基于wincc的排水系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(終稿)

1、 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）報告系 別： 電子與電氣 專 業(yè)： 自動化生產(chǎn)設(shè)備(機器人應(yīng)用) 班 號： 自動132 學(xué) 生 姓 名： X XX 學(xué) 生 學(xué) 號： 1306163212 設(shè)計（論文）題目： 基于Wincc的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師： X X  設(shè) 計 地 點：常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 起 迄 日 期：2015-10-13 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書專業(yè) 自動化設(shè)備與應(yīng)用 班級 自動 姓名 XXX 一、課題名稱： 基于Wincc的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 二、主要技術(shù)指標（或基本要求）： 1.當河水水位低于9mm時，若總集水池水位低于10cm時，3#、4#和

2、5#泵停止運行；若總集水池水位高于90cm時，1#和2#泵停止運行，3#、4#和5#泵同時工作 2.當河水水位高于9mm時，3#、4#和5#泵停止工作，1#、2#泵工作至總集水池到達90cm時停止 三、主要工作內(nèi)容： 1.可自動監(jiān)測實時水位 2.根據(jù)水位動態(tài)自動控制水泵啟停 3.在系統(tǒng)運行過程中能夠收集并記錄設(shè)備運行時的數(shù)據(jù) 4.當設(shè)備出現(xiàn)異常時或者水位超出設(shè)定值時能夠自動顯示報警 5.能夠生成實時報表并能夠打印出來 四、主要參考文獻： _ 1Wincc組態(tài)手冊.Volume2. 8-18-4 ； 2劉鍇,周海.深入淺出西門子S7-300 PLCM.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004 ；

3、3王曉遠，王碩，楊飛.工業(yè)組態(tài)軟件WinCC在雨水泵站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用J.中國農(nóng)村水利水電.2006 ； 4邵裕森.戴先中，過程控制工程M.北京: 機械工業(yè)出版社，2000 ； 學(xué) 生（簽名） 20 年 月 日 指 導(dǎo) 教師（簽名） 20 年 月 日 教研室主任（簽名） 20 年 月 日 系 主 任（簽名） 20 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告設(shè)計（論文）題目基于Wincc的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計一、 選題的背景和意義： 現(xiàn)在國內(nèi)正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，出現(xiàn)了許多工廠、住宅，一方面推動了地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，但另一方面也加重了城市的排水負擔。而城市地下的管道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以往的管理監(jiān)測方法不能快速準

4、確的監(jiān)控排水的實時情況，目前看來，很有必要引入現(xiàn)代化的自動化監(jiān)控新技術(shù)，建立一個城市排水自動化監(jiān)控系統(tǒng)。隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，城市排水顯得愈發(fā)重要。城市排水設(shè)施在城市發(fā)展中扮演著重要的角色，它主要用于對雨水污水的處理和排放。由于過去傳統(tǒng)控制方式存在許多弊端，正在逐步被計算機控制所取代，從而避免了資源的浪費，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行，防止出現(xiàn)堵塞、漫水等情況。由此可見，城市排水系統(tǒng)是城市不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施。二、 課題研究的主要內(nèi)容：了解城市排水的監(jiān)測與控制方法，了解指標要求設(shè)計排水監(jiān)控系統(tǒng)。以Wincc為主要的監(jiān)控軟件，構(gòu)成系統(tǒng)的上位機系統(tǒng)進行多方面監(jiān)控，并能對其

5、進行加溫加濕設(shè)備進行控制，維持水位平衡指標要求。測量結(jié)果采用液晶屏顯示，并給出水位變化曲線；具有報警功能、報表功能和歸檔功能。三、 主要研究（設(shè)計）方法論述：本控制系統(tǒng)中Wincc提供了一個SIMATIC S7 Protocol Suite的驅(qū)動程序，通過profibus實現(xiàn)與PLC S7-300之間的通訊，從而實現(xiàn)對水位的實時監(jiān)控。當液位傳感器得到信號時，則通過PLC程序發(fā)送信號給排水泵，使其做出相應(yīng)動作，同時在Wincc組態(tài)畫面顯示。當水位超過上限或者低于下限時，通過Wincc中建立的報警變量，使Wincc畫面變化，紅燈亮，然后控制PLC使排水泵停下或啟動。對于水位需要實時監(jiān)控，通過PLC

6、對液位進行周期性采集，然后傳到Wincc上，通過組態(tài)編輯液位變量建立趨勢窗口，將液位的變化用曲線圖的形式顯示在屏幕上，實現(xiàn)液位實時歸檔。四、設(shè)計（論文）進度安排：時間（迄止日期）工 作 內(nèi) 容2015-7-15至8-01定題2015-8-05 至8-15查閱資料確定目錄及內(nèi)容2015-8-15至10-7撰寫初稿2015-10-7至11-16修改論文2015-11-16至11-18準備答辯2015-11-19論文五、指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日六、系部意見： 系主任簽名： 年 月 日II基于組態(tài)的液位監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)目錄摘 要IAbstractII前言1第1章 城市排水監(jiān)控系統(tǒng)

7、概述21.1控制工藝及系統(tǒng)要求21.2城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)21.2.1智能控制器的選擇21.2.2相關(guān)硬件配置2第2章 城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)42.1 常用的組態(tài)軟件介紹42.2 組態(tài)軟件的選擇42.2.1 WinCC組態(tài)軟件介紹52.2.2 WinCC軟件的系統(tǒng)組成52.2.3 Wincc軟件的性能特點5第3章 監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計63.1設(shè)計過程63.1.1 Wincc項目的建立63.1.2添加PLC驅(qū)動程序63.1.3設(shè)置變量73.2圖形界面的編輯83.2.1登陸界面83.2.2主監(jiān)控界面83.2.3設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控界面83.2.4報警界面93.2.5 Wincc與PLC的連接93.

8、3功能模塊93.3.1變量模塊93.2.2報警模塊103.2.3報表模塊113.2.4歸檔模塊123.3系統(tǒng)模擬運行133.3.1設(shè)備正常運行133.3.2水位超過上限模擬運行143.3.3水位低于下限模擬15第4章 結(jié)束語16參考文獻答謝詞摘 要排水泵站在城市中起著重要的作用，它主要是完成城市排水的任務(wù)。自動化系統(tǒng)用于城市排水監(jiān)控，能夠有效提高工作效率，節(jié)省大量人力物力等資源，并且受外部環(huán)境影響較小，比較穩(wěn)定。這個系統(tǒng)主要是對雨水、生活污水進行實時監(jiān)控，并設(shè)置了冗余系統(tǒng)，增加了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。泵站中所有設(shè)備的工作情況，都是由該系統(tǒng)根據(jù)水位等情況來控制的。該泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)選用SIEMENS

9、 S7-300作為控制器，選用該公司的Wincc7.0作為上位機，模擬了一個城市排水泵站的監(jiān)控系統(tǒng)。在這個自動控制系統(tǒng)內(nèi)，PLC負責(zé)采集各個水池水位，并且根據(jù)水位做出相應(yīng)的排水指令，確保水位在安全的范圍內(nèi)，保證城市下水道不出現(xiàn)堵塞或者滿水的情況，以確保城市在緊急情況下不出現(xiàn)洪澇等現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：排水系統(tǒng)；WINCC；PLC；組態(tài)軟件；自動監(jiān)控；AbstractDrainage pumping station plays an important role in the city, it is mainly to complete the task of urban drainage. Autom

10、ation system for urban drainage monitoring, can effectively improve the work efficiency, save a lot of manpower and resources, etc., and the external environment influence is smaller, more stable. This system is mainly for the rain water, sewage for real-time monitoring, and set up the redundancy sy

11、stem, increase the stability of the system. The working condition of all equipment in the pumping station is controlled by the system according to the water level.S7-300 SIEMENS is used as the controller, and the Wincc7.0 is chosen as the host computer to simulate the monitoring system of a city dra

12、inage pumping station. In this automatic control system, PLC is responsible for collecting the water level, and according to the water level to make the corresponding drainage instructions, to ensure that the water level in the safe range, ensure that the urban sewer does not appear to plug or full

13、of water, in order to ensure that the city does not appear in the case of flooding.Keywords: drainage system; WINCC; automation; PLC; simulation前言近年來城市發(fā)展越來越快，其排水問題也受到了社會廣泛的關(guān)注。城市排水設(shè)施在城市發(fā)展中扮演著重要的角色，它主要用于對雨水污水的處理和排放。由于過去傳統(tǒng)控制方式存在許多弊端，正在逐步被計算機控制所取代，從而避免了資源的浪費，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行，防止出現(xiàn)堵塞、漫水等情況。由此可見

14、，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)時期缺乏對城市排水系統(tǒng)的整體布局，嚴重影響了城市的可持續(xù)發(fā)展。中國自改革開放以來，經(jīng)濟接連不斷呈增長趨勢，我國的城市化發(fā)展及居住小區(qū)如雨后春筍般涌現(xiàn)了出來。因而城市排水系統(tǒng)也得到重視。7月28日，在國務(wù)院常務(wù)會議上李克強總理說，“目前中國正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，但我們的地下管廊建設(shè)嚴重滯后。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，強降雨南京城

15、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，有的積水都漫過成年人小腿肚了。對于城市排水系統(tǒng)，還是有多方面的問題的，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，其實這點也挺重要的，國內(nèi)很多城市很少甚至沒有做到對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的影響。由此可見，國內(nèi)城市排水問題始終沒有什么太大的進展，盡管許多地方部門也采取了相應(yīng)的預(yù)防和解決措施。那么問題的根本對策在哪呢？城市在當初規(guī)劃的時候就應(yīng)該將城市排水設(shè)施規(guī)劃作為重點對象，然而很多地方并未對此重視，導(dǎo)致我國年年出現(xiàn)內(nèi)澇災(zāi)害。而德國人100年前在青島留下

16、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，還有許多國內(nèi)城市未能做到。還是很有必要借鑒一下國外的技術(shù)和經(jīng)驗的。現(xiàn)在國內(nèi)正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，出現(xiàn)了許多工廠、住宅，一方面推動了地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，但另一方面也加重了城市的排水負擔。而城市地下的管道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以往的管理監(jiān)測方法不能快速準確的監(jiān)控排水的實時情況，目前看來，引入現(xiàn)代化的自動化監(jiān)控新技術(shù)，建立一個城市排水自動化監(jiān)控系統(tǒng)是未來的發(fā)展趨勢。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)計要求：該系統(tǒng)能夠?qū)Ω鼽c水位的高度檢測，并根水位變化控制排水泵動作，合理調(diào)控排水，并能在水位超出上限或低于下限時及時顯示報警。在泵站運行過程中

17、系統(tǒng)能夠收集泵站運行過程中的一些參數(shù)。比如水泵的運行狀態(tài)，格柵機的狀態(tài)，各個電柜的實時電流電壓數(shù)據(jù)，故障數(shù)據(jù)等。當水位超過系統(tǒng)設(shè)定范圍或當格柵機、排水泵、閥門等裝置出現(xiàn)問題時，該系統(tǒng)可自動顯示報警。在自動模式和手動模式下可選擇電機工作模式的設(shè)計要求。本監(jiān)測系統(tǒng)是通過控制臺對格柵機，排水泵等設(shè)備的運行狀態(tài)和實時參數(shù)進行監(jiān)測，通過與PLC進行通訊，對線下設(shè)備進行控制，包括水泵及控制閥門的啟停，格柵機的啟停等。并能通過變量模塊、報警模塊、報表模塊和歸檔模塊對現(xiàn)場設(shè)備進行全面的監(jiān)控。主要設(shè)備的運行狀態(tài)顯示：整個工藝流程畫面實時顯示；格柵機、排水泵啟停顯示；相關(guān)參數(shù)的變化顯示?？刹杉膭討B(tài)參數(shù)：電機的電

18、流、電壓，格柵機的電流、電壓，集水池水位，排水泵前后流量，控制閥前后流量等。排水泵及格柵機故障分級報錯顯示，管道堵塞報警顯示，水流量異常報警顯示，集水池液位上下限報警顯示等（包括發(fā)生時間及異常消息文本）?？刹樵儓缶瘹v史記錄、狀態(tài)參數(shù)曲線等將各種監(jiān)控參數(shù)自動生成實時報表，異常狀態(tài)及控制狀態(tài)的報表打印。長江出水渠集水池格柵機過濾雨污混合水圖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，從最開始的繼電器控制，到現(xiàn)在的單片機控制和PLC控制，通過查資料可以知道這些控制器各有各的優(yōu)點。根據(jù)本系統(tǒng)的控制要求，選擇的是西門子PLC-300控制器。對于這單

19、片機和PLC這兩種控制器，我們做了一些簡單的比較。單片機控制：目前用的比較廣泛，比如家用洗衣機、電冰箱、微波爐等日常生活用品都有著它的身影。它的優(yōu)點也比較突出，成本相對較低，而且體積較小，易于安裝，不會影響產(chǎn)品本身的美觀；但是，單片機由于自身或者生產(chǎn)工藝的影響，會出現(xiàn)很多故障，而且抗干擾能力差，環(huán)境對它的影響較大，開發(fā)單片機需要很長周期。對于PLC，它的抗干擾能力要好得多，而且長時間使用也不會出現(xiàn)很多故障，其用的編程語言大多是“梯形圖”，比較簡單方便，而且電氣接線也很簡單，故開工程從開始到結(jié)束所需時間較長，唯一的不足之處是費用較高。城市排水監(jiān)控系統(tǒng)是個大的系統(tǒng)，對于穩(wěn)定性方面、可靠性和維護方面

20、要求較高，而且運行環(huán)境比較復(fù)雜，不適合用單片機作為控制器，于是本設(shè)計中采用PLC做為主控制器，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。1.2.2相關(guān)硬件配置（1）格柵機：考慮到城市中都是污水與雨水混雜的情況，沒有什么大的異物，本系統(tǒng)采用高鏈式粗格柵，該格柵機由機架、驅(qū)動機構(gòu)、除渣機鏈條等部件組成。其工作原理是：由驅(qū)動機構(gòu)通過傳動鏈條帶動除污耙在軌道上來回運動，達到了對污物的清除作用。向上運動將污物聚集，然后將污物提升至除渣口，這時候就完成了第一次除污的過程。它的運行比較穩(wěn)定，也方便維修，機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

21、的轉(zhuǎn)速高，可快速達到所需轉(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；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：水位檢測采用超聲波液位計。選用美國弗萊公司的FLOWLINE LU30型號超聲波液位計，其量程為0m10m，輸出電流信號4mA20mA。（4）流量計：選用電磁流量計，型號為HW-LDE系列智能電磁流量計，測量范圍0m2/h500m2/h，輸出電流信號4mA20mA。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）Fanuc IFIX：Fanuc IFIX的通用軟件來監(jiān)控和管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)的整個范圍。在各種工業(yè)應(yīng)用，包括

22、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的平臺，在如今的監(jiān)測系統(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發(fā)，為用戶提供新的，強大的，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

23、證，用戶能通過瀏覽器看到系統(tǒng)畫面。（3）MCGS(Monitor and Control Generated System)：MCGS是北京昆侖通泰自動化軟件公司開發(fā)的基于Windows平臺，用于構(gòu)建和生成上位機監(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一年，集中數(shù)十位有經(jīng)驗的軟件專家所做出的成果。界面友好，強大的內(nèi)部功能，系統(tǒng)的可擴展性，其用戶的使用性和設(shè)計思想有一個質(zhì)的飛躍，在國產(chǎn)組態(tài)軟件行業(yè)是開創(chuàng)了一個新的階段。MCGS組態(tài)軟件集成了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、報警、趨勢曲線和報表等模塊，實現(xiàn)了用戶的多方面需求。（4）WinCC：Win

24、CC運行在個人計算機環(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去，使過程更加形象準確。它本身自帶著變量模塊、報警模塊、通信模塊、報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，縮短了開發(fā)周期。它運行于Windows計算機環(huán)境，已在歐洲市場成為領(lǐng)軍，甚至行業(yè)遵循標準。（5）組態(tài)王：北京亞控科技發(fā)展有限公司簡稱亞控科技，是中國目前規(guī)模最大的從事工業(yè)自動化軟件研發(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

25、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)。但該軟件功能過于籠統(tǒng)，細節(jié)方面與國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)級的軟件平臺，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SIMATIC WinCC是第一個使用最新的32位技術(shù)的過程監(jiān)視系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性。一方面，我在學(xué)校學(xué)習(xí)了這種軟件的使用，對這個軟件比較熟悉，能獨立組態(tài)簡單的過程畫面。另一方面，此軟件本身的優(yōu)點也很多，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)，具有良好的開放性，它的畫面動態(tài)組態(tài)連接

26、方法多樣，可支持C語言、VB語言和變量直連等方法，可用性強。相對于其他軟件，它更容易使用?；谝陨蟇inCC的優(yōu)點，所以本系統(tǒng)采用WinCC軟件來組態(tài)。2.2.1 WinCC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、系統(tǒng)最開放為核心理念。它是一種西門子SCADA系統(tǒng)，應(yīng)用于各行各業(yè)。Wincc集成了工廠智能，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)查看一些數(shù)據(jù)和報表。能夠精準的滿足生產(chǎn)要求，通過開放接口，開發(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。擁有強大的實時數(shù)據(jù)庫，比較高效，能夠縮短開發(fā)周期。是工業(yè)企業(yè)中首選的組態(tài)軟件，深受廣大Wincc開發(fā)

27、者的喜愛。2.2.2 WinCC軟件的系統(tǒng)組成Wincc主要是由以下幾個模塊組成的。（1）變量管理器：是對WinCC中的內(nèi)部變量、外部變量和通訊驅(qū)動程序進行管理。（tag management）（2）圖形編輯器：根據(jù)用戶要求對各種圖形畫面進行設(shè)計并加入動態(tài)效果。 (graphics designer)（3）報警記錄：通過數(shù)據(jù)采集分析，實施有效監(jiān)控報警，并能夠?qū)v時數(shù)據(jù)儲存下來 (alarm logging)（4）變量歸檔：負責(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 (tag logging)（5）報表編輯器：用戶可以參照或直接使用模板報表編輯各種所需的報表。 (report d

28、esigner)（6）用戶管理器：用來加密，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 (user administrator)2.2.3 Wincc軟件的性能特點WinCC系統(tǒng)軟件主要有以下幾個特點。（1） 其擁有的服務(wù)器系統(tǒng)包含所有SCADA功能。最簡單的Wincc系統(tǒng)也能最大化的提供畫面的基本內(nèi)容（2） 靈活的擴展能力。有大量選件品種及附帶的組件，通過它們豐富了系統(tǒng)基本功能，支持了各個工業(yè)的要求。（3） 全集成自動化（組態(tài)變成、數(shù)據(jù)管理、通訊）的結(jié)構(gòu)分支。（4） 使用方便的腳本語言。WinCC可編寫C語言和VB腳本語言。（5） 系統(tǒng)預(yù)設(shè)簡單的組態(tài)步驟，能夠指導(dǎo)用戶設(shè)計

29、并組態(tài)，簡單實用，調(diào)試的時候也很便捷。（6） 強大的標準接口，例如：OPC、OLE和ActiveX。第3章 監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計3.1設(shè)計過程 使用WinCC軟件開發(fā)并組態(tài)項目的步驟：先建立項目，然后選擇并安裝通訊驅(qū)動程序；在PROFIBUS協(xié)議中建立一個驅(qū)動連接并組態(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；通過圖形編輯器，利用其中的資源對監(jiān)控畫面組態(tài) ；報警記錄并存儲、自動生成報表、數(shù)據(jù)歸檔、趨勢曲線輸出及用戶管理等功能；指定WinCC運行系統(tǒng)的屬性并激活Wincc畫面；使用變量模擬器測試報警、報表和畫面動態(tài)等功能。3.1.1 Wincc項目的建立任何的模塊都是從項目

30、管理器開始的，首先打開Wincc，進入項目管理器，如圖3-1所示。圖3-1 Wincc項目管理器本項目名稱為“Pumping.mcp”,因為本項目并沒有聯(lián)網(wǎng)，所以建立的時候是選單用戶項目。由于Wincc版本漢化不是很完善，所以我們創(chuàng)建的時候?qū)⑺鼊?chuàng)建在單獨一個分區(qū)上，以保證運行速度，沒有放在系統(tǒng)分區(qū)，創(chuàng)建的路徑?jīng)]有包含中文字符。在此之外，還要對運行環(huán)境進行一個大概的設(shè)計。本項目運行時的顯示畫面設(shè)置為全屏顯示。啟動了圖形運行系統(tǒng)、變量記錄運行系統(tǒng)、報警記錄運行系統(tǒng)、全局腳本運行系統(tǒng)和文本庫運行系統(tǒng)。3.1.2添加PLC驅(qū)動程序添加驅(qū)動程序以保證系統(tǒng)的正常工作。根據(jù)本項目要求，要與PLC進行通訊連接

31、，所以本項目添加了SIMATIC S7 ProtecolSuite.CHN協(xié)議。需要注意的是：在項目沒有激活時才可添加驅(qū)動程序，如果項目正在激活狀態(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“”開頭，以示區(qū)別。在本系統(tǒng)中用了“年”“月”“日”“時間”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：首先打開資源管理器，然后用鼠標右擊“內(nèi)部變量”，再點擊新建

32、變量，然后根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)要求填寫變量信息。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。創(chuàng)建過程變量之前，必須安裝驅(qū)動程序和創(chuàng)建連接，變量智能用命令“復(fù)制”和“粘貼”放置到一個連接中，不能拖動到一個連接中。輸入變量名稱選擇數(shù)據(jù)類型選擇PLC地址，然后點擊確認。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)畫面是其中的主體部分。一般創(chuàng)建過程畫面的步驟為：右擊“畫面編輯器”，然后點擊“新建畫面”，然后重命名畫面，然后打開畫面進行編輯。圖形編輯器具有強大、方便且使用的功能，WinCC提供了可插入的各類

33、元器件和圖形元素，在圖像庫里可以找到許多常見的圖形，如:油罐、水泵、控制閥、液體容器等。用戶還可從基本對象庫添加OLE控件、滾動條、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中，待使用時從中選取即可。用戶還可以導(dǎo)入外部圖形和文本數(shù)據(jù)。這樣可以使畫面更加生動逼真。3.2.1登陸界面登陸界面通常都是設(shè)置為“起始畫面”，主要是用于用戶登陸和退出界面，內(nèi)容通常比較簡潔。本系統(tǒng)的登陸界面由名稱文本和一個按鈕組成，用于用戶進入到監(jiān)控系統(tǒng)畫面。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擊進入系統(tǒng)以后就進入到這一個界面。這個界

34、面主要是顯示雨水從進集水池，然后被排水泵排到江河的一個動態(tài)的流程。在這個界面上，用戶還可以看到分水池液位、總集水池的液位、水流流向和各個控制閥的啟停狀態(tài)。該界面上有三個指示燈，顯示整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，在最下面還設(shè)有四個按鈕，方便用戶查詢進入其他界面。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、排水泵的電壓、電流等具體參數(shù)以及控制閥門的啟停狀況，還有每個設(shè)備的故障狀態(tài)指示燈。并能連接到操作界面，對格柵機和排水泵進行控制。如圖3-7圖3-7設(shè)備運行狀態(tài)3.2.4報警界面一般按照以下步驟進行組態(tài)報警記錄：打開報警記錄編輯器，啟動項目向?qū)?，組態(tài)消息文本，使用消息等級類

35、型，設(shè)置消息的顏色，組態(tài)限制值的監(jiān)控，在畫面中插入消息窗口，設(shè)置啟動參數(shù)，激活項目。3.2.5 Wincc與PLC的連接實現(xiàn)與PLC連接的基本條件是計算機上裝有CP5611通訊板卡，通過PROFIBUS能夠正常連接到PLC。只有WinCC和下位機進行了連接，WinCC才能采集數(shù)據(jù)并進行相關(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項目上選擇通道單元。具體的實現(xiàn)步驟如下：（1）安裝通訊處理器CP5611及其驅(qū)動程序；（2）在控制面板中打開 “PG/PC 接口”對話框，設(shè)置參數(shù)完成訪問點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 Win

36、CC 的變量管理器中添加驅(qū)動程序“SIMATIC S7 Protocol Suite.CHN” ；（5）在該驅(qū)動程序中的 Profibus 選項中創(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”和各個閥門開關(guān)的變量”fa_”以及各個監(jiān)測點的液位變量”yewei_”。詳細見

37、下表格： 變量表格變量名稱類型參數(shù)系統(tǒng)變量year無符號16位數(shù)F=3,0month無符號16位數(shù)F=2,0day無符號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二進制變量light_stop二進制變量light_alarm二進制變量gst_guzhang1無符號16位數(shù)gst_guzhang2無符號16位數(shù)guzhang_beng1無符號16位數(shù)guzhang_beng2無符號16位數(shù)guzhang_beng3無符號16位數(shù)guzhang_beng4無符號16位數(shù)guzhang_beng5無符號16位數(shù)yewei_1無符號16位數(shù)yewei_2無符號

38、16位數(shù)yewei_3無符號16位數(shù)外部變量fa_1二進制變量DB1，D2.1fa_2二進制變量DB1，D2.2fa_3二進制變量DB1，D2.3fa_4二進制變量DB1，D3.1fa_5二進制變量DB1，D3.2fa_6二進制變量DB1，D3.3fa_7二進制變量DB1，D4.13.2.2報警模塊本系統(tǒng)共設(shè)置了10個報警，其中有7個報警是開關(guān)量報警，分別對應(yīng)于兩臺格柵機和五臺排水泵狀態(tài)。剩下3個是模擬量報警，用于總集水池水位和河水水位監(jiān)控。如圖3-8圖3-8報警編輯為了方便模擬運行，在系統(tǒng)中把總集水池的水位范圍設(shè)置在0cm90cm之間，當水位低于10cm的時候，系統(tǒng)會報“總集水池水位過低”，

39、若水位高于90cm，則報“總集水池水位過高”。同樣的，設(shè)置河水水位范圍為0mm10mm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的時候，系統(tǒng)會顯示“上限值”報警。如圖3-9是模擬運行時的畫面。在報警畫面中，點擊左邊的按鈕，可以進入相應(yīng)的界面。圖3-9報警運行通過這些報警消息記錄，就可以生成報表，能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進行存檔以便后續(xù)工作。3.2.3報表模塊通過系統(tǒng)中產(chǎn)生的一些報警消息，并且借助模板在本系統(tǒng)中創(chuàng)建了消息順序報表。報表的結(jié)構(gòu)和組態(tài)幾乎是一樣的，只是報表的在布局、打印輸出及與動態(tài)動態(tài)對象的連接方面有所不同。通過報表將報警消息文本記錄下來，并能夠打印出來。3.2.4歸

40、檔模塊本系統(tǒng)主要歸檔了兩個變量” yewei_2”、” yewei_3”，分別對應(yīng)總集水池水位和河水水位。對于周期的范圍，輸入下列數(shù)值：采集=500ms，歸檔=1*1s，兩個變量將被每秒采集一次作為變量歸檔。如圖3-10通過這兩個變量值得歸檔，本系統(tǒng)還創(chuàng)建了趨勢窗口。趨勢窗口是以圖形的形式顯示過程變量 。如圖3-11，藍色曲線是總集水池水位，綠色曲線是河水水位，根據(jù)實際情況，本系統(tǒng)沒有設(shè)置河水水位下限。當水位超過上限時，曲線會變?yōu)樽霞t色，當水位低于下限時，曲線會變成深紅色。通過曲線能夠直觀反映出當前水位變化。圖3-10過程值變量歸檔圖3-11變量趨勢圖3.3系統(tǒng)模擬運行3.3.1設(shè)備正常運行雨

41、水通過1#閥門和2#閥門分別進入分集水池，每個分集水池中裝有一臺格柵機用于過濾雜質(zhì)，3#閥門和4#閥門各自連通著一臺排水泵，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臺排水泵為它排水。如圖3-12每個水池都裝有液位傳感器，用于監(jiān)控當前水位。本系統(tǒng)的主畫面上設(shè)置了三個指示燈，運行時“運行”指示燈亮綠色?！巴Ｖ埂焙汀皥缶敝甘緹舳际橇良t色。如圖3-13是系統(tǒng)正常運行時，所有設(shè)備的運行狀況。包含了2臺格柵機、 5臺排水泵和7個控制閥的參數(shù)。并且設(shè)置了故障燈。圖3-12系統(tǒng)正常運行圖3-13設(shè)備正常運行3.3.2水位超過上限模擬運行圖3-14水位超限模擬運行圖3-15水位超限設(shè)備狀況模

42、擬上圖中水位已達到了95，系統(tǒng)設(shè)定值時90，所以水位超過了系統(tǒng)設(shè)定值，畫面中“報警”燈亮，同時3#閥門和4#閥門關(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)備狀況模擬運行上圖中水位是了5，低于系統(tǒng)設(shè)定值時10， 系統(tǒng)“報警”指示燈亮，同時關(guān)閉了5#閥門、6#閥門和7#閥門，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 本文主要介紹了基于西門子WINCC的城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。系統(tǒng)設(shè)計包含硬件和軟件兩個方面，主要在軟件方面做了詳細的描述。在硬件方面，根據(jù)系統(tǒng)要求，對所需硬件例如智能控制器、排水泵、閥門等進行了簡單介紹和選型；在軟件方面，主要是從軟件的介紹、比較和選擇方面進行了概述。然后介紹了組態(tài)軟件設(shè)計的方法