”。該趨勢使用右邊的坐標軸，該軸的范圍為0100。 啟動使用變量仿真器仿真，在變量仿真器中設置變量“溫度”按正弦規(guī)律在0100之間變化，周期為50s，用名為“溫度2”的仿真器文件保存上述設置。用“開始”列的復選框啟動變量。在運行時趨勢曲線不會自動從右往左移動，需要用鼠標左鍵按住趨勢畫面，將曲線往左邊拖拽。 運行一段時間后，關閉變量仿真器，打開文件夾C:Storage Card SD中的文件“溫度記錄0.txt”,可以看到其中保存的變量值。 打開歷史數(shù)據(jù)編輯器，去掉“溫度記錄”的“運行系統(tǒng)啟動時啟用記錄”復選框的勾，設置“重啟時記錄

25、處理方法”為“向現(xiàn)有記錄追加數(shù)據(jù)”。下次啟動運行系統(tǒng)時，溫度記錄中的數(shù)據(jù)保持不變。 2顯示數(shù)據(jù)記錄中的歷史數(shù)據(jù) 用“在線”菜單中的命令打開仿真面板。用按鈕減小顯示的時間值，將時間調節(jié)到記錄數(shù)據(jù)的時間段，就可以看到數(shù)據(jù)記錄中的數(shù)據(jù)顯示出來的曲線。6.3.3 f(x)趨勢視圖 1函數(shù)f(x)的描述 f(x)趨勢視圖用于將一個變量的值表示為另一個變量的函數(shù)。例如可以將溫度表示為壓力的函數(shù)。本節(jié)使用的的函數(shù)式為y = sin(x)，x的取值范圍為090，每3計算一次。PLC的三角函數(shù)的角度單位為弧度，以度為單位的角度值x乘以0.0174533，得到弧度值，y = sin(0.0174533*x)。 打開項目“f(x)趨勢視圖” HMI_1為TP700 Comfort。 2創(chuàng)建PLC的程序 在PLC的變量表中生成數(shù)據(jù)類型為DInt（雙整數(shù)）