wincc課程設(shè)計基于wincc的物業(yè)供水系統(tǒng)

1、河南理工大學(xué)組態(tài)軟件技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計基于wincc的物業(yè)供水系統(tǒng)成 員： 王 彥 凱 專業(yè)班級： 電儀09-3班 指導(dǎo)老師： 張 新 良 所在學(xué)院：電氣工程與自動化學(xué)院2012年7月 5日摘 要隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及工業(yè)自動化水平的不斷提高，利用計算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)進(jìn)行管理以及對生產(chǎn)過程實(shí)施數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，越來越受到人們的關(guān)注。組態(tài)軟件就是計算機(jī)技術(shù)向工業(yè)領(lǐng)域滲透的產(chǎn)物。它具有接口開放、功能齊全、組態(tài)靈活、運(yùn)行穩(wěn)定、簡單易學(xué)等特點(diǎn)，為用戶提供了快速構(gòu)建工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的手段，使其有效降低了開發(fā)成本和有效縮短了開發(fā)周期。在計算機(jī)上配以組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和過程控制是工業(yè)控制領(lǐng)域的一個明顯趨勢，因?yàn)檫@種

2、模式可更直觀、更方便地對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，充分發(fā)揮計算機(jī)的復(fù)雜數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、報表統(tǒng)計和圖形顯示能力，同時避免工業(yè)控制過程中大量煩瑣的編程工作，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的任意組態(tài)，從而構(gòu)筑符合用戶要求的監(jiān)控系統(tǒng)。 根據(jù)物業(yè)供水系統(tǒng)對監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際要求的分析以及對各種組態(tài)軟件的對比分析，選擇組態(tài)軟件wincc，基于wincc完成物業(yè)供水系統(tǒng)功能設(shè)計，包括過程監(jiān)控界面制作，過程值歸檔，趨勢界面，報表系統(tǒng)設(shè)計，報警記錄設(shè)計以及用戶主界面設(shè)計，系統(tǒng)中下位機(jī)用plc實(shí)現(xiàn)具體的控制功能。關(guān)鍵字： wincc 物業(yè)供水系統(tǒng) plc abstractwith the development of

3、computer technology, and constantly improve the level of industrial automation, the use of computer technology to manage the production and implementation of data collection and monitoring of the production process, more and more attentions. the configuration software is the product of computer tech

4、nology to the industrial field penetration. it has open interfaces, full-featured, flexible configuration, stable operation, easy to learn features to provide users with the means to quickly build industrial monitoring system, to reduce development costs and effectively shorten the development cycle

5、. together with the configuration software on the computer data acquisition and process control is a clear trend in the field of industrial control, because this model can be more intuitive, real-time monitoring of the production process more convenient, give full play to the complexity of computer

6、data computing, report statistical and graphical display capabilities, while avoiding a lot of tedious programming work in the industrial process control, allowing users according to an arbitrary configuration of the control object and control purposes, to build a monitoring system to meet user requ

7、irements.comparative analysis based on the analysis of the properties of the water supply system of the actual requirements of the monitoring system, as well as a variety of configuration software, select the configuration software wincc is based on the the wincc completion of the property water sup

8、ply system functional design, including the production of process monitoring interface, the process value archive and trend interface , reports, system design, alarm record design and design of the users home interface, the next bit machine with plc system control functions.keywords: plc；property wa

9、ter supply system目 錄第1章 緒 論11.1 課題背景和意義11.2 國內(nèi)外物業(yè)供水系統(tǒng)發(fā)展與現(xiàn)狀11.3 組態(tài)軟件的功能特點(diǎn)發(fā)展方向21.4 基于wincc的物業(yè)供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能及特點(diǎn)3第2章 供水系統(tǒng)的理論分析及方案的確定42.1 恒壓供水系統(tǒng)原理42.2 系統(tǒng)方案確定4第3章 供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計63.1 系統(tǒng)主要配置的選型63.1.1 水泵機(jī)組的選型63.1.2 plc的選型73.1.3 壓力傳感器的選型73.2 可編程控制器i/o分配83.3 系統(tǒng)電路分析及設(shè)計83.3.1 系統(tǒng)電源83.3.2 供水系統(tǒng)主電路分析與設(shè)計93.3.3 i/o接線圖10第4章 供水系統(tǒng)的

10、軟件設(shè)計124.1 過程監(jiān)控界面設(shè)計124.2 趨勢界面組態(tài)204.3報警信息記錄畫面組態(tài)介紹264.4狀態(tài)量信息表格記錄組態(tài)介紹304.5 主界面組態(tài)324.6 系統(tǒng)中軟件實(shí)現(xiàn)的功能344.7供水系統(tǒng)下位機(jī)plc程序設(shè)計384.7.1 供水系統(tǒng)的plc程序主體思路：384.7.2供水系統(tǒng)下位機(jī)plc程序設(shè)計384.8 wincc與plc之間的通信414.9 plc程序調(diào)試及仿真434.10 程序調(diào)試及仿真體會46第5章 結(jié)束語48參考文獻(xiàn)49致 謝50第1章 緒 論1.1 課題背景和意義隨著工業(yè)自動化水平的發(fā)展，物業(yè)供水系統(tǒng)也越來越需要智能化的監(jiān)控手段來實(shí)現(xiàn)其功能。我們都知道，水是人類生活、

11、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在建設(shè)節(jié)約型時代特征的前提下，我們這個水資源和電能短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動化程度低，而隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及住房制度改革的不斷深入，城市中各類小區(qū)建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時也對小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到小區(qū)住戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。本系統(tǒng)就是在這種背景下設(shè)計的。 基于wincc的物業(yè)供水系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)、plc技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水

12、可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能源日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計該系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2 國內(nèi)外物業(yè)供水系統(tǒng)發(fā)展與現(xiàn)狀 隨著工業(yè)控制系統(tǒng)由集中型控制系統(tǒng)發(fā)展到計算機(jī)技術(shù)的引入，到目前分散型工業(yè)控制系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用與發(fā)展，市場上對工業(yè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用規(guī)模日益擴(kuò)大，要求也日漸多樣化?，F(xiàn)代工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)不僅要能實(shí)時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，直接對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場控制，而且還要在遠(yuǎn)離現(xiàn)場的中央控制室逼真地反映工業(yè)現(xiàn)場的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)，對系統(tǒng)的各種狀態(tài)進(jìn)行檢測和進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，使得工業(yè)控

13、制軟件在工業(yè)控制領(lǐng)域中變得日益重要。然而種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得軟件編程量大、開發(fā)周期長、開發(fā)成本高的傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件己經(jīng)無法滿足用戶的各種需求。在這種背景之下，工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件作為一種嶄新的工業(yè)控制軟件孕育而生，并以其靈活的組態(tài)工具、開放式的結(jié)構(gòu)、良好的人機(jī)交互界面、高度的可靠性廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)之中。目前國內(nèi)外基于物業(yè)供水系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)比較多，并且有些技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，從簡單的基于plc的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計到基于wincc和plc的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計，其中后者的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控技術(shù)是現(xiàn)在研究的核心，組態(tài)軟件是在電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)及電機(jī)控制理

14、論發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。本文的基于wincc的物業(yè)供水系統(tǒng)設(shè)計屬于恒壓供水，由于wincc良好的界面效果以及plc的高可靠性等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)相比本系統(tǒng)有很大的實(shí)用價值。1.3 組態(tài)軟件的功能特點(diǎn)發(fā)展方向大多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集程序，用戶可以進(jìn)行配置。在支持opc的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的服務(wù)者作為服務(wù)器，數(shù)據(jù)申請者作為客戶，服務(wù)器和客戶之間通過dcom接口進(jìn)行通信，而無需知道對方內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。組態(tài)軟件同樣可以作為服務(wù)器為其他的應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。opc現(xiàn)在已經(jīng)得到了國外知名廠商的支持。隨著支持opc的組態(tài)軟件和硬件設(shè)備的普及，使用opc進(jìn)行數(shù)據(jù)采集必將成為組態(tài)中更合理的選擇。腳本語言是擴(kuò)

15、充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段。因此，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；二是采用微軟的vba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。由于visual basic是解釋執(zhí)行的，所以vba程序的一些語法錯誤可能到執(zhí)行時才能發(fā)現(xiàn)。而面向?qū)ο蟮哪_本語言提供了對象訪問機(jī)制，地系統(tǒng)中的對象可以通過其屬性和方法進(jìn)行訪問，比較容易學(xué)習(xí)、掌握和擴(kuò)展，但實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜?？蓴U(kuò)展性為用戶提供了在不改變原有系統(tǒng)的情況下，想系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力，這種新功能可能來自于組態(tài)軟件開發(fā)商、第三方軟件提供商或用戶自身。增加功能字常用的手段是activex組件的應(yīng)用

16、，組態(tài)軟件能體統(tǒng)完備的activex組件引入功能及發(fā)現(xiàn)引入對象在腳本語言中的訪問。 隨著管理信息系統(tǒng)和計算機(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，需要對現(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)軟件對這些方面的需求還只能以報表的形式提供，以供其他的業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用，在絕大多數(shù)情況下，仍然需要進(jìn)行再開發(fā)才能實(shí)現(xiàn)。隨著生產(chǎn)決策活動對信息需求的增加，可以預(yù)見，組態(tài)軟件與管理信息系統(tǒng)或領(lǐng)導(dǎo)信息系統(tǒng)的集成必須更加緊密，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)。 隨著以工業(yè)pc為核心的自動控制集成系統(tǒng)技術(shù)的

17、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，而是要考慮一些實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用功能，如軟件plc、先進(jìn)過程控制策略等。1.4 基于wincc的物業(yè)供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能及特點(diǎn)本設(shè)計是基于wincc的物業(yè)供水系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)：本系統(tǒng)是基于wincc的物業(yè)供水系統(tǒng)，它的監(jiān)控部分主要由裝有wincc軟件的監(jiān)控工控機(jī)、plc和壓力傳感器組成。壓力傳感器實(shí)時檢測水壓，通過plc傳給工控機(jī)在wincc界面實(shí)時顯示。plc的可靠性決定了它主要實(shí)現(xiàn)控制水泵和給工控機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的功能。操作者可以通過wincc界面對水泵的工作與否進(jìn)行控制。在wincc界面中操作者可以形象

18、的看到水壓、水泵工作狀態(tài)等信息。通過設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，操作者可以實(shí)現(xiàn)水泵的自動控制，低水壓高水壓報警，水壓和水泵狀態(tài)信息數(shù)據(jù)歸檔，水壓高低報警記錄，還能查看水壓的歸檔數(shù)據(jù)表格，查看水壓趨勢圖，以便在水壓過高或者過低時做出正確及時的決策避免不良情況發(fā)生，為物業(yè)做好供水服務(wù)提供了一個界面友好功能強(qiáng)大的監(jiān)控平臺。本系統(tǒng)的特點(diǎn)：wincc的界面友好，功能強(qiáng)大，可為用戶提供各種數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)報表顯示存檔、趨勢顯示、報警等。plc工作可靠，可為系統(tǒng)的可靠性提供保證。第2章 供水系統(tǒng)的理論分析及方案的確定2.1 恒壓供水系統(tǒng)原理恒壓供水系統(tǒng)的供水部分主要由水泵、電動機(jī)、管道和閥門等構(gòu)成。通常由異步電動機(jī)驅(qū)動水

19、泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把電機(jī)和水泵做成一體，通過調(diào)節(jié)電機(jī)機(jī)組工作電機(jī)的數(shù)量，從而改變水泵的出水流量而實(shí)現(xiàn)恒壓供水的。因此，恒壓供水系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是電機(jī)的工作控制。2.2 系統(tǒng)方案確定恒壓供水的原理分析可知，該系統(tǒng)主要有壓力傳感器、壓力變送器、恒壓控制單元、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。系統(tǒng)主要的設(shè)計任務(wù)是利用恒壓控制單元控制多臺水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定壓力供水，可供選擇的方案有：1、人工控制+水泵機(jī)組+壓力傳感器這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)起來也比較容易，就是派專人看著壓力傳感器傳輸過來的數(shù)據(jù)，人工選擇哪臺水泵工作和控制幾臺水泵機(jī)組工作。這種控制比較落后，可靠性不高。需要工作人員一直守在控制室里，實(shí)時控制，

20、效率低。因此不選并用此方案。2、單片機(jī)+水泵機(jī)組+壓力傳感器+液晶顯示這種方式控制精度高、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便，具有較高的性能價格比。但開發(fā)周期長，程序一旦固化，修改較為麻煩，因此現(xiàn)場調(diào)試的靈活性差，同時在運(yùn)行時，將產(chǎn)生干擾，水泵的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大，所以必須采取相應(yīng)的抗干擾措施來保證系統(tǒng)的可靠性。該系統(tǒng)適用于某一特定領(lǐng)域的小容量的恒壓供水系統(tǒng)中。3、wincc+plc+ 水泵機(jī)組+壓力傳感器這種控制方式界面友好，控制可靠靈活方便。具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通用性強(qiáng)，其中的水壓信息和水泵工作狀態(tài)信息可以存檔供操作者分析做出決策的依據(jù)。實(shí)時監(jiān)控畫面可以顯

21、示水壓趨勢圖各種信息報表，還能設(shè)置報警的條件以及記錄報警時間報警次數(shù)報警位置，信息處理功能強(qiáng)大。由于plc產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng)。在硬件設(shè)計上，只需確定plc的硬件配置和io的外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時，可以方便地通過pc機(jī)來改變存貯器中的控制程序，所以現(xiàn)場調(diào)試方便。同時由于plc的抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。因此該系統(tǒng)能適用于各類不同要求的恒壓供水場合，并且與供水機(jī)組的容量大小無關(guān)。通過對以上這幾種方案的比較和分析，可以看出“wincc+plc+水泵機(jī)組+壓力傳感器”的控制方式更適合于物業(yè)供水系統(tǒng)。這種控制方案既有界面友好，信

22、息豐富，擴(kuò)展功能靈活方便、便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，又能達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制精度的要求。 第3章 供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 系統(tǒng)主要配置的選型3.1.1 水泵機(jī)組的選型水泵機(jī)組的選型基本原則，一是要確保平穩(wěn)運(yùn)行；二是要經(jīng)常處于高效區(qū)運(yùn)行，以求取得較好的節(jié)能效果。要使泵組常處于高效區(qū)運(yùn)行，則所選用的泵型必須與系統(tǒng)用水量的變化幅度相匹配。本文以某小區(qū)的實(shí)際生活用水的數(shù)據(jù)進(jìn)行選型，該小區(qū)生活用水具體要求為：1)由多臺水泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)供水，流量范圍600m2h，揚(yáng)程60米左右，出水口水壓大小為0.4mpa；2)設(shè)置一臺水泵作用于小流量時的供水；供水壓力要求恒定，尤其在換泵時波動要??；3)系統(tǒng)能自動可靠運(yùn)行，為方

23、便檢修和應(yīng)急，應(yīng)具備手動功能。4)具有完善的過載保護(hù)功能，系統(tǒng)要求較高的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能。根據(jù)以上系統(tǒng)要求的總流量范圍、揚(yáng)程大小，確定供水系統(tǒng)設(shè)計秒流量和設(shè)計供水壓力(水泵揚(yáng)程)，考慮到用水量類型為連續(xù)型低流量變化型，確定采用4臺上海熊貓機(jī)械(集團(tuán))有限公司生產(chǎn)的sfl系列主水泵機(jī)組。 表3.1 控制器i/o口分配表型號數(shù)量主要性能參數(shù)流量m2/h揚(yáng)程m效率%轉(zhuǎn)速r/min電機(jī)功率kw余量m進(jìn)出口徑mm水泵機(jī)組150sfl160-20x4416080731450552.91503.1.2 plc的選型plc是整個恒壓供水控制系統(tǒng)執(zhí)行部分的核心，它要完成對系統(tǒng)中所有輸入信號的采集、所有輸出單元的控制

24、、恒壓的實(shí)現(xiàn)以及對外的數(shù)據(jù)交換。因此我們在選擇plc時，要考慮plc的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、內(nèi)存空間、通訊接口及協(xié)議、帶擴(kuò)展模塊的能力和編程軟件的方便與否等多方面因素，以日本三菱plc為例，該plc有fx、a、q三大系列，在fx系列中又有fx1s，fx1n和fx2n三種型號。依據(jù)控制任務(wù)，從plc的輸入輸出點(diǎn)數(shù)、存儲器容量、輸入輸出接口模塊類型等方面等來選plc型號。在供水系統(tǒng)的設(shè)計中，我們選擇三菱fx1n-40mr-001型plc。fx1n-40mr-001的主要參數(shù)為：io點(diǎn)數(shù)：2416；基本指令：27條；功能指令：298條；基本指令執(zhí)行時間：0.55-0.7微秒；用戶程序步驟：8k

25、；通信功能：強(qiáng)；輸出形式：繼電型；輸出能力：2a點(diǎn)；三菱fx1n-40mr-001是三菱電機(jī)推出的功能強(qiáng)大的普及型plc。具有擴(kuò)展輸入輸出，模擬量控制和通訊、鏈接功能等擴(kuò)展性。是一款廣泛應(yīng)用于一般的順序控制三菱plc。3.1.3 壓力傳感器的選型壓力傳感器是供水系統(tǒng)中的主要傳感器。plc自動控制水泵的工作情況的信息全部來自壓力傳感器，它必須要有很高的可靠性，如果壓力傳感器出錯，將會帶來災(zāi)難性的事故，很可能是管道爆裂或者是水壓不足，造成居民用水的不方便，因此壓力傳感器的選用很關(guān)鍵。根據(jù)供水系統(tǒng)的具體的要求，我們選擇佛山一眾傳感儀器有限公司的水壓傳感器py206。它有以下特點(diǎn)：水壓傳感器，廠家采用

26、進(jìn)口高精度感應(yīng)芯體，先進(jìn)的貼片工藝，配套帶有零點(diǎn)、滿量程補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償?shù)母呔群透叻€(wěn)定性放大集成電路，將被測量介質(zhì)的壓力轉(zhuǎn)換成05vdc標(biāo)準(zhǔn)電信號 。采用全不銹鋼封焊結(jié)構(gòu)，具有良好的防潮能力及優(yōu)異的介質(zhì)兼容性。廣泛用于工業(yè)設(shè)備、水利、化工、醫(yī)療、電力、空調(diào)、金剛石壓機(jī)、冶金、車輛制動、樓宇供水等壓力測量與控制。3.2 可編程控制器i/o分配表3.2 控制器i/o口分配表輸入元件地址編碼輸出元件地址編碼低水壓輸入x000水泵1接觸器y001正常水壓輸入x001水泵2接觸器y002高水壓輸入x002水泵3接觸器y003模式選擇開關(guān)x003水泵4接觸器y004自動模式開關(guān)x004水泵1工作指示燈y0

27、05水泵1過載x005水泵2工作指示燈y006水泵2過載x006水泵3工作指示燈y007水泵3過載x007水泵4工作指示燈y010水泵4過載x010自動模式指示燈y011水泵1手動開x011手動模式指示燈y012水泵1手動關(guān)x012自動模式開關(guān)指示燈y013水泵2手動開x013高壓報警燈y014水泵2手動關(guān)x014低壓報警燈y015水泵3手動開x015水泵3手動關(guān)x016水泵4手動開x017水泵4手動關(guān)x0203.3 系統(tǒng)電路分析及設(shè)計3.3.1 系統(tǒng)電源供電系統(tǒng)的設(shè)定直接影響到控制系統(tǒng)的可靠性，因此在設(shè)定供電系統(tǒng)時應(yīng)考慮下列因素：1)輸入電源電壓在一定的允許范圍內(nèi)變化；2)當(dāng)輸入交流電斷電時

28、，應(yīng)不破壞控制器程序和數(shù)據(jù)；3)當(dāng)控制系統(tǒng)不允許斷電的場合，要考慮供電電源的冗余；4)當(dāng)外部設(shè)備電源通斷電時，應(yīng)不影響控制器的供電；5)要考慮電源系統(tǒng)的抗干擾措施。為實(shí)現(xiàn)以上要求，在主電路和控制電路加上了保護(hù)，包括過載保護(hù)，當(dāng)主電路因某些原因出現(xiàn)故障時，比如水泵過載，這時過載保護(hù)工作，水泵停止運(yùn)行既使水泵安全，也使電源供電安全確保plc的電源正常。3.3.2 供水系統(tǒng)主電路分析與設(shè)計由設(shè)計內(nèi)容和要求可知，本設(shè)計需要用到四臺水泵，水泵的型號都為：150sfl160-20x4，55kw，1450轉(zhuǎn)/分，380v，144a。在設(shè)計主電路時水泵以電動機(jī)代替，圖中的km為接觸器線圈，fr為熱繼電器，主電

29、路并設(shè)有短路過載保護(hù)。硬件設(shè)設(shè)計主電路圖如圖3-2所示：圖3-2 硬件設(shè)計主電路圖圖中的三相電接入口處有熔斷器，當(dāng)水泵因故障或其他原因過載時，主電路上的電流超過正常值時熔斷器自動熔斷，起到保護(hù)水泵和主電路的作用。在每臺水泵上單獨(dú)再安裝熔斷器fu1、2、3、4，因?yàn)椋?臺水泵的工作狀態(tài)不同主電路的電流不同，主電路上的熔斷器只能起到保護(hù)主電路的作用，所以，在每臺水泵上單獨(dú)再裝上熔斷器以保證當(dāng)水泵超載時可單獨(dú)切斷電源。刀開關(guān)qs1、2、3、4由人工手動控制，plc控制電路失靈時刀開關(guān)是切斷電源的唯一方法。接觸器km1、2、3、4是由plc自動控制水泵的開關(guān)。fr1、2、3、4是熱繼電器，把它們穿在電

30、機(jī)的繞組中，當(dāng)水泵過載時，熱繼電器動作，切斷電源。m1、2、3、4代表四臺水泵。3.3.3 i/o接線圖圖3-3供水系統(tǒng)plc i/o接線圖如圖3-3所示，按鍵s1-s16分別為不同信號輸入，com口為公共端，y001-y015分別為不同控制信號輸出端，輸出控制信號控制執(zhí)行電路的工作狀態(tài)。其中，s3是自鎖開關(guān)，當(dāng)s3接通時系統(tǒng)工作在手動模式，當(dāng)s3斷開時，系統(tǒng)工作在自動模式，而s3的默認(rèn)狀態(tài)是斷開的。s4是當(dāng)系統(tǒng)工作在自動模式時的開關(guān)，當(dāng)s4接通時，自動工作有效，當(dāng)s4斷開時，自動工作停止。s4-s8是過載保護(hù)的輸入，以開關(guān)形式代替。過載保護(hù)，除了有硬件上的保護(hù)還有plc程序中的保護(hù)，以確保系

31、統(tǒng)的可靠性。s9-s16是手動模式下的功能選擇，使4臺水泵可以任意設(shè)置其工作狀態(tài)，4臺水泵在手動控制模式下是相互獨(dú)立的，相互之間沒有影響。y1-y4是水泵的接觸器控制端，由于選用的plc是繼電器輸出型，因此可以直接驅(qū)動接觸器，為了增加系統(tǒng)的安全系數(shù)，在接觸器和plc組成的回路中加入了熱繼電器。y5-y10是各個水泵工作狀態(tài)指示燈口，y11是自動模式指示燈控制口，y12是手動模式指示燈控制口，y13是自動模式開關(guān)狀態(tài)之燈控制接口。y14是高壓報警指示燈，當(dāng)只有一臺水泵在工作，但是，水壓還是超過正常值，這時就要報警來提醒工作人員，由工作人員決定是否手動關(guān)掉所有水泵。y15是低壓報警指示燈，當(dāng)4水泵

32、都投入工作，但是，水壓還是低于正常值，如果這種狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生，那么，這個系統(tǒng)就要考慮增設(shè)一臺水泵以保證供水的正常。第4章 供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計物業(yè)供水系統(tǒng)軟件部分概況：供水系統(tǒng)有主界面、過程監(jiān)控界面、趨勢界面、表格界面、報警記錄、參數(shù)設(shè)置六個界面。4.1 過程監(jiān)控界面設(shè)計 1.新建項目myfstproj.mcp2.在變量管理器中“內(nèi)部變量”新建變量無符號8位數(shù)b_1, b_2, b_3, b_4, n_p，b_model;新建二進(jìn)制變量b_auto，b_power。3.圖形編輯器中，新建圖形頁面，process.pdl. 打開圖形編輯器，從菜單欄中選擇庫，plantelements中選擇pumps

33、選擇水泵tanks中選擇容器。如圖4-1所示 圖 4-1 庫中水泵和容器選取3.在plantelements中選擇valves選擇開關(guān)，pipes - smart objects中選擇水管，如圖4-2所示 圖 4-2 庫中選擇開關(guān)和水管4.在“標(biāo)準(zhǔn)對象”中選擇“靜態(tài)文本”放入process.pdl5.在 “窗口對象”中選擇“按鈕”“選項組”“圓形按鈕”“滾動條對象”放入process.pdl中。如圖4-3所示 圖 4-3 標(biāo)準(zhǔn)中選擇對象6.編輯水泵屬性：在水泵上右擊鼠標(biāo)打開屬性對話框，在“閃爍樣式”中關(guān)聯(lián)變量“b_1”更新時間改為250ms。7.把選擇好的組件組成一個系統(tǒng)如圖4-4所示圖 4-

34、4 process.pdl整體界面8.編輯各組件的屬性a 水泵的屬性設(shè)置。在水泵的屬性中選擇 “控件屬性”“閃爍樣式”關(guān)聯(lián)變量b_1.同樣道理其他3個水泵都分別關(guān)聯(lián)變量b_2,b_3,b_4，設(shè)定刷新延時250ms。b 水桶屬性設(shè)置。打開屬性，在“用戶定義1”的“process”中關(guān)聯(lián)變量n_p，設(shè)定刷新延時250ms。c 靜態(tài)文本框?qū)傩栽O(shè)置。靜態(tài)文本框?qū)傩栽O(shè)置使之顯示“水壓”。在文本框 “屬性”“效果”“全局顏色方案”選擇否。在“邊框顏色”“ 邊框背景顏色”“背景顏色”設(shè)置為透明度100%，字體顏色設(shè)置為“棕色”。在“文本”里添加“水壓”，在 “字體”中選擇“宋體”，“字號”“25”加粗傾斜

35、。d 靜態(tài)文本框2屬性設(shè)置。在“水壓” 旁邊的文本框?qū)傩灾小拔谋尽标P(guān)聯(lián)變量“n_p”。e 滑塊屬性設(shè)置。在滑塊“屬性”中“其他” 中選擇“過程驅(qū)動器連接”關(guān)聯(lián)變量“n_p”,在后邊的設(shè)定刷新延時250ms。f 手動/自動按鈕屬性設(shè)置。f.1在手動/自動按鈕右鍵“屬性”的“文本”中輸入“自動/手動”在 “字號”中輸入“25”，加粗傾斜。f.2在手動/自動按鈕右鍵“事件”的“”按鈕“鼠標(biāo)”“按左鍵”中右鍵vbs動作，打開vb編輯器，如圖4-5所示圖 4-5 自動手動按鈕vb動作編輯界面 f.3 在“文件”“新建動作”新建動作，保存。在編輯器中編寫如下程序：sub onlbuttondown(byv

36、al item, byval flags, byval x, byval y) dim b_power 電源變量set b_power = hmiruntime.tags(b_power)b_power.readdim powerpower=b_power.valuedim b_model 模式選擇自動模式或者手動模式set b_model = hmiruntime.tags(b_model)b_model.readdim modelmodel=b_model.valueif power=1 then 只有當(dāng)電源打開時才有效 if model2 then model=0開機(jī)默認(rèn)狀態(tài) model

37、=1自動模式 model=2手動模式model=1elsemodel=model+1end ifb_model.write modelelseb_model.write 0end ifdim b_autoset b_auto = hmiruntime.tags(b_auto)if model=2 then b_auto.write 0end ifend subf.4 檢查程序有沒有錯誤，沒有錯的話保存。f.5 在“wincc explor”中“計算機(jī)”的“啟動”中，把“腳本語言”打鉤。g 自動開關(guān)屬性設(shè)置g.1在 “自動開關(guān)” 的“屬性”的“文本”中輸入 “自動開關(guān)” g.2 在“自動開關(guān)”

38、的“屬性”的“顏色”中選擇 “背景顏色”右鍵選擇“動態(tài)對話框”，如圖4-6所示圖 4-6 自動開關(guān)顏色配置g.3 在“自動開關(guān)” 的“事件”的“按鈕”的“鼠標(biāo)”中選擇“按左鍵”右鍵選擇“vbs動作”如圖4-7， 圖 4-7 自動開關(guān)vb動作打開vb編輯器在其中編寫如下程序：sub onlbuttondown(byval item, byval flags, byval x, byval y) dim b_model 模式選擇變量set b_model = hmiruntime.tags(b_model)b_model.readdim model model=b_model.valuedim b

39、_autoset b_auto = hmiruntime.tags(b_auto)b_auto.readdim autoauto=b_auto.valuedim b_power 電源變量set b_power = hmiruntime.tags(b_power)b_power.readdim powerpower=b_power.valueif power=1 then 只有當(dāng)電源打開時才能使用if model=1 then 只有模式為自動模式時自動模式開關(guān)才有效if auto=0 thenb_auto.write 1elseb_auto.write 0end if elseb_auto.wr

40、ite 0 在模式是其他時把model清零 end ifelseb_auto.write 0 在電源關(guān)閉時把model清零避免電源關(guān)了按鍵還有效end ifend subh 手動模式設(shè)置h.1 文本顯示。在文本框“屬性” 的“文本”中分別輸入“水泵1手動” “水泵2手動” “水泵3手動” “水泵4手動”，在“顏色”中的“邊框顏色”“背景顏色”“邊框背景顏色”設(shè)置為透明100%。h.2 按鈕動作。分別在on按鈕的“屬性”“事件”的“”按鈕“鼠標(biāo)”“按左鍵”中右鍵vbs動作，打開vb編輯器編寫vb程序：sub onlbuttondown(byval item, byval flags, byval

41、 x, byval y) dim b_model 模式選擇變量set b_model = hmiruntime.tags(b_model)b_model.readdim model 模式選擇變量model=b_model.valuedim b_1set b_1 = hmiruntime.tags(b_1)if model=2 then model=2代表模式選擇為手動模式只有在手動模式下才有效b_1.write 3 b_1.write 3代表把水泵1打開end ifend sub分別在off按鈕的“屬性”“事件”的“”按鈕“鼠標(biāo)”“按左鍵”中右鍵vbs動作，打開vb編輯器編寫vb程序：sub

42、onlbuttondown(byval item, byval flags, byval x, byval y) dim b_model 模式選擇變量set b_model = hmiruntime.tags(b_model)dim modelb_model.readmodel=b_model.value dim b_1set b_1 = hmiruntime.tags(b_1)if model=2 then model=2代表模式選擇為手動模式只有在手動模式下才有效b_1.write 0 b_1.write 3代表把水泵1關(guān)閉end ifend subi 電源開關(guān)屬性設(shè)置在開關(guān)“屬性”“用戶

43、定義1”“toggle”關(guān)聯(lián)變量“b_power”更改刷新延時250ms。j 指示燈屬性設(shè)置在指示燈 “屬性”“顏色”“背景顏色”中右鍵選擇“動態(tài)對話框”出現(xiàn)窗口中“表達(dá)式”中選擇“增加變量”選擇相對應(yīng)的變量，在“表達(dá)式變量結(jié)果”中選擇“數(shù)據(jù)類型”“模擬”在相應(yīng)的范圍選擇相應(yīng)的顏色。如圖4-8所示圖 4-8 指示燈顏色動態(tài)k 退出按鈕設(shè)置選擇按鈕在“動態(tài)向?qū)А敝羞x擇“系統(tǒng)函數(shù)”中找到“退出wincc運(yùn)行系統(tǒng)”。雙擊打開，直接點(diǎn)擊“下一步”在選擇觸發(fā)器中選擇“鼠標(biāo)左鍵”再點(diǎn)擊“下一步”“完成”。這樣當(dāng)運(yùn)行時左鍵單擊這個按鈕時就會退出運(yùn)行系統(tǒng)。4.2 趨勢界面組態(tài)本系統(tǒng)所設(shè)計的狀態(tài)量趨勢圖顯示畫面

44、壓力趨勢控件趨勢控件對應(yīng)有rulercontrol控件。其功能主要有：實(shí)時顯示爐內(nèi)每一狀態(tài)量隨時間的變化趨勢，同時可以統(tǒng)計任意時間區(qū)間內(nèi)個狀態(tài)量的最大值、最小值、平均值等一些統(tǒng)計量。圖4-9 狀態(tài)量趨勢圖顯示畫面要組態(tài)此畫面，首先需要對相關(guān)的狀態(tài)量進(jìn)行歸檔。在winccexplorer界面右鍵打開tag logging變量記錄，使用wincc的變量記錄編輯器可對歸檔、需要組態(tài)的變量、采集時間定時器和歸檔周期進(jìn)行組態(tài)。在打開的tag logging界面中我們可以看到第一項為times選項，單擊會在右側(cè)窗口中出現(xiàn)所有已經(jīng)組態(tài)好的定時器，在默認(rèn)狀態(tài)下，系統(tǒng)提供了5個定時器：500ms，1s，1min

45、，1h，和1天。如果我們想不同于所有默認(rèn)的定時器，這時可組態(tài)一個新的定時器。具體步驟為：右鍵times選項，再出現(xiàn)的菜單中選擇新建，在彈出的對話框中填入新建定時器的名稱，選擇定時器基準(zhǔn)量以及在“系數(shù)”編輯框中輸入所需要的系數(shù)值，確定即可。圖4-10 創(chuàng)建一個newtime定時器下面開始創(chuàng)建歸檔，在“tag logging”編輯器中，使用歸檔向?qū)韯?chuàng)建歸檔，并選擇要?dú)w檔的變量。具體步驟為：右鍵“archives”，在彈出的菜單中選擇“archive wizard.”，在彈出的對話框中單擊下一步，再出現(xiàn)的對話框中填入新建的歸檔名稱以及選擇歸檔類型（在這里我們選擇過程值歸檔），單擊下一步，圖4-11

46、 創(chuàng)建歸檔step1對話框在step2對話框中單擊“select”,然后在彈出的變量選擇對話框中選擇要?dú)w檔的變量。圖4-12 添加要?dú)w檔的變量變量添加完后點(diǎn)擊“finish”按鈕完成。此時就會在歸檔系統(tǒng)中生成一個名為processvaluearchive的歸檔。此歸檔中包含了我們所選擇的要?dú)w檔的變量。圖4-13 添加歸檔變量后的變量記錄界面在歸檔變量列表中我們可以右鍵選擇屬性，設(shè)置歸檔變量的屬性。主要設(shè)置的屬性有變量采集周期用500ms和歸檔周期1s。圖4-14 變量采集歸檔周期選擇保存“tag logging”，到此我們的變量歸檔設(shè)置基本完成。新建numberform.pdl畫面，從“con

47、trols”的activex controls列表中分別添加wincc onlinetrendcontrol控件，雙擊wincc onlinetrendcontrol控件，在彈出的屬性對話框中設(shè)置相關(guān)屬性。在“trends”頁，在“tag name”欄添加所要關(guān)聯(lián)的變量名，如“n_p”,在“value axes”頁，設(shè)置“value tange”欄設(shè)置變量范圍為0-255，按需要還可以進(jìn)行一些相關(guān)的設(shè)置，如：y軸標(biāo)簽等。圖4-15 wincc onlinetrendcontrol控件屬性設(shè)置設(shè)置完屬性后單擊確定即可。下一步是為每一個wincc onlinetrendcontrol控件添加rul

48、ercontrol控件，雙擊rulercontrol控件，彈出屬性對話框，在“general”頁選擇其所對應(yīng)的id，及在“source”欄中選擇對應(yīng)的wincc onlinetrendcontrol控件id。在“窗口”欄中選擇“statistics”window選項。在“columns”頁中選擇需要在rulercontrol控件中顯示的量。通過“”、“”、“”按鈕將這兩個傳送到“選擇消息塊”列表框中。單擊確定完成屬性設(shè)置。此時，狀態(tài)量報警信息記錄畫面基本組態(tài)完畢。4.4狀態(tài)量信息表格記錄組態(tài)介紹本系統(tǒng)各狀態(tài)量信息除了可以使用趨勢圖實(shí)時顯示外，還可以使用表格實(shí)時記錄。打開圖形編輯器，創(chuàng)建一個新的

49、畫面并命名為table.pdl，在“object palette”上選擇“controls”選項卡上的wincc olinetable control控件，拖入繪圖區(qū)適當(dāng)位置，調(diào)整控件大小。雙擊wincc olinetable control控件，彈出wincc olinetable control控件屬性對話框。圖4-22 wincc olinetable control控件屬性窗口如圖4-22所示，wincc olinetable control控件屬性主要需要設(shè)置的是在“數(shù)值列”選項卡中，由于本系統(tǒng)需要記錄四個狀態(tài)量（分別為：爐內(nèi)溫度、爐內(nèi)壓強(qiáng)、爐內(nèi)液位、爐內(nèi)溶液濃度），所以“數(shù)值列”選

50、項卡中在“數(shù)值列”欄下點(diǎn)擊“new”按鈕再添加三個數(shù)值列，然后分別選中四個數(shù)值列，設(shè)置標(biāo)簽分別為濃度，溫度，壓強(qiáng)，液位，在“變量名”欄下分別對應(yīng)選擇變量“n_p”。添加的這些變量均為歸檔變量，由于歸檔過程前面已經(jīng)詳細(xì)介紹，此處不再贅述。屬性設(shè)置完成后單擊確定即可基本完成對狀態(tài)量信息表格記錄的組態(tài)。4.5 主界面組態(tài)主界面主要完成各畫面之間的切換、系統(tǒng)退出等功能。圖 4-23 主界面主界面的主要組態(tài)過程為：1.右擊wincc項目管理器的圖形編輯器，打開圖形編輯器，新建一個畫面，重命名為：main.pdl。2.右擊繪圖區(qū)，選擇屬性，在彈出的屬性對話框中對繪圖區(qū)的屬性進(jìn)行設(shè)置，在幾何中設(shè)置畫面的寬和

51、高分別為800和600.設(shè)置完成后關(guān)閉窗口。圖4-24 繪圖區(qū)屬性界面3. 在物體窗口中選擇標(biāo)準(zhǔn)，分別從智能控件和窗口控件中選擇一個靜態(tài)文本框、一個下拉列表控件、一個圖片窗口控件和6個按鈕，分別如圖4-23所示布置于main.pdl界面中。分別設(shè)置每一個控件的屬性值。picture window控件主要用來在畫面切換時顯示不同的畫面；6個按鈕功能分別對應(yīng)：組態(tài)界面顯示、狀態(tài)量趨勢畫面顯示、報警信息記錄列表界面顯示、各狀態(tài)量信息列表界面顯示、參數(shù)設(shè)置和wincc運(yùn)行系統(tǒng)退出。4.各按鍵功能實(shí)現(xiàn)。在按鈕 “屬性”“事件”“”按鈕“鼠標(biāo)”中“按左鍵”右鍵選擇“直接連接”，在 “來源”選擇“常數(shù)”選擇

52、要切換的界面名稱，在目標(biāo)“畫面中的對象”“對象”選中“畫面窗口1”在“屬性”中選擇畫面名稱。如圖4-25所示。每個切換畫面的按鍵都這樣處理。退出按鍵選擇按鈕在“動態(tài)向?qū)А敝羞x擇“系統(tǒng)函數(shù)”中找到“退出wincc運(yùn)行系統(tǒng)”。雙擊打開，直接點(diǎn)擊“下一步”在選擇觸發(fā)器中選擇“鼠標(biāo)左鍵”再點(diǎn)擊“下一步”“完成”。這樣當(dāng)運(yùn)行時左鍵單擊這個按鈕時就會退出運(yùn)行系統(tǒng)。圖4-25 按鍵直接連接5. 在主界面的頂端加靜態(tài)文本框在“屬性”“全局顏色”選擇 “否”在“顏色”“邊框顏色”“邊框背景顏色”“背景顏色”改為透明度100%，“文本”中輸入“物業(yè)供水系統(tǒng)”“加粗”“傾斜”，“字號”是40.在主界面 “智能對象”找到圖片?；占纯蓪?shí)現(xiàn)圖片功能。6.系統(tǒng)時間顯示。打開變量管理器添加新驅(qū)動system info新建驅(qū)動連接新建變量s_data和s_time地址為data和time；在主界面的窗口控件上方加靜態(tài)文本框在“