測(cè)控技術(shù)與儀器畢設(shè)_論文_焊接冷卻水的溫度控制

1、天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) Tianjin University of Technology and Education 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 專 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 班級(jí)學(xué)號(hào)： 測(cè)控 0702 班 - 20 學(xué)生姓名： 盧富志 指導(dǎo)教師： 張思祥 教授 二一一年六月 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 焊接冷卻水的溫度控制焊接冷卻水的溫度控制 Welding of cooling water temperature control 專業(yè)班級(jí)：測(cè)控 0702 班 學(xué)生姓名：盧富志 指導(dǎo)教師：張思祥 教授 學(xué) 院：自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院 2011

2、 年 6 月 摘摘 要要 不銹鋼復(fù)合板是一種以碳鋼為基材，不銹鋼等鋼材為副材，兩種金屬經(jīng)滾 焊成型的高效節(jié)能材料。它的主要特點(diǎn)是碳鋼和不銹鋼形成牢固的冶金結(jié)合，可 以進(jìn)行熱壓、冷彎、切割、焊接等各種加工，有良好的工藝性能，材質(zhì)和厚度可 以自由組合，滿足不同用戶的需要。它充分發(fā)揮兩種材料特性優(yōu)勢(shì)，即具有不銹 鋼的耐腐蝕，耐磨性，抗磁性，豪華性和裝飾性；又具有碳鋼良好的可焊性，成 型性，拉延性和導(dǎo)熱性，因而它是一種多功能材料。同時(shí)由于它可節(jié)約鎳鉻合金， 可降低成本，價(jià)格低廉，作為一種資源節(jié)約型的產(chǎn)品，減少貴重金屬的消耗，大 幅度降低工程造價(jià)，實(shí)現(xiàn)低成本和高性能的完美結(jié)合。因而已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于石 油

3、、化工、鹽業(yè)、水利電力等行業(yè)，用于取代全不銹鋼，具有巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效 益。 本論文主要研究?jī)煞N金屬經(jīng)滾焊過程中冷卻水溫度的控制。當(dāng)冷卻水的實(shí) 際溫度產(chǎn)生變化時(shí)，裝置通過溫度檢測(cè)單元將測(cè)出的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換，送至 PLC,經(jīng)過 PID 控制算法計(jì)算后由 D/A 單元輸出給變頻器。變頻器 再通過輸出不同的電壓及頻率來控制給水泵的轉(zhuǎn)速，從而改變給水泵的供水量。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：Pt100 溫度傳感器；PLC；MM440 變頻器；水泵 ABSTRACT Stainless steel composite board is a kind of carbon steel as base

4、 material, stainless steel as vice material, welding the two metals by roll forming energy-efficient materials.Its main feature is the Metallurgical bond of solid carbon steel and stainless steel, metallurgical bonding can be hot, cold, cutting, welding and other processing, a good process performan

5、ce, material and thickness can be freely combined, to meet the needs of different users. It features full advantage of the two materials, which have stainless steel corrosion resistance, wear resistance, anti- magnetic, luxury and decoration; but also has good weld ability of carbon steel, molding,

6、drawing ductility and thermal conductivity, so it is a multifunctional material. And because it can save nickel-chromium alloy, can reduce costs, low prices, as a resource-saving products, to reduce the consumption of precious metals, a significant reduction in project cost, to achieve the perfect c

7、ombination of low cost and high performance. Which has been widely used in petroleum, chemical, salt, water conservancy and electric power industries, to replace stainless steel, with great social and economic benefits. In this thesis, two types of metal by roll welding process of the cooling water

8、temperature control. When the actual temperature of cooling water generation changes, the device will transform the temperature signals into electrical signals by the temperature detection unit ,by the A / D conversion, sent to the PLC, through the PID control algorithm then through the D / A output

9、 to the inverter unit Device. Inverter to control the feed pump speed through the output of different voltage and frequency , thus changing the water supply to the pump. Key Words：Pt100 temperature sensor ；PLC；MM440 transducer； the pump 目 錄 1 緒論.1 1.1 焊接溫度控制的發(fā)展、現(xiàn)狀及趨勢(shì).1 1.2 本設(shè)計(jì)研究的目的和意義.1 1.3 本文研究的主要內(nèi)

10、容.1 2 溫度控制系統(tǒng)的工作原理及總體設(shè)計(jì)方案.4 2.1 焊接冷卻水溫度控制系統(tǒng)的工作原理.4 2.2 冷卻水溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案.4 3 冷卻水溫度控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì).6 3.1 檢測(cè)單元的設(shè)計(jì).6 3.1.1 溫度傳感器的選擇.6 3.2 主控單元的設(shè)計(jì).13 3.2.1 PLC 的特點(diǎn).13 3.2.2 PLC 的硬件系統(tǒng)組成.16 3.2.3 PLC 工作的全過程分為三部分.17 3.2.4 PLC 的外部結(jié)構(gòu)及各部件的作用.18 3.3 執(zhí)行原件的設(shè)計(jì).23 3.3.1 變頻調(diào)速技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用.23 3.3.2 變頻器的原理與控制及選型.24 3.3.3 變頻器的外

11、部配置及應(yīng)注意的問題.27 3.3.4 風(fēng)機(jī)、水泵采用變頻控制的優(yōu)勢(shì).28 3.3.5 離心式水泵的組成及工作原理.30 3.3.6 離心泵的相關(guān)參數(shù)的分析及計(jì)算.30 3.3.7 水泵臺(tái)數(shù)的確定原則.36 3.4 PLC 與變頻器的通信.37 3.4.1PLC 與計(jì)算機(jī)、上位 PLC 的通信.37 3.4.4 用 S7200 實(shí)現(xiàn) PID 控制.44 4 冷卻水溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).47 4.1 WINCC 的性能特點(diǎn).47 4.1.1 WinCC 簡(jiǎn)介.47 4.1.2 WinCC 的性能特點(diǎn).47 4.1.3 WinCC V6.0 的新增功能.48 4.2S7-200 系列 PLC 與

12、 WINCC 組態(tài)軟件的通信.50 4.2.1 通過 Profibus 協(xié)議進(jìn)行通信的實(shí)現(xiàn).50 4.2.2 通過 PPI 協(xié)議進(jìn)行通信的實(shí)現(xiàn).51 4.2.3 通信實(shí)例研究和實(shí)現(xiàn).52 結(jié) 論.56 參考文獻(xiàn).58 致 謝.60 1 緒論 1.1 焊接溫度控制的發(fā)展、現(xiàn)狀及趨勢(shì) 焊接溫度的檢測(cè) 無論何種控溫系統(tǒng)，焊接溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)是一個(gè)重要而又困難的問題。由于焊管以 每分幾十米的速度運(yùn)動(dòng)，用熱電偶等接觸測(cè)溫手段已不可能，但可根據(jù)焊管的輻射 能量測(cè)定其溫度。輻射測(cè)溫應(yīng)用在焊管上也有許多技術(shù)困難，首先是被測(cè)目標(biāo)太小 (焊縫寬度只有幾毫米)，難以覆蓋測(cè)溫儀探頭視場(chǎng);其二是環(huán)境惡劣，高溫焊接過程 產(chǎn)

13、生的水蒸氣、CO 及 CO2 都會(huì)干擾輻射能量的傳輸，飛濺的火花則可能造成測(cè)溫裝 置示值的突跳，焊管表面覆蓋的水層造成輻射電磁波的散射和吸收，高頻強(qiáng)磁場(chǎng)也 會(huì)形成對(duì)測(cè)溫儀的干擾；其三是焊管直徑的不同使測(cè)溫探頭到被測(cè)目標(biāo)的距離發(fā)生 變化，影響測(cè)溫精度;其四是幾乎所有的傳感器參數(shù)都受環(huán)境溫度的影響，有的還很 嚴(yán)重(如硅光電池)。 1.2 本設(shè)計(jì)研究的目的和意義 不銹鋼復(fù)合板是一種以碳鋼為基材，不銹鋼等鋼材為副材，兩種金屬經(jīng)滾焊 成型的高效節(jié)能材料。它的主要特點(diǎn)是碳鋼和不銹鋼形成牢固的冶金結(jié)合，可以進(jìn) 行熱壓、冷彎、切割、焊接等各種加工，有良好的工藝性能，材質(zhì)和厚度可以自由 組合，滿足不同用戶的需要

14、。它充分發(fā)揮兩種材料特性優(yōu)勢(shì)，即具有不銹鋼的耐腐 蝕，耐磨性，抗磁性，豪華性和裝飾性；又具有碳鋼良好的可焊性，成型性，拉延 性和導(dǎo)熱性，因而它是一種多功能材料。同時(shí)由于它可節(jié)約鎳鉻合金，可降低成本， 價(jià)格低廉，作為一種資源節(jié)約型的產(chǎn)品，減少貴重金屬的小號(hào)，大幅度降低工程造 價(jià)，實(shí)現(xiàn)低成本和高性能的完美結(jié)合。因而已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于石油、化工、鹽業(yè)、 水利電力等行業(yè)，用于取代全不銹鋼，具有巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 1.3 本文研究的主要內(nèi)容 本文主要從焊接溫度檢測(cè)出發(fā)，論述了如何將檢測(cè)到的冷卻水的溫度轉(zhuǎn)換為給 水泵的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)思路、基本原理、各個(gè)功能模塊的選擇和應(yīng)用以及各個(gè)功能 模塊之間的聯(lián)系方式。

15、同時(shí)給出了設(shè)計(jì)過程中使用到的硬件電路圖和流程圖等。 主要完成的工作有： 對(duì)目前市場(chǎng)上各類焊接溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了解，制定出合理的設(shè)計(jì) 方案。根據(jù)所制定的方案，明確設(shè)計(jì)思路，給出溫控系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)框架圖并對(duì)每 個(gè)模塊進(jìn)行仔細(xì)的研究，完成各部分的硬件電路設(shè)計(jì)與流程圖的編寫。 圖 1-1金屬復(fù)合板生產(chǎn)方法 圖圖 1-2 爆炸復(fù)合工藝 不銹鋼復(fù)合板的生產(chǎn)方法： 在不銹鋼復(fù)合板的生產(chǎn)和制備方法中,爆炸焊接熱軋法和釬焊連接熱軋法比較成熟, 已得到普遍應(yīng)用,但具有很大的局限性。反向凝固法和電磁連鑄法具有很強(qiáng)優(yōu)勢(shì),但 工藝還不成熟,有待進(jìn)一步深入研究。金屬復(fù)合板材生產(chǎn)技術(shù)綜述。 圖圖 1-3 反向凝固

16、法制備不銹鋼復(fù)合板工藝 圖圖 1-4 多層噴射沉積復(fù)合工藝 圖圖 1-5 電磁連鑄復(fù)合工藝 2 溫度控制系統(tǒng)的工作原理及總體設(shè)計(jì)方案 2.1 焊接冷卻水溫度控制系統(tǒng)的工作原理 在焊接冷卻水溫度控制系統(tǒng)中，變頻系統(tǒng)的主控單元采用了可編程控制器，執(zhí) 行原件為變頻驅(qū)動(dòng)的給水泵，控制參數(shù)為冷卻水溫度?？刂苹芈穭t是根據(jù)冷卻水實(shí) 際溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的，其目的是使冷卻水在給水泵供水過程中保持穩(wěn)定。當(dāng)實(shí)際溫度 產(chǎn)生變化時(shí)，裝置通過溫度檢測(cè)單元將測(cè)出的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換， 送至 PLC,經(jīng)過 PID 控制算法計(jì)算后由 D/A 單元輸出給變頻器。變頻器再通過輸出不 同的電壓及頻率來控制給水泵的轉(zhuǎn)速

17、，從而改變給水泵的供水量。 焊接溫度控制系統(tǒng)的工作原理及總體設(shè)計(jì)方案： 溫度變送器A/D轉(zhuǎn)換 PLC 電信號(hào) 電信號(hào) D/A 單元變頻器水泵 溫度信號(hào) 調(diào)節(jié) 給水量 控制 水溫 圖 2-1 總體設(shè)計(jì)方案框圖 2.2 冷卻水溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 焊接冷卻水溫度控制系統(tǒng)的工作步驟： （1）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行：水泵裝置的供水量與焊接材料的溫度處于平衡狀態(tài)，如果反饋 信號(hào)(溫度傳感器所測(cè)得的冷卻水實(shí)際溫度)與目標(biāo)信號(hào)（設(shè)定的溫度值）近乎相等， PID 的調(diào)節(jié)量為 0。此時(shí)變頻器控制的電機(jī)勻速運(yùn)行。 （2）溫度太高（用水流量增大）：當(dāng)軸和轉(zhuǎn)盤（銅鋯合金熔點(diǎn)低）溫度太高時(shí)， 為了防止融化，用戶的用水流量增大，

18、反饋信號(hào)減小，合成信號(hào)（目標(biāo)值反饋值） 增大，PID 產(chǎn)生正的調(diào)節(jié)量，變頻器的輸出頻率和電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升，使供水能力增 大。 （3）溫度太低（用水流量減?。寒?dāng)軸和轉(zhuǎn)盤溫度太低時(shí)，不足以融化焊材， 不能起到焊接的目的，用戶的用水流量減小，供水能力小于用水需求，反饋信號(hào)增 大，合成信號(hào)則減小，PID 產(chǎn)生負(fù)的調(diào)節(jié)量，結(jié)果是變頻器的輸出頻率和電機(jī)的轉(zhuǎn) 速下降，使供水能力下降。供水能力與用水需求又達(dá)到新的平衡，系統(tǒng)又恢復(fù)到穩(wěn) 態(tài)運(yùn)行。 準(zhǔn)備工作 自動(dòng)？ 冷卻水溫度=設(shè)定值 變頻器故障？ 變頻器啟動(dòng)、運(yùn)行 冷卻水溫度設(shè)定值 冷卻水溫度 ,后彎葉片 90，0，故； 理論壓頭隨理論流量 2 2 cot ll

19、 BQAH 增加而增大，即隨著的增加而增加，是一條上升的直線。 l H l Q (2) 徑向葉片,90，=0，=0故； 理論壓頭為定值不變， 2 2 cot B AHl 即不隨著的增加而變化，是一條與橫坐標(biāo)平行的直線。 l H l Q (3) 后彎葉片0，0 故；理論壓頭與理論流 2 2 cotB ll BQAH 量成反比，是一條下降的直線。 三種不同葉型葉片工作特性分析比較結(jié)果見下表 不同葉型葉片工作特性的比較 表 3-1 不同葉型葉片工作特性 葉片型式 比較項(xiàng)目前彎徑向后彎 理論總壓頭大中小 靜力壓頭/總壓頭小中大 葉道阻力損失大中小 理論總壓頭隨理論 流量變化情況 升高不變降低 理論功率

20、隨理論流 量變化情況 急劇增大逐漸增大 開始增大 逐漸趨緩 綜上分析，在實(shí)踐中通常使用后彎葉片葉輪，一般在 2025 之間，葉片 2 數(shù)一般為 57 片。 離心式水泵的實(shí)際壓頭及特性曲線 有限多葉片的影響 (3-20) ll KHH 式中 K環(huán)流系數(shù)， 一般 K=0.60.9。 能量損失的影響 水流經(jīng)水泵過流部件時(shí)的能量損失(水力損失)主要有下列兩種： 1)摩擦損失和擴(kuò)散器損失 摩擦損失為 (3-21) 2 Qkh mm 擴(kuò)散器損失為 (3-22) 2 Qkh qq 所以摩擦損失和擴(kuò)散器損失為 (3-23) qmmq hhh 22 QkQk qm 2 Qkmq 摩擦和擴(kuò)散損失系數(shù)。 2)沖擊損

21、失和渦流損失 沖擊損失和渦流損失的大小與水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)流量和設(shè)計(jì)流量之差的平 q hQ e Q 方成正比，即 (3-24) 2 )( egg QQkh 離心式水泵實(shí)際特性曲線 離心式水泵的效率 根據(jù)能量損失的形式不同，可將離心式水泵的損失分為機(jī)械損失、容積損失和水力 損失三種。 1)機(jī)械損失和機(jī)械效率 水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在著機(jī)械損失。它包括軸與軸承和填料間的摩擦阻力損失；葉 輪在泵腔內(nèi)的水中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的圓盤摩擦損失；以及因級(jí)間泄漏而增加的功率損耗。 機(jī)械損失的大小用機(jī)械效率來衡量。 水泵的機(jī)械效率為 (3-25) Z ll Z mZ m P HQ p pp 1000 式中 水泵軸功率，kw Z P 機(jī)

22、械損失功率，kw m P 葉輪葉片有限多時(shí)水泵的理論壓頭， m； l H 葉輪葉片有限多時(shí)水泵的理論流量，即 l Q (3-26) rll cbDQQ 222 葉輪葉片厚度使葉輪出口斷面縮小的系數(shù)，稱為收縮系數(shù)。 2)容積損失和容積效率 當(dāng)水流過葉輪時(shí)，由于葉輪對(duì)水做功，使水的能量(壓力能和速度能)增大。但 得到能量后的水，不是全部流到排水管中，而有少量的高壓水通過動(dòng)靜部件的間隙( 如在葉輪入口處、平衡孔或平衡盤處以及級(jí)間隙等處)重新流回到低壓區(qū)，使水泵的 實(shí)際流量小于理論流量。這種因間隙泄漏而造成的能量損失叫做容積損失。 容積損失的大小用容積效率來衡量。 水泵的容積效率為 (3-27) l

23、r Q Q QQ Q 式中 、實(shí)際流量與泄漏流量，。 QQ sm / 3 3)水力損失和水力效率 水流過水泵的進(jìn)口、葉輪、導(dǎo)向器、機(jī)殼等過流部件時(shí)，因摩擦、擴(kuò)散、沖擊 而消耗的能量叫做水力損失。水力損失使水泵的實(shí)際壓頭小于理論壓頭。水力損失 的大小用水力效率來衡量。 水泵的水力效率為 (3-28) l sl H H 水泵的總效率 水泵的總效率為水泵的有效功率 (輸出功率)與軸功率 (輸入功率)的 X P Z P 比值，即 (3-29) Z X P P Z P QH 1000 Z lsllr P HQ 1000 slr Z ll P HQ 1000 slrm 由此可見，水泵的總效率等于它的機(jī)械效

24、率、容積效率和水力效率三者之乘積。 只有盡可能減少泵內(nèi)各種損失，才能獲得較高的水泵效率。 3.3.7 水泵臺(tái)數(shù)的確定原則 在確定水泵臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題： 1、從建站投資看，在泵站流量相同的情況下，臺(tái)數(shù)少，機(jī)電設(shè)備少，泵房面積小。 因而泵站土建投資和機(jī)電投資都會(huì)減少。但需要指出的是，在單泵容量增大到一定 程度后，水泵的汽蝕性能將會(huì)降低。這就有可能增加泵站的開挖深度，以致加大工 程投資和施工難度。 2、從運(yùn)行管理費(fèi)用看，水泵機(jī)組臺(tái)數(shù)少，單機(jī)容量大，機(jī)電設(shè)備的效率較高，維修 管理較方便，所需的運(yùn)行管理人員較少，費(fèi)用較低。 3、從泵站工作任務(wù)的保證性和適應(yīng)性看，水泵機(jī)組臺(tái)數(shù)越多，對(duì)運(yùn)行期間生產(chǎn)

25、要求 流量的適應(yīng)性則越大。一旦水泵機(jī)組出現(xiàn)故障，對(duì)生產(chǎn)的影響較小，故具有較高的 保證性。 4、從泵站性質(zhì)看，一般排水泵站的設(shè)計(jì)流量及其排水過程中的流量變化均大于給水 或灌溉泵站。所以，排水泵站的水泵臺(tái)數(shù)一般較多。在一般情況下，當(dāng)排水流量小 于 4 m3 (立方米)s 時(shí)，可選用 2 臺(tái)，大于 4 m3s 時(shí)，可選 3 臺(tái)以上；對(duì)給水或 灌溉泵站，當(dāng)流量小于 1 m3s 時(shí)，可選 2 臺(tái)，當(dāng)流量大于 1 m3s 時(shí)，可選 3 臺(tái) 以上。對(duì)梯級(jí)泵站，還應(yīng)根據(jù)需要選配 13 臺(tái)小型調(diào)節(jié)機(jī)組，以適應(yīng)流量變化的需 要。 5、從備用容量看，在需要備用機(jī)組的情況下，當(dāng)機(jī)組臺(tái)數(shù)較少時(shí)，備用機(jī)組的容量 也較大。

26、一般備用容量的增加又會(huì)加大工程投資。一般控制備用容量不超過總?cè)萘?的 15。 ，由此，可以推求出需要有備用機(jī)組的泵站，水泵臺(tái)數(shù)6 臺(tái)。由此可見， 水泵臺(tái)數(shù)與很多因素有關(guān)，應(yīng)該根據(jù)投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、供水或排水可靠性高的 原則，針對(duì)不同情況加以確定。應(yīng)該指出，在我國(guó)以往的泵站工程中，有的泵站只 有 1 臺(tái)泵，一旦水泵發(fā)生故障需要停機(jī)，將使取水輸水受到嚴(yán)重影響。另外，還有 泵站的水泵臺(tái)數(shù)多達(dá) 20 多臺(tái)，不僅增加了工程投資，還給管理帶來很大麻煩。造成 上述情況的原因很多，但主要原因是當(dāng)時(shí)的泵型較少，研制新泵型的能力較差，生 產(chǎn)周期較長(zhǎng)，給合理確定水泵臺(tái)數(shù)帶來一定困難，致使水泵臺(tái)數(shù)很不合理。另外，

27、也有的工程因?yàn)樵O(shè)計(jì)和施工的工期要求短，照搬照抄現(xiàn)有工程的圖紙，在合理臺(tái)數(shù) 不能滿足流量要求的情況下，只好增加臺(tái)數(shù)。綜上所述，水泵選型應(yīng)嚴(yán)格遵守水泵 的選型原則，根據(jù)泵站工程的性質(zhì)，結(jié)合投資、能耗、效率和運(yùn)行費(fèi)等，對(duì)水泵的 類型、結(jié)構(gòu)形式、臺(tái)數(shù)等進(jìn)行綜合考慮，選出最佳方案。 3.4 PLC 與變頻器的通信 3.4.1PLC 與計(jì)算機(jī)、上位 PLC 的通信 通信方式：PLC 主要有三種通信方式：PLC 與計(jì)算機(jī)之間的通信； PLC 與外圍 設(shè)備之間的通信； PLC 與上位 PLC（大中型）之間的通信。 1、PLC 與計(jì)算機(jī)之間的通信 PLC 與計(jì)算機(jī)之間的通信一般是通過計(jì)算機(jī)的串口實(shí)現(xiàn)的。目前工控

28、中常用的 串行通信方式主要有三種：RS232、RS422 和 RS485；他們的傳輸速度和傳輸距離各 不相同，適用于不同場(chǎng)合。 通信工作方式（一臺(tái) PLC 與一臺(tái) PC 機(jī)）： 直接通過RS232口無需適配器的通信方式，這只適用于具有兩個(gè)串口的PLC機(jī)型， 它除了有一個(gè)RS422口可用于編程外，還帶有一個(gè)RS232口。故用戶可以利用RS232口 直接與PC機(jī)的串口相連 。 通過RS422口和適配器與PC機(jī)通信的連接圖。這種方式可以用于各種機(jī)型，但其 缺點(diǎn)是必須配備一個(gè)RS422/RS232轉(zhuǎn)換器（即適配器） 。而且RS422口與適配器之間的 連接電纜必須用其專用電纜，即編程電纜。 N 通信工作

29、方式的連接圖（多臺(tái) PLC 與一臺(tái) PC 機(jī)通信 ）： 一臺(tái) PC 機(jī)最多可連接 32 臺(tái) PLC，可構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)。這種通信方式要求配備專 用的通信模塊 FX232ADP 通訊適配器。與 PC 機(jī)相連的 FX232ADP 模塊使用 RS232 電纜與 PC 的串口相連，與 PLC 相連的 FX232ADP 模塊一般使用 RS422 電纜與 PC機(jī) PC機(jī) PLC PLC RS232C RS232C (a) (b) RS422/232C 適配器 圖 3-21 一臺(tái) PLC 與一臺(tái) PC 機(jī) PLC 相連，而各個(gè) FX232ADP 間常采用 RS485 方式，只需用一根雙絞線連接即可。 最遠(yuǎn)傳

30、輸距離可達(dá) 1km，傳輸速率可達(dá) 500kbps。每一個(gè) FX232ADP 模塊上有一個(gè) 終端切換開關(guān)，應(yīng)正確放置其位置。當(dāng) FX232ADP 處在通信鏈路的兩端時(shí)，開關(guān)應(yīng) 放在“ON”處，除此之外均放在“OFF”處。 PC機(jī) RS232C FX-232ADP FX-232ADP RS232C RS232C FX-232ADP PLC PLC 圖 3-22 多臺(tái) PLC 與一臺(tái) PC 機(jī)通信 PLC 與上位機(jī) PLC 的通信 在很多控制系統(tǒng)中，需要用一臺(tái)中型或大型 PLC 作主機(jī)，又稱上位機(jī)，該主機(jī) 可控制多臺(tái)小型 PLC，這些小型 PLC 用來直接控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，稱為下位機(jī)，從而構(gòu) 成主從式控

31、制網(wǎng)絡(luò)。這種通信是 PLC 和 PLC 之間的通信，稱為遠(yuǎn)程 I/O 通信。 2、PLC 與外圍設(shè)備的通信 PLC 可以通過 RS232 口或 RS422 口與各種外圍設(shè)備進(jìn)行通信。常見的 PLC 外圍 設(shè)備有 IOP（智能操作面板） 、EPROM 寫入器、打印機(jī)以及條碼判讀器等。 3.4.3 PID 算法的設(shè)計(jì) 1、PID 控制的基本原理 PID 控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一， 由于其算法簡(jiǎn)單及可靠性高， 被廣泛 應(yīng)用于過程控制和運(yùn)動(dòng)控制中， 尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性系統(tǒng)。 基本原理： 將偏差的比例（P） 、積分（I） 和微分（D） 通過線性組合構(gòu)成 控制量， 對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行

32、控制， 這就是PID 控制器。在模擬控制系統(tǒng)中， 控制器 最常用的控制規(guī)律是PID 控制。模擬PID 控制系統(tǒng) 原理如圖 1 所示。 比例 微分 積分 被控對(duì)象 rin(k)+ Yout(k) - + + 圖3-23 模擬PID控制系統(tǒng)原理框圖 參數(shù)整定： PID 控制器參數(shù)整定， 是指在控制器規(guī)律已經(jīng)確定為PID 形式 的情況下，通過調(diào)整PID控制器的參數(shù)，使得由控制對(duì)象、控制器等組成的控制回路 的動(dòng)態(tài)特性滿足期望的指標(biāo)要求， 達(dá)到理想的控制目標(biāo)。常用的參數(shù)整定方法有： 湊試法和擴(kuò)充響應(yīng)曲線法。 2、PID算法的設(shè)計(jì) PID控制的基本概念 PID控制器是一種比例、積分、微分并聯(lián)控制器。它是最

33、廣泛應(yīng)用的一種控制器。 PID控制器的數(shù)學(xué)模型可以用23式表示 (3-30)其 )( )( 1 )()( dt tde Tdtte T teKtu d i p 中：u(t)為控制器的輸出 e(t)為控制器輸入，它是給定值和被控對(duì)象輸出值的差，稱偏差信號(hào)Kp為控制 器的比例系數(shù)為控制器的積分時(shí)間為控制器的微分時(shí)間在P1D控制器中，他的數(shù) i T d T 學(xué)模型由比例、積分、微分三部分組成。這三部分分別是： 1)比例部分：比例部分?jǐn)?shù)學(xué)式表示如下： )(teKp 偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即有控制作用，使控制量朝著減小偏差的方向變化， 控制作用強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)，越大，則過渡過程越短，控制結(jié)果的穩(wěn)態(tài)誤

34、p K p K 差也越小：但越大，超調(diào)量也越大，越容易產(chǎn)生振蕩，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)性能變壞，甚至 p K 會(huì)使閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。故而，比例系數(shù)，選擇必須適當(dāng)，才能取得過渡時(shí)間少、 p K 穩(wěn)態(tài)誤差小而又穩(wěn)定的效果。 2)積分部分：積分部分?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式表示如下： (3-31) dtte T K i p )( 從積分部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以知道，只要存在偏差，則它的控制作用就會(huì)不斷地積 累，輸出控制量以消除偏差。可見，積分部分的作用可以消除系統(tǒng)的偏差?？墒欠e 分作用具有滯后特性，積分控制作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)加大，控制的動(dòng)態(tài)性能變差， 甚至?xí)归]環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。 積分時(shí)間，對(duì)積分部分的作用影響極大。當(dāng)，較大時(shí)，則積分作

35、用較弱， i T i T 這時(shí)，有利于系統(tǒng)減小超調(diào)，過渡過程不易產(chǎn)生振蕩。但是消除靜差所需的時(shí)間較 長(zhǎng)。當(dāng)較小時(shí)，則積分作用較強(qiáng)。這時(shí)系統(tǒng)過渡過程中有可能產(chǎn)生振蕩，但消除 i T 靜差所需的時(shí)間較短。 3)微分部分：微分部分?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式表示如下： (3-32) dt tde TK dp )( 微分控制敏感出偏差的變化趨勢(shì)，增大微分控制作用可加快系統(tǒng)響應(yīng)，減小超 調(diào)量，克服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但使系統(tǒng)抑制干擾的能力降低。 微分部分的作用強(qiáng)弱由微分時(shí)間Td決定。Td越大，則它抑制e(t)變化的作用越 強(qiáng)， Td越小，它反抗e(t)變化的作用越弱。它對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的影響。 在計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控

36、制系統(tǒng)中，PID控制器是通過計(jì)算機(jī)PID控制算法程序?qū)崿F(xiàn) 的。計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)大多數(shù)是采樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。進(jìn)入計(jì)算機(jī)的連續(xù)時(shí)間 信號(hào)，必須經(jīng)過采樣和整量化后，變成數(shù)字量，方能進(jìn)入計(jì)算機(jī)的存貯器和寄存器， 而在數(shù)字計(jì)算機(jī)中的計(jì)算和處理，不論是積分還是微分，只能用數(shù)值計(jì)算去逼近。 在數(shù)字計(jì)算機(jī)中，PID控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)，也必須用數(shù)值逼近的方法。當(dāng)采樣周期 相當(dāng)短時(shí)，用求和代替積分，用差商代替微商，使PID算法離散化，將描述連續(xù)時(shí)間 算法的微分方程，變?yōu)槊枋鲭x散一時(shí)間PID算法的差分方程，即為數(shù)字PID位置型控 制算式， 如下式： (3-33) ) 1()( )()()( 0 s d k i i

37、s p T keke Tie T T keKku 式中： 為k采樣周期時(shí)的輸出 )(ku 為k采樣周期時(shí)的偏差 )(ke 為采樣周期 s T 令 , 即有 i s pI T T KK S d PD T T KK (3-34) )1()()()()( 0 kekeKieKkeKku D k i Ip 其中、分別為比例、積分、微分系數(shù)。 p K I K D K PID控制是迄今為止最通用的控制方法。大多數(shù)反饋控制用該方法或其較小的變 形來控制。PID調(diào)節(jié)器及其改進(jìn)型是在工業(yè)過程控制中最常見的控制器(至今在全世 界過程控制中用的84仍是純PID調(diào)節(jié)器，若改進(jìn)型包含在內(nèi)則超過90)。我們今 天所熟知的

38、PID控制器產(chǎn)生并發(fā)展于1915-1940年期間。盡管自1940年以來，許多先 進(jìn)控制方法不斷推出，但PID控制器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，及易于操作等優(yōu)點(diǎn)，仍被廣泛應(yīng) 用于冶金、化工、電力、輕工和機(jī)械等工業(yè)過程控制中。 3、PID的發(fā)展 PID的發(fā)展過程，很大程度上是它的參數(shù)整定方法和參數(shù)自適應(yīng)方法的研究過程。 自ziegler和Nichol：提出PID參數(shù)整定方法起，有許多技術(shù)已經(jīng)被用于PID控制器的 手動(dòng)和自動(dòng)整定。根據(jù)發(fā)展階段的劃分，可分為常規(guī)PID參數(shù)整定方法及智能PID參 數(shù)整定方法：按照被控對(duì)象個(gè)數(shù)來劃分，可分為單變量PID參數(shù)整定方法及多變量 PID參數(shù)整定方法，前者包括現(xiàn)有大多數(shù)整定方法

39、，后者是最近研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)： 按控制量的組合形式來劃分，可分為線性PID參數(shù)整定方法及非線性PID參數(shù)整定方 法，前者用于經(jīng)典P工D調(diào)節(jié)器，后者用于由非線性跟蹤一微分器和非線性組合方式 生成的非線性PID控制器。 從目前PID參數(shù)整定方法的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀來看，以下幾個(gè)方面將是今后一段時(shí) 間內(nèi)研究和實(shí)踐的重點(diǎn)。 對(duì)于單入單出被控對(duì)象，需要研究針對(duì)不穩(wěn)定對(duì)象或被控過程存在較大干擾 情況下的PID參數(shù)整定方法，使其在初始化、抗干擾和魯棒性能方面進(jìn)一步增強(qiáng)，使 用最少量的過程信息及較簡(jiǎn)單的操作就能較好地完成整定。 對(duì)于多入多出被控對(duì)象，需要研究針對(duì)具有顯著藕合的多變量過程的多變量 PID參數(shù)整定方法

40、，盡可能減少所需先驗(yàn)信息量，使其易于在線整定。 智能PID控制技術(shù)有待進(jìn)一步研究，將自適應(yīng)和自整定有機(jī)結(jié)合，使其具有自 動(dòng)診斷功能：結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、直覺推理邏輯等專家系統(tǒng)思想和方法對(duì)原有PID控 制器設(shè)計(jì)思想及整定方法進(jìn)行改進(jìn)：將預(yù)測(cè)控制、模糊控制等智能控制和PID控制相 結(jié)合，進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)性能。這些都是智能PID控制發(fā)展的極有前途的方向。 4、PLC 在模擬量閉環(huán)控制中的設(shè)計(jì)： 閉環(huán)控制與 PID 控制器-模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng): 模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成 PLC 模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖示，點(diǎn)劃線部分在 PLC 內(nèi)。在模擬量閉環(huán)控制系 統(tǒng)中，被控量 c(t)(溫度)是連續(xù)變化的模擬量，執(zhí)

41、行機(jī)構(gòu)（變頻器）要求 PLC 輸出 模擬信號(hào) M(t)，而 PLC 的 CPU 只能處理數(shù)字量。c(t)首先被測(cè)量元件（溫度傳感器） 和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電流信號(hào)或直流電壓信號(hào) pv(t),PLC 的模擬量輸入 模塊用 A/D 轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 pv(n)。 PID 調(diào) 節(jié)器 D/A 執(zhí)行 機(jī)構(gòu) 被控 對(duì)象 測(cè)量 元件 變送器A/D Sp(n) e(n) M(n) M(t) pv(t) pv(n) - PLC 圖 3-24 PLC 模擬量閉環(huán)控制圖系統(tǒng)框 PLC 按照一定的時(shí)間間隔采集反饋量，并進(jìn)行 PID 控制的計(jì)算。這個(gè)時(shí)間間隔 稱為采樣周期（或稱采樣時(shí)間） 。圖中的 sp

42、(n) 、pv(n)、e(n)、M(n)均為地 n 次采 樣的時(shí)的數(shù)字量，pv(t)、M(t)、c(t)為連續(xù)變化的模擬量。 在冷卻水溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)中，用熱電阻檢測(cè)冷卻水溫度，溫度變送器將熱電 阻輸出的微弱的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電流或電壓，然后送給模擬量輸入模塊， 經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后得到與溫度成比例的數(shù)字量，CPU 將它與溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，并 按照某種控制規(guī)律（例如 PID 控制算法）對(duì)誤差值進(jìn)行運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果（數(shù)字量） 送給模擬量輸出模塊，經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡娏餍盘?hào)或者電壓信號(hào)，用來控制變頻器 的頻率， ，通過它控制水泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻水溫度的閉環(huán)控制。c(t)為系統(tǒng)的輸

43、出量，即被控量，即冷卻水的實(shí)際溫度。 模擬量控制系統(tǒng)分為恒值控制系統(tǒng)和隨動(dòng)控制系統(tǒng)。恒值控制系統(tǒng)的給定值由 操作人員提供，一般很少變化，例如溫度控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)等。隨動(dòng)控制系 統(tǒng)的輸入量是不斷變化的隨機(jī)變量，例如高射炮的瞄準(zhǔn)控制系統(tǒng)和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開 度控制系統(tǒng)就是典型的隨動(dòng)系統(tǒng)。閉環(huán)負(fù)反饋控制可以使控制系統(tǒng)的反饋量 pv(n) 等于或跟隨給定值 sp(n)。在冷卻水溫度控制系統(tǒng)中，假設(shè)輸出的溫度值 c(t)低于 給定的溫度值，反饋量 pv(n)小于給定值 sp(n)，誤差 e(n)為正，控制器的輸出量 M(t)將增大，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)變頻器的頻率變低，水泵的轉(zhuǎn)速降低，提高的冷卻水量減 少，焊接

44、溫度升高，最終使實(shí)際的溫度接近或等于給定值。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，因此在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的 應(yīng)用。 變送器的選擇 變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電流或直流電 壓信號(hào)，例如 DC 010V 和 DC 420mA。變送器分為電流輸出型和電壓輸出型，電 壓輸出型變送器具有恒壓源的性質(zhì)，PLC 模擬量輸入模塊的電壓輸入端的輸入阻抗 很高。如果變送器距離 PLC 較遠(yuǎn)，通過線路間的分布電容和分布電感產(chǎn)生的干擾信 號(hào)電流，在模塊的輸入阻抗上將產(chǎn)生較高的干擾電壓，所以遠(yuǎn)程傳送模擬量電壓信 號(hào)時(shí)抗干擾能力很差。 電流輸出具有恒流源的性質(zhì)，恒流源的內(nèi)阻很大。PL

45、C 的模擬量輸入模塊輸入 電流時(shí)，輸入阻抗較小。線路上的干擾信號(hào)在模塊的輸入阻抗上產(chǎn)生的干擾電壓很 低，所以，模擬量電流信號(hào)適于遠(yuǎn)程傳送。 電流傳送比電壓傳送的傳送距離遠(yuǎn)得多，S7-300/400 的模擬量輸入模塊使用屏 蔽電纜信號(hào)線時(shí)允許的最大距離為 200m。 閉環(huán)控制反饋極性的確定 閉環(huán)控制必須保證系統(tǒng)是負(fù)反饋（誤差=給定值-反饋值） ，而不是正反饋（誤差 =給定值+反饋值） 。如果系統(tǒng)接成了正反饋，將會(huì)失控，被控量會(huì)往單一方向增大或 減小，給系統(tǒng)的安全帶來極大的威脅。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋極性與很多因素有關(guān)，例如因?yàn)榻泳€改變了變送器輸出電 流或輸出電壓的極性，在 PID 控制程序中改變了

46、誤差的計(jì)算公式，改變了某些位移 傳感器的安裝方向，都會(huì)改變反饋的極性。 可以用下述的方法來判斷反饋的極性：在調(diào)試時(shí)斷開 D/A 轉(zhuǎn)換器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之 間的連線，在開環(huán)狀態(tài)運(yùn)行 PID 控制程序。如果控制器中有積分環(huán)節(jié)，因?yàn)榉答伇?斷開了，不能消除誤差，D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓會(huì)向一個(gè)方向變化。這時(shí)如果假設(shè) 接上執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能減小誤差，則為負(fù)反饋，反之為正反饋。 以溫度控制系統(tǒng)為例，假設(shè)開環(huán)運(yùn)行時(shí)給定值大于反饋值，若 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸 出值不斷增大，如果形成閉環(huán)，將使變頻器的頻率增大，閉環(huán)后溫度反饋值將會(huì)增 大，使誤差減小，由此可以判定系統(tǒng)是負(fù)反饋。 閉環(huán)控制系統(tǒng)主要的性能指標(biāo) 3.4.4 用 S

47、7200 實(shí)現(xiàn) PID 控制 1、概述：這個(gè)程序是一個(gè)帶過程仿真的獨(dú)立執(zhí)行的 PID 過程。它和容易修改后與模 擬模塊 EM235 一起使用。 PID控制器 過程仿真 過程變量 輸入VW100 輸入VW106 設(shè)定值（SP） VW108 圖 3-25 S7200 實(shí)現(xiàn) PID 控制流程圖 2、程序及注解 初始化部分將 PID 的所有值復(fù)位，并定義了計(jì)算 PID 控制器的控制周期 TC。 計(jì)算 PID 過程中，出現(xiàn)了某些數(shù)字方面的問題，以及控制周期 TC 的計(jì)算。由 X 軸 Y 軸 E(n-1) E(n) Tc T 舊差值E（n-1）+新差值（n） 控制周期Tc 圖 3-26 微分運(yùn)算 于掃描時(shí)

48、間的限制，除去運(yùn)算通過移位來實(shí)現(xiàn)（1024 近似為 1000） ，而未調(diào)用專門 的除法子程序。微分和積分式另外 2 個(gè)比較靈敏的數(shù)學(xué)運(yùn)算，采用如下公式: 微分運(yùn)算：見圖 3-26 積分運(yùn)算：見圖 3-27 Y 軸 E(n-1) E(n) Tc T 舊差值E（n-1）+新差值（n） 2 控制周期Tc t 圖 3-27 積分運(yùn)算 3、處理過程中的反饋輸入變量來自仿真，程序全長(zhǎng) 370 個(gè)字 程序結(jié)構(gòu)圖： 主程序開始 首次掃描 調(diào)用子程序0進(jìn)行啟動(dòng)計(jì)算和初始化 調(diào)用子程序0初始化定時(shí)中斷 主程序結(jié)束 啟動(dòng)子程序0 設(shè)定PID參數(shù) 比例增益=1 積分增益=0.6 微分增益=0.4 輸出范圍 設(shè)定定時(shí)中

49、斷為 255ms 子程序0結(jié)束 啟動(dòng)中斷子程序0 定時(shí)中斷計(jì)數(shù)器值增加1 計(jì)數(shù)器值到達(dá)了嗎 計(jì)算PID公式： 對(duì)輸出值限幅 反饋仿真 中斷子程序0結(jié)束 是 否 圖 3-28 流程圖 計(jì)算 PID 公式 (3-35) ) )( )( 1 1 ()( dt tde Tddtte T KctM i 4 冷卻水溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4.1 WINCC 的性能特點(diǎn) 4.1.1 WinCC 簡(jiǎn)介 西門子視窗控制中心 SIMATIC WinCC(Windows Control Center)是 HMI/SCADA 軟件中的后起之秀，從 1996 年進(jìn)入工控組態(tài)軟件市場(chǎng)后以最短時(shí)間發(fā)展成為第三個(gè) 世界范圍內(nèi)

50、成功的 SCADA 系統(tǒng)；在歐洲，它毫無爭(zhēng)議的成為第一。 WinCC 是按世界范圍內(nèi)使用的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此從一開始就適合于世界上 各主要制造商生產(chǎn)的控制系統(tǒng)，如：A-B，Modicon，GE 等，并且通訊類程序的種類 還在不斷增加。通過 OPC 的方式，WinCC 還可以與更多的第三方控制器進(jìn)行通訊。 WinCC 工業(yè)控制應(yīng)用軟件平臺(tái)功能全面、易于使用，它由人機(jī)界面軟件、系統(tǒng) 配置軟件等組件及其所含的軟件模塊組成，實(shí)現(xiàn)工程管理組態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)、 控制算法組態(tài)、系統(tǒng)硬件組態(tài)、圖形組態(tài)、歷史記錄組態(tài)、報(bào)表組態(tài)、報(bào)警組態(tài)、 在線組態(tài)在線下裝、安全性組態(tài)等功能。 WinCC 工業(yè)控制應(yīng)用軟件平

51、臺(tái)基于 WindowsNT/2000/XP 和多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)， 基于組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用 32 位多任務(wù)、多線程等最新技術(shù)，集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、算法 執(zhí)行、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲 線和報(bào)表輸出以及監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能于一體，已廣泛應(yīng)用于石油化工、電力冶金、交 通、樓宇自動(dòng)化、醫(yī)藥食品等行業(yè)。 4.1.2 WinCC 的性能特點(diǎn) WinCC 具有以下性能特點(diǎn)： 1、創(chuàng)新軟件技術(shù)的使用。WinCC 是基于最新發(fā)展的軟件技術(shù)。西門子公司于 Microsoft 公司的緊密合作保證了用戶獲得不斷創(chuàng)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

52、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(shì)和報(bào)表的 編輯器由最基本的 WinCC 系統(tǒng)組件建立。 3、可靈活剪裁，由簡(jiǎn)單任務(wù)擴(kuò)展到復(fù)雜任務(wù)。WinCC 是一個(gè)模塊化的自動(dòng)化組件， 既可以靈活的進(jìn)行擴(kuò)展，從簡(jiǎn)單的工程到復(fù)雜的多用戶應(yīng)用，又可以應(yīng)用到工業(yè)和 機(jī)械制造工藝的多服務(wù)器分布式系統(tǒng)中。 4、眾多的附件和附加件擴(kuò)展了基本功能。已開發(fā)的、應(yīng)用范圍廣泛的、不同的 WinCC 選件和附加件，均基于開放式編程接口，覆蓋了不同的工業(yè)分支的要求。 5、使用 Microsoft SQL Server 2000 作為其組態(tài)數(shù)據(jù)和歸檔數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，可

53、以使用 ODBC，DAO，OLE-DB，WinCC OLE-DB 和 ADO 方便的方位歸檔數(shù)據(jù)。 6、強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)接口（如 OLE，ActiveX 和 OPC） 。WinCC 提供了 OLE，DDE，ActiveX，OPC 服務(wù)器和客戶機(jī)等接口或控件，可以很方便的與其他應(yīng)用 程序交換數(shù)據(jù)。 7、使用方便的腳本語言。WinCC 可以編寫 ANSI-C 和 Visual Basic 腳本程序。 8、開放 API 編程接口可以訪問 WinCC 的模塊。所有的 WinCC 模塊都有一個(gè)開放的 C 編程接口（C-API） 。這意味著可以在用戶程序中集成 WinCC 的部分功能。 9、具有向?qū)У暮?jiǎn)易（在線

54、）組態(tài)。WinCC 提供了大量的向?qū)砗?jiǎn)化組態(tài)工作。在調(diào) 試階段還可以在線修改。 10、可選擇語言的組態(tài)軟件和在線怨言切換。WinCC 軟件是基于多語言設(shè)計(jì)的。這 意味著可以在英語、德語、法語以及其他眾多的亞洲語言之間進(jìn)行選擇，也可以在 系統(tǒng)運(yùn)行是選擇所需要的語言。 11、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，包括 PROFIBUS-DP，DDE 和 OPC 等非特定控制器的通 訊通道。此外，更廣泛的通訊通道可以由選件和附加件提供。 12、基于 PC 的控制器 SIMATIC WinAC 緊密接口，軟/插

55、槽式 PLC 和造作、監(jiān)控系統(tǒng) 在一臺(tái) PC 機(jī)上結(jié)合無疑是一個(gè)面向未來的概念。在此前提下，WinCC 和 WinAC 實(shí)現(xiàn) 了西門子公司基于 PC 的、強(qiáng)大的自動(dòng)化解決方案。 13、全集成自動(dòng)化 TIA（Totally Integrated Automation）的部件。TIA 集成了西 門子公司的各種產(chǎn)品包括 WinCC。WinCC 是工程控制的窗口，是 TIA 的中心部件。 TIA 意味著在組態(tài)、編程、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通訊方面的一致性。 14、SIMATIC PCS7 過程控制系統(tǒng)中的 SCADA 部件，如 SIMATIC PCS7 是 TIA 中的過 程控制系統(tǒng)；PCS7 是結(jié)合了基于控制器

56、的制造業(yè)自動(dòng)化有點(diǎn)和基于 PC 的過程工業(yè) 自動(dòng)化優(yōu)點(diǎn)的過程處理系統(tǒng)（PCS） ?；诳刂破鞯?PCS7 對(duì)過程可視化使用標(biāo)準(zhǔn)的 SIMATIC 部件。WinCC 作為 PCS7 的操作員站。 15、符合 FDA 21 CFR Part 11 的要求。 16、集成到 MES 和 ERP 中。標(biāo)準(zhǔn)接口使 SIMATIC WinCC 成為在全公司范圍 IT 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)，為公司管理 MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）和 ERP（企業(yè)資源管理）提供管理數(shù)據(jù)。 4.1.3 WinCC V6.0 的新增功能 WinCC 為所有領(lǐng)域，從簡(jiǎn)單的單用戶系統(tǒng)到具有余服

57、務(wù)器的分布式多工作站系統(tǒng)， 以及具有 Web 客戶端的跨區(qū)域的解決方案，提供了基于 Windows 2000 和 XP 的完整 操作和監(jiān)控功能。 WinCC V6.0 新增的功能如下： 1、基本系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)歸檔 歷史數(shù)據(jù)歸檔，以 Microsoft SQL Server 2000 為基礎(chǔ)，將支持多達(dá) 4 個(gè) CPU 數(shù)據(jù)庫的大小只受硬件配置的限制。下列情況均可適用于使用歷史數(shù)據(jù)歸檔：過程 數(shù)據(jù)歸檔、中央歸檔服務(wù)器、具有數(shù)據(jù)壓縮和備份歸檔的長(zhǎng)期歸檔。所設(shè)計(jì)的 WinCC 歷史數(shù)據(jù)歸檔主要用于生產(chǎn)量和數(shù)量結(jié)構(gòu)有關(guān)的簡(jiǎn)單工業(yè)用途。 新的歷史記錄將管理過程值歸檔、消息歸檔和用戶歸檔中的過程數(shù)據(jù)與事

58、件歸 檔，歸檔可按班次、日、周或月劃分結(jié)構(gòu)，并組織為循環(huán)緩沖區(qū)。來自歷史記錄的 數(shù)據(jù)將通過 WinCC 趨勢(shì)控件或 WinCC 報(bào)警控件進(jìn)行顯示。 2、連續(xù)擴(kuò)展能力 WinCC V6.0 提供了一種可不斷的擴(kuò)展能力，例如從具有 128 個(gè)連接變量的單用 戶解決方案到具有歷史記錄功能的多客戶機(jī)服務(wù)器解決方案以及通過 web 集成在 WinCC 中的操作工作站。為了使用更方便，可將數(shù)據(jù)包的自動(dòng)處理添加到客戶機(jī)朋 艮務(wù)器系統(tǒng)的工程中。根據(jù)將要實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目的大小，可使用運(yùn)行系統(tǒng)(RT)和整個(gè)系 統(tǒng)(RC)的下列數(shù)據(jù)包：128，256，1024，8K 和 64 K 的連接變量。 3、VBA VBS 和 O

59、PC 的新的開放式標(biāo)準(zhǔn) 已經(jīng)不斷改進(jìn)的 WinCC 集成的開放性和容量，WinCC V60 中的新內(nèi)容體現(xiàn)在： 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) Microsoft SQL Server 2000，通過 OLE DB 訪問 IP，使用 VBA，使用 Visual Basic 腳本(VBScript)，新的 OPC 標(biāo)準(zhǔn)。 4、更多創(chuàng)新 除了上述的創(chuàng)新之外，WinCC V6.0 還提供了其它用于運(yùn)行系統(tǒng)中操作和組態(tài)的 更多功能，這些功能包括對(duì) Windows XP 平臺(tái)的支持，操作系統(tǒng)：Microsoft Windows XP(單用戶系統(tǒng)和客戶機(jī))；Microsoft Windows 2000(單用戶系統(tǒng)、客戶機(jī)、

60、服務(wù)器等)運(yùn)行系統(tǒng)中的組態(tài)：活動(dòng) WinCC 運(yùn)行系統(tǒng)環(huán)境下的離線工程和裝載項(xiàng)目的 變化；在“全集成自動(dòng)化”理念的范圍內(nèi)，WinCC 提供了對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)中已集成的項(xiàng) 目進(jìn)行更新的特別支持。對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)中的顯示和操作：縮放，通過使用鼠標(biāo)滾輪或 向外拖動(dòng)區(qū)域可擴(kuò)大過程畫面；掃視，通過使用鼠標(biāo)可移動(dòng)所顯示的部分過程畫面； 自動(dòng)隱藏，根據(jù)層或?qū)ο蟮拇笮】汕袚Q畫面對(duì)象的隱藏和不隱藏；連接器，由換行 單元所鏈接的對(duì)象可在過程畫面內(nèi)移動(dòng)，且仍然保持連接；別名，可為歸檔變量分 配一個(gè)別名，以簡(jiǎn)化運(yùn)行系統(tǒng)中的使用；屏幕鍵盤，按照所選擇的對(duì)象自動(dòng)調(diào)用屏 幕鍵盤。報(bào)警記錄：對(duì) WinCC 報(bào)警控件中的功能進(jìn)行排序，將根