基于wincc的排水系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(jì)(終稿)

前言近年來(lái)城市發(fā)展越來(lái)越快，其排水問(wèn)題也受到了社會(huì)廣泛的關(guān)注。城市排水設(shè)施在城市發(fā)展中扮演著重要的角色，它主要用于對(duì)雨水污水的處理和排放。由于過(guò)去傳統(tǒng)控制方式存在許多弊端，正在逐步被計(jì)算機(jī)控制所取代，從而避免了資源的浪費(fèi)，有利于環(huán)境的發(fā)展。該系統(tǒng)主要是保證城市排水能夠順暢進(jìn)行，防止出現(xiàn)堵塞、漫水等情況。由此可見(jiàn)，城市排水系統(tǒng)在城市基礎(chǔ)設(shè)施中是必不可少的。城市排水工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，城市的發(fā)展將依賴于排水系統(tǒng)，一個(gè)城市要想發(fā)展好，就得合理規(guī)劃好排水系統(tǒng)。但現(xiàn)時(shí)期缺乏對(duì)城市排水系統(tǒng)的整體布局，嚴(yán)重影響了城市的可持續(xù)發(fā)展。中國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)接連不斷呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，我國(guó)的城市化發(fā)展及居住小區(qū)如雨后春筍般涌現(xiàn)了出來(lái)。因而城市排水系統(tǒng)也得到重視。7月28日，在國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議上李克強(qiáng)總理說(shuō)，“目前中國(guó)正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時(shí)期，但我們的地下管廊建設(shè)嚴(yán)重滯后。加快這方面的建設(shè)，很有必要！”每次有暴雨降臨的時(shí)候，很多大城市都變成了“水城”。今年6月份，由于降雨急、匯水面積大、而抽排能力不足，強(qiáng)降雨南京城區(qū)出現(xiàn)多處積水。導(dǎo)致交通道路的堵塞，行人都是卷著褲腳在水里行走，有的積水都漫過(guò)成年人小腿肚了。對(duì)于城市排水系統(tǒng)，還是有多方面的問(wèn)題的，例如：城市發(fā)展地下管道建設(shè)與污、雨水收集系統(tǒng)建設(shè)不同步；水資源很少能循環(huán)使用，其實(shí)這點(diǎn)也挺重要的，國(guó)內(nèi)很多城市很少甚至沒(méi)有做到對(duì)水資源合理收集利用的，如果能合理利用好這些水資源，就能夠緩解降水所帶來(lái)的影響。由此可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)城市排水問(wèn)題始終沒(méi)有什么太大的進(jìn)展，盡管許多地方部門(mén)也采取了相應(yīng)的預(yù)防和解決措施。那么問(wèn)題的根本對(duì)策在哪呢？城市在當(dāng)初規(guī)劃的時(shí)候就應(yīng)該將城市排水設(shè)施規(guī)劃作為重點(diǎn)對(duì)象，然而很多地方并未對(duì)此重視，導(dǎo)致我國(guó)年年出現(xiàn)內(nèi)澇災(zāi)害。而德國(guó)人100年前在青島留下的一套系統(tǒng)一直沿用至今，其中雨污分流模式，即使是今天，還有許多國(guó)內(nèi)城市未能做到。還是很有必要借鑒一下國(guó)外的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時(shí)期，出現(xiàn)了許多工廠、住宅，一方面推動(dòng)了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但另一方面也加重了城市的排水負(fù)擔(dān)。而城市地下的管道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以往的管理監(jiān)測(cè)方法不能快速準(zhǔn)確的監(jiān)控排水的實(shí)時(shí)情況，目前看來(lái)，引入現(xiàn)代化的自動(dòng)化監(jiān)控新技術(shù)，建立一個(gè)城市排水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。第1章城市排水監(jiān)控系統(tǒng)概述1.1控制工藝及系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)要求：該系統(tǒng)能夠?qū)Ω鼽c(diǎn)水位的高度檢測(cè)，并根水位變化控制排水泵動(dòng)作，合理調(diào)控排水，并能在水位超出上限或低于下限時(shí)及時(shí)顯示報(bào)警。在泵站運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)能夠收集泵站運(yùn)行過(guò)程中的一些參數(shù)。比如水泵的運(yùn)行狀態(tài)，格柵機(jī)的狀態(tài)，各個(gè)電柜的實(shí)時(shí)電流電壓數(shù)據(jù)，故障數(shù)據(jù)等。當(dāng)水位超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定范圍或當(dāng)格柵機(jī)、排水泵、閥門(mén)等裝置出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，該系統(tǒng)可自動(dòng)顯示報(bào)警。在自動(dòng)模式和手動(dòng)模式下可選擇電機(jī)工作模式的設(shè)計(jì)要求。本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)控制臺(tái)對(duì)格柵機(jī)，排水泵等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)時(shí)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)與PLC進(jìn)行通訊，對(duì)線下設(shè)備進(jìn)行控制，包括水泵及控制閥門(mén)的啟停，格柵機(jī)的啟停等。并能通過(guò)變量模塊、報(bào)警模塊、報(bào)表模塊和歸檔模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行全面的監(jiān)控。主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)顯示：整個(gè)工藝流程畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示；格柵機(jī)、排水泵啟停顯示；相關(guān)參數(shù)的變化顯示?？刹杉膭?dòng)態(tài)參數(shù)：電機(jī)的電流、電壓，格柵機(jī)的電流、電壓，集水池水位，排水泵前后流量，控制閥前后流量等。排水泵及格柵機(jī)故障分級(jí)報(bào)錯(cuò)顯示，管道堵塞報(bào)警顯示，水流量異常報(bào)警顯示，集水池液位上下限報(bào)警顯示等（包括發(fā)生時(shí)間及異常消息文本）?？刹樵儓?bào)警歷史記錄、狀態(tài)參數(shù)曲線等將各種監(jiān)控參數(shù)自動(dòng)生成實(shí)時(shí)報(bào)表，異常狀態(tài)及控制狀態(tài)的報(bào)表打印。長(zhǎng)江出水渠集水池格柵機(jī)過(guò)濾雨污混合水 長(zhǎng)江出水渠集水池格柵機(jī)過(guò)濾雨污混合水圖1-1工藝流程1.2城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)1.2.1智能控制器的選擇目前市面上有多種智能控制器，從最開(kāi)始的繼電器控制，到現(xiàn)在的單片機(jī)控制和PLC控制，通過(guò)查資料可以知道這些控制器各有各的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本系統(tǒng)的控制要求，選擇的是西門(mén)子PLC-300控制器。對(duì)于這單片機(jī)和PLC這兩種控制器，我們做了一些簡(jiǎn)單的比較。單片機(jī)控制：目前用的比較廣泛，比如家用洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等日常生活用品都有著它的身影。它的優(yōu)點(diǎn)也比較突出，成本相對(duì)較低，而且體積較小，易于安裝，不會(huì)影響產(chǎn)品本身的美觀；但是，單片機(jī)由于自身或者生產(chǎn)工藝的影響，會(huì)出現(xiàn)很多故障，而且抗干擾能力差，環(huán)境對(duì)它的影響較大，開(kāi)發(fā)單片機(jī)需要很長(zhǎng)周期。對(duì)于PLC，它的抗干擾能力要好得多，而且長(zhǎng)時(shí)間使用也不會(huì)出現(xiàn)很多故障，其用的編程語(yǔ)言大多是“梯形圖”，比較簡(jiǎn)單方便，而且電氣接線也很簡(jiǎn)單，故開(kāi)工程從開(kāi)始到結(jié)束所需時(shí)間較長(zhǎng)，唯一的不足之處是費(fèi)用較高。城市排水監(jiān)控系統(tǒng)是個(gè)大的系統(tǒng)，對(duì)于穩(wěn)定性方面、可靠性和維護(hù)方面要求較高，而且運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜，不適合用單片機(jī)作為控制器，于是本設(shè)計(jì)中采用PLC做為主控制器，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。1.2.2相關(guān)硬件配置（1）格柵機(jī)：考慮到城市中都是污水與雨水混雜的情況，沒(méi)有什么大的異物，本系統(tǒng)采用高鏈?zhǔn)酱指駯?，該格柵機(jī)由機(jī)架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、除渣機(jī)鏈條等部件組成。其工作原理是：由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)傳動(dòng)鏈條帶動(dòng)除污耙在軌道上來(lái)回運(yùn)動(dòng)，達(dá)到了對(duì)污物的清除作用。向上運(yùn)動(dòng)將污物聚集，然后將污物提升至除渣口，這時(shí)候就完成了第一次除污的過(guò)程。它的運(yùn)行比較穩(wěn)定，也方便維修，機(jī)身多采用不銹鋼材質(zhì)，不易腐蝕。（2）排水泵：根據(jù)本系統(tǒng)流量、溫度、壓力等工藝參數(shù)的控制要求等因素的綜合考慮，選用離心泵。離心泵的轉(zhuǎn)速高，可快速達(dá)到所需轉(zhuǎn)速；體積不大、重量較輕，便于安置；效率高、流量大、結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，而且方便維護(hù)；性能平穩(wěn)、容易操作，比較符合本系統(tǒng)的控制要求。（3）液位計(jì)：水位檢測(cè)采用超聲波液位計(jì)。選用美國(guó)弗萊公司的FLOWLINELU30型號(hào)超聲波液位計(jì)，其量程為0m~10m，輸出電流信號(hào)4mA~20mA。（4）流量計(jì)：選用電磁流量計(jì)，型號(hào)為HW-LDE系列智能電磁流量計(jì)，測(cè)量范圍0m2/h~500m2/h，輸出電流信號(hào)4mA~20mA。第2章城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)2.1常用的組態(tài)軟件介紹（1）FanucIFIX：FanucIFIX的通用軟件來(lái)監(jiān)控和管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)的整個(gè)范圍。在各種工業(yè)應(yīng)用，包括食品飲料、冶金、包裝、石化、電力、石油和天然氣等，iFIX功能齊全，集成了多種特性，包含安全功能和多種方便用戶使用的模塊，適應(yīng)于各種場(chǎng)合的生產(chǎn)作業(yè)，能為其提供全面可靠的解決方案。（2）InTouch：HMI軟件為用戶提供了通用性強(qiáng)的平臺(tái)，在如今的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用很方便。InTouch軟件是在分布式客戶/服務(wù)器架構(gòu)的瘦客戶端應(yīng)用程序的適用，這是基于分布式客戶/服務(wù)器架構(gòu)，在客戶端使用服務(wù)器的工業(yè)應(yīng)用。將Wonderware投入大量的研究和開(kāi)發(fā)，為用戶提供新的，強(qiáng)大的，創(chuàng)新的產(chǎn)品。InTouch軟件是在分布式客戶/服務(wù)器架構(gòu)的客戶端應(yīng)用程序的適用，分布式客戶/服務(wù)器架構(gòu)支持WindowsXP系統(tǒng)認(rèn)證，用戶能通過(guò)瀏覽器看到系統(tǒng)畫(huà)面。（3）MCGS(Monitor

and

Control

Generated

System)：MCGS是北京昆侖通泰自動(dòng)化軟件公司開(kāi)發(fā)的基于Windows平臺(tái)，用于構(gòu)建和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。MCGS5.5通用版是北京昆侖公司歷時(shí)一年，集中數(shù)十位有經(jīng)驗(yàn)的軟件專家所做出的成果。界面友好，強(qiáng)大的內(nèi)部功能，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，其用戶的使用性和設(shè)計(jì)思想有一個(gè)質(zhì)的飛躍，在國(guó)產(chǎn)組態(tài)軟件行業(yè)是開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的階段。MCGS組態(tài)軟件集成了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、報(bào)警、趨勢(shì)曲線和報(bào)表等模塊，實(shí)現(xiàn)了用戶的多方面需求。（4）WinCC：WinCC運(yùn)行在個(gè)人計(jì)算機(jī)環(huán)境，它的功能比較全面，幾乎適用于所有工業(yè)生產(chǎn)方案。用戶可以添加自制的圖形進(jìn)去，使過(guò)程更加形象準(zhǔn)確。它本身自帶著變量模塊、報(bào)警模塊、通信模塊、報(bào)表模塊和用戶歸檔等模塊，這些模塊集成度高，極大方便了用戶的使用，縮短了開(kāi)發(fā)周期。它運(yùn)行于Windows計(jì)算機(jī)環(huán)境，已在歐洲市場(chǎng)成為領(lǐng)軍，甚至行業(yè)遵循標(biāo)準(zhǔn)。（5）組態(tài)王：北京亞控科技發(fā)展有限公司簡(jiǎn)稱亞控科技，是中國(guó)目前規(guī)模最大的從事工業(yè)自動(dòng)化軟件研發(fā)的高科技專業(yè)公司，其自主研發(fā)的通用監(jiān)控組態(tài)軟件組態(tài)王支持1500多種硬件設(shè)備（包括PLC、總線設(shè)備、辦卡、變頻器及儀表），在國(guó)內(nèi)，使用它產(chǎn)品的企業(yè)有很多，也涉及了很多重要行業(yè)。其包含控制層、監(jiān)控層和管理層，系統(tǒng)也是較完善的，能適應(yīng)各種行業(yè)。但該軟件功能過(guò)于籠統(tǒng)，細(xì)節(jié)方面與國(guó)外軟件還有一定的差距。組態(tài)王v6.51全面支持研華科技ADAM智能模塊及板卡。組態(tài)王是工業(yè)級(jí)的軟件平臺(tái)，可應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制等各種領(lǐng)域。2.2組態(tài)軟件的選擇SIMATICWinCC是第一個(gè)使用最新的32位技術(shù)的過(guò)程監(jiān)視系統(tǒng)，具有良好的開(kāi)放性和靈活性。一方面，我在學(xué)校學(xué)習(xí)了這種軟件的使用，對(duì)這個(gè)軟件比較熟悉，能獨(dú)立組態(tài)簡(jiǎn)單的過(guò)程畫(huà)面。另一方面，此軟件本身的優(yōu)點(diǎn)也很多，它提供完善的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集功能，支持單用戶到多用戶系統(tǒng)，具有良好的開(kāi)放性，它的畫(huà)面動(dòng)態(tài)組態(tài)連接方法多樣，可支持C語(yǔ)言、VB語(yǔ)言和變量直連等方法，可用性強(qiáng)。相對(duì)于其他軟件，它更容易使用。基于以上WinCC的優(yōu)點(diǎn)，所以本系統(tǒng)采用WinCC軟件來(lái)組態(tài)。2.2.1WinCC組態(tài)軟件介紹WinCC組態(tài)軟件以追求性能最全面、技術(shù)最先進(jìn)、系統(tǒng)最開(kāi)放為核心理念。它是一種西門(mén)子SCADA系統(tǒng)，應(yīng)用于各行各業(yè)。Wincc集成了工廠智能，用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查看一些數(shù)據(jù)和報(bào)表。能夠精準(zhǔn)的滿足生產(chǎn)要求，通過(guò)開(kāi)放接口，開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用軟件。Wincc具有豐富的腳本編輯系統(tǒng)，能夠增加用戶自定義菜單，以任意格式導(dǎo)出圖形。擁有強(qiáng)大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，比較高效，能夠縮短開(kāi)發(fā)周期。是工業(yè)企業(yè)中首選的組態(tài)軟件，深受廣大Wincc開(kāi)發(fā)者的喜愛(ài)。2.2.2WinCC軟件的系統(tǒng)組成Wincc主要是由以下幾個(gè)模塊組成的。（1） 變量管理器：是對(duì)WinCC中的內(nèi)部變量、外部變量和通訊驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行管理。（tagmanagement）（2） 圖形編輯器：根據(jù)用戶要求對(duì)各種圖形畫(huà)面進(jìn)行設(shè)計(jì)并加入動(dòng)態(tài)效果。(graphicsdesigner)（3） 報(bào)警記錄：通過(guò)數(shù)據(jù)采集分析，實(shí)施有效監(jiān)控報(bào)警，并能夠?qū)v時(shí)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存下來(lái)(alarmlogging)（4） 變量歸檔：負(fù)責(zé)處理收集的數(shù)據(jù)信息，將數(shù)據(jù)信息記錄在模塊中以便用戶查詢(taglogging)（5） 報(bào)表編輯器：用戶可以參照或直接使用模板報(bào)表編輯各種所需的報(bào)表。(reportdesigner)（6） 用戶管理器：用來(lái)加密，分層次，使得可操縱性能夠得到很好的限制，從而確保了系統(tǒng)的安全性(useradministrator)2.2.3Wincc軟件的性能特點(diǎn)WinCC系統(tǒng)軟件主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。（1）其擁有的服務(wù)器系統(tǒng)包含所有SCADA功能。最簡(jiǎn)單的Wincc系統(tǒng)也能最大化的提供畫(huà)面的基本內(nèi)容（2）靈活的擴(kuò)展能力。有大量選件品種及附帶的組件，通過(guò)它們豐富了系統(tǒng)基本功能，支持了各個(gè)工業(yè)的要求。（3）全集成自動(dòng)化（組態(tài)變成、數(shù)據(jù)管理、通訊）的結(jié)構(gòu)分支。（4）使用方便的腳本語(yǔ)言。WinCC可編寫(xiě)C語(yǔ)言和VB腳本語(yǔ)言。（5）系統(tǒng)預(yù)設(shè)簡(jiǎn)單的組態(tài)步驟，能夠指導(dǎo)用戶設(shè)計(jì)并組態(tài)，簡(jiǎn)單實(shí)用，調(diào)試的時(shí)候也很便捷。（6）強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)接口，例如：OPC、OLE和ActiveX。第3章監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)過(guò)程

使用WinCC軟件開(kāi)發(fā)并組態(tài)項(xiàng)目的步驟：先建立項(xiàng)目，然后選擇并安裝通訊驅(qū)動(dòng)程序；在PROFIBUS協(xié)議中建立一個(gè)驅(qū)動(dòng)連接并組態(tài)邏輯連接參數(shù)；定義變量，包含所需要的內(nèi)部變量和外部變量；通過(guò)圖形編輯器，利用其中的資源對(duì)監(jiān)控畫(huà)面組態(tài)；報(bào)警記錄并存儲(chǔ)、自動(dòng)生成報(bào)表、數(shù)據(jù)歸檔、趨勢(shì)曲線輸出及用戶管理等功能；指定WinCC運(yùn)行系統(tǒng)的屬性并激活Wincc畫(huà)面；使用變量模擬器測(cè)試報(bào)警、報(bào)表和畫(huà)面動(dòng)態(tài)等功能。3.1.1Wincc項(xiàng)目的建立任何的模塊都是從項(xiàng)目管理器開(kāi)始的，首先打開(kāi)Wincc，進(jìn)入項(xiàng)目管理器，如圖3-1所示。圖3-1Wincc項(xiàng)目管理器本項(xiàng)目名稱為“Pumping.mcp”,因?yàn)楸卷?xiàng)目并沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)，所以建立的時(shí)候是選單用戶項(xiàng)目。由于Wincc版本漢化不是很完善，所以我們創(chuàng)建的時(shí)候?qū)⑺鼊?chuàng)建在單獨(dú)一個(gè)分區(qū)上，以保證運(yùn)行速度，沒(méi)有放在系統(tǒng)分區(qū)，創(chuàng)建的路徑?jīng)]有包含中文字符。在此之外，還要對(duì)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行一個(gè)大概的設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)的顯示畫(huà)面設(shè)置為全屏顯示。啟動(dòng)了圖形運(yùn)行系統(tǒng)、變量記錄運(yùn)行系統(tǒng)、報(bào)警記錄運(yùn)行系統(tǒng)、全局腳本運(yùn)行系統(tǒng)和文本庫(kù)運(yùn)行系統(tǒng)。3.1.2添加PLC驅(qū)動(dòng)程序添加驅(qū)動(dòng)程序以保證系統(tǒng)的正常工作。根據(jù)本項(xiàng)目要求，要與PLC進(jìn)行通訊連接，所以本項(xiàng)目添加了SIMATICS7ProtecolSuite.CHN協(xié)議。需要注意的是：在項(xiàng)目沒(méi)有激活時(shí)才可添加驅(qū)動(dòng)程序，如果項(xiàng)目正在激活狀態(tài)，則需要先取消激活狀態(tài)，然后在添加。添加步驟如下：圖3-2圖3-2添加PLC驅(qū)動(dòng)程序3.1.3設(shè)置變量（1）系統(tǒng)變量：Wincc提供了一些系統(tǒng)設(shè)定好的變量，稱為系統(tǒng)變量。每一個(gè)系統(tǒng)變量都具有明確的意義和既定的功能，系統(tǒng)變量是由系統(tǒng)創(chuàng)建的，用戶可以使用，但不可創(chuàng)建。系統(tǒng)變量均以“@”開(kāi)頭，以示區(qū)別。在本系統(tǒng)中用了“年”“月”“日”“時(shí)間”類型的系統(tǒng)變量。如圖3-3圖3-3系統(tǒng)變量（2）內(nèi)部變量：首先打開(kāi)資源管理器，然后用鼠標(biāo)右擊“內(nèi)部變量”，再點(diǎn)擊新建變量，然后根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)要求填寫(xiě)變量信息。具體步驟如圖3-4圖3-4內(nèi)部變量（3）外部變量：由外部過(guò)程為其提供變量值的變量，稱為WinCC的外部變量，也稱為過(guò)程變量。創(chuàng)建過(guò)程變量之前，必須安裝驅(qū)動(dòng)程序和創(chuàng)建連接，變量智能用命令“復(fù)制”和“粘貼”放置到一個(gè)連接中，不能拖動(dòng)到一個(gè)連接中。輸入變量名稱——選擇數(shù)據(jù)類型——選擇PLC地址，然后點(diǎn)擊確認(rèn)。如圖3-5圖3-5創(chuàng)建外部變量3.2圖形界面的編輯在wincc中，組態(tài)畫(huà)面是其中的主體部分。一般創(chuàng)建過(guò)程畫(huà)面的步驟為：右擊“畫(huà)面編輯器”，然后點(diǎn)擊“新建畫(huà)面”，然后重命名畫(huà)面，然后打開(kāi)畫(huà)面進(jìn)行編輯。圖形編輯器具有強(qiáng)大、方便且使用的功能，WinCC提供了可插入的各類元器件和圖形元素，在圖像庫(kù)里可以找到許多常見(jiàn)的圖形，如:油罐、水泵、控制閥、液體容器等。用戶還可從基本對(duì)象庫(kù)添加OLE控件、滾動(dòng)條、按鍵、應(yīng)用窗口等等。除此之外，該圖形編輯器還提供了更廣泛的圖形編輯方式，用戶自己做出圖形存入庫(kù)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)。這樣可以使畫(huà)面更加生動(dòng)逼真。3.2.1登陸界面登陸界面通常都是設(shè)置為“起始畫(huà)面”，主要是用于用戶登陸和退出界面，內(nèi)容通常比較簡(jiǎn)潔。本系統(tǒng)的登陸界面由名稱文本和一個(gè)按鈕組成，用于用戶進(jìn)入到監(jiān)控系統(tǒng)畫(huà)面。3.2.2主監(jiān)控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。這個(gè)界面主要是顯示雨水從進(jìn)集水池，然后被排水泵排到江河的一個(gè)動(dòng)態(tài)的流程。在這個(gè)界面上，用戶還可以看到分水池液位、總集水池的液位、水流流向和各個(gè)控制閥的啟停狀態(tài)。該界面上有三個(gè)指示燈，顯示整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，在最下面還設(shè)有四個(gè)按鈕，方便用戶查詢進(jìn)入其他界面。如圖3-6圖3-6主監(jiān)控界面3.2.3設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控界面該界面是用于顯示格柵機(jī)、排水泵的電壓、電流等具體參數(shù)以及控制閥門(mén)的啟停狀況，還有每個(gè)設(shè)備的故障狀態(tài)指示燈。并能連接到操作界面，對(duì)格柵機(jī)和排水泵進(jìn)行控制。如圖3-7圖3-7設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)3.2.4報(bào)警界面一般按照以下步驟進(jìn)行組態(tài)報(bào)警記錄：打開(kāi)報(bào)警記錄編輯器，啟動(dòng)項(xiàng)目向?qū)?，組態(tài)消息文本，使用消息等級(jí)類型，設(shè)置消息的顏色，組態(tài)限制值的監(jiān)控，在畫(huà)面中插入消息窗口，設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)，激活項(xiàng)目。3.2.5Wincc與PLC的連接實(shí)現(xiàn)與PLC連接的基本條件是計(jì)算機(jī)上裝有CP5611通訊板卡，通過(guò)PROFIBUS能夠正常連接到PLC。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。Wincc選擇合適的通訊模塊和通訊處理器建立通訊連接，在WinCC項(xiàng)目上選擇通道單元。具體的實(shí)現(xiàn)步驟如下：（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(kāi)“PG/PC接口”對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)完成訪問(wèn)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“SIMATICS7ProtocolSuite.CHN”；（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；（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。否則，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)提示進(jìn)行調(diào)試。3.3功能模塊3.3.1變量模塊本系統(tǒng)共設(shè)置了三種變量：系統(tǒng)變量、內(nèi)部變量和外部變量。包含了幾種指示燈的變量”light_”、”gsj_guzhang”、”guzhang_beng”和各個(gè)閥門(mén)開(kāi)關(guān)的變量”fa_”以及各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的液位變量”yewei_”。詳細(xì)見(jiàn)下表格：變量表格變量名稱類型參數(shù)系統(tǒng)變量year無(wú)符號(hào)16位數(shù)F=3,0month無(wú)符號(hào)16位數(shù)F=2,0day無(wú)符號(hào)16位數(shù)F=1,0time文本變量8位字符型F=5,0內(nèi)部變量light_start二進(jìn)制變量light_stop二進(jìn)制變量light_alarm二進(jìn)制變量gst_guzhang1無(wú)符號(hào)16位數(shù)gst_guzhang2無(wú)符號(hào)16位數(shù)guzhang_beng1無(wú)符號(hào)16位數(shù)guzhang_beng2無(wú)符號(hào)16位數(shù)guzhang_beng3無(wú)符號(hào)16位數(shù)guzhang_beng4無(wú)符號(hào)16位數(shù)guzhang_beng5無(wú)符號(hào)16位數(shù)yewei_1無(wú)符號(hào)16位數(shù)yewei_2無(wú)符號(hào)16位數(shù)yewei_3無(wú)符號(hào)16位數(shù)外部變量fa_1二進(jìn)制變量DB1，D2.1fa_2二進(jìn)制變量DB1，D2.2fa_3二進(jìn)制變量DB1，D2.3fa_4二進(jìn)制變量DB1，D3.1fa_5二進(jìn)制變量DB1，D3.2fa_6二進(jìn)制變量DB1，D3.3fa_7二進(jìn)制變量DB1，D4.13.2.2報(bào)警模塊本系統(tǒng)共設(shè)置了10個(gè)報(bào)警，其中有7個(gè)報(bào)警是開(kāi)關(guān)量報(bào)警，分別對(duì)應(yīng)于兩臺(tái)格柵機(jī)和五臺(tái)排水泵狀態(tài)。剩下3個(gè)是模擬量報(bào)警，用于總集水池水位和河水水位監(jiān)控。如圖3-8圖3-8報(bào)警編輯為了方便模擬運(yùn)行，在系統(tǒng)中把總集水池的水位范圍設(shè)置在0cm—90cm之間，當(dāng)水位低于10cm的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)報(bào)“總集水池水位過(guò)低”，若水位高于90cm，則報(bào)“總集水池水位過(guò)高”。同樣的，設(shè)置河水水位范圍為0mm—10mm之間，考慮到河水的一般特性，所以不需要設(shè)置下限。在河水水位高于9mm的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)顯示“上限值”報(bào)警。如圖3-9是模擬運(yùn)行時(shí)的畫(huà)面。在報(bào)警畫(huà)面中，點(diǎn)擊左邊的按鈕，可以進(jìn)入相應(yīng)的界面。圖3-9報(bào)警運(yùn)行通過(guò)這些報(bào)警消息記錄，就可以生成報(bào)表，能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔以便后續(xù)工作。3.2.3報(bào)表模塊通過(guò)系統(tǒng)中產(chǎn)生的一些報(bào)警消息，并且借助模板在本系統(tǒng)中創(chuàng)建了消息順序報(bào)表。報(bào)表的結(jié)構(gòu)和組態(tài)幾乎是一樣的，只是報(bào)表的在布局、打印輸出及與動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)對(duì)象的連接方面有所不同。通過(guò)報(bào)表將報(bào)警消息文本記錄下來(lái)，并能夠打印出來(lái)。3.2.4歸檔模塊本系統(tǒng)主要?dú)w檔了兩個(gè)變量”yewei_2”、”yewei_3”，分別對(duì)應(yīng)總集水池水位和河水水位。對(duì)于周期的范圍，輸入下列數(shù)值：采集=500ms，歸檔=1*1s，兩個(gè)變量將被每秒采集一次作為變量歸檔。如圖3-10通過(guò)這兩個(gè)變量值得歸檔，本系統(tǒng)還創(chuàng)建了趨勢(shì)窗口。趨勢(shì)窗口是以圖形的形式顯示過(guò)程變量。如圖3-11，藍(lán)色曲線是總集水池水位，綠色曲線是河水水位，根據(jù)實(shí)際情況，本系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)置河水水位下限。當(dāng)水位超過(guò)上限時(shí)，曲線會(huì)變?yōu)樽霞t色，當(dāng)水位低于下限時(shí)，曲線會(huì)變成深紅色。通過(guò)曲線能夠直觀反映出當(dāng)前水位變化。圖3-10過(guò)程值變量歸檔圖3-11變量趨勢(shì)圖3.3系統(tǒng)模擬運(yùn)行3.3.1設(shè)備正常運(yùn)行雨水通過(guò)1#閥門(mén)和2#閥門(mén)分別進(jìn)入分集水池，每個(gè)分集水池中裝有一臺(tái)格柵機(jī)用于過(guò)濾雜質(zhì)，3#閥門(mén)和4#閥門(mén)各自連通著一臺(tái)排水泵，然后將水排到總集水池，總集水池容量比較大，所以本系統(tǒng)裝了3臺(tái)排水泵為它排水。如圖3-12每個(gè)水池都裝有液位傳感器，用于監(jiān)控當(dāng)前水位。本系統(tǒng)的主畫(huà)面上設(shè)置了三個(gè)指示燈，運(yùn)行時(shí)“運(yùn)行”指示燈亮綠色?！巴Ｖ埂焙汀皥?bào)警”指示燈都是亮紅色。如圖3-13是系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，所有設(shè)備的運(yùn)行狀況。包含了2臺(tái)格柵機(jī)、5臺(tái)排水泵和7個(gè)控制閥的參數(shù)。并且設(shè)置了故障燈。圖3-12系統(tǒng)正常運(yùn)行圖3-13設(shè)備正常運(yùn)行3.3.2水位超過(guò)上限模擬運(yùn)行圖3-14水位超限模擬運(yùn)行圖3-15水位超限設(shè)備狀況模擬上圖中水位已達(dá)到了95，系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)90，所以水位超過(guò)了系統(tǒng)設(shè)定值，畫(huà)面中“報(bào)警”燈亮，同時(shí)3#閥門(mén)和4#閥門(mén)關(guān)閉，1#泵和2#泵停止工作，其他設(shè)備繼續(xù)正常工作。如圖3-14、圖3-153.3.3水位低于下限模擬圖3-16水位低于下限圖3-17水位低于下限設(shè)備狀況模擬運(yùn)行上圖中水位是了5，低于系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)10，系統(tǒng)“報(bào)警”指示燈亮，同時(shí)關(guān)閉了5#閥門(mén)、6#閥門(mén)和7#閥門(mén)，3#泵、4#泵和5#泵業(yè)停止了工作，在圖3-16和圖3-17中可以很清楚的看出。第4章結(jié)束語(yǔ)

本文主要介紹了基于西門(mén)子WINCC的城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含硬件和軟件兩個(gè)方面，主要在軟件方面做了詳細(xì)的描述。在硬件方面，根據(jù)系統(tǒng)要求，對(duì)所需硬件例如智能控制器、排水泵、閥門(mén)等進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹和選型；在軟件方面，主要是從軟件的介紹、比較和選擇方面進(jìn)行了概述。然后介紹了組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的方法并組態(tài)了城市排水模擬過(guò)程，并且進(jìn)行仿真調(diào)試。通過(guò)設(shè)計(jì)和調(diào)試，大致完成了用西門(mén)子Wincc軟件對(duì)城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，但由于條件的限制，并沒(méi)能完全達(dá)到預(yù)期的效果。在Wincc軟件組態(tài)分集水池中各設(shè)置了一臺(tái)格柵機(jī)用于過(guò)濾雨水，以減少管道堵塞等問(wèn)題。每個(gè)分集水池各設(shè)置一臺(tái)排水泵用于往總集水池排水?？偧赜兄容^重要的位置，所以我們給它配了三臺(tái)排水泵用于排水，有一臺(tái)備用，在降水量超過(guò)設(shè)定值得時(shí)候可以用于緊急排水，降低了城市出現(xiàn)澇害的幾率。本系統(tǒng)還能夠監(jiān)控各個(gè)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)參數(shù)并能夠?qū)崿F(xiàn)手自動(dòng)的切換，比如格柵機(jī)和排水泵的電壓、電流等參數(shù)，便于工作人員查看。而且工作人員能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行獨(dú)立控制。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了不少困難，只有通過(guò)查閱大量的文獻(xiàn)或者請(qǐng)指導(dǎo)老師來(lái)解決，整個(gè)過(guò)程受益匪淺。

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