基于wincc的排水系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(jì)

1、-PAGE . z.*信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文報(bào)告系別：電子與電氣專業(yè)： 自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備(機(jī)器人應(yīng)用)班 號(hào)：自動(dòng)132學(xué) 生 姓 名： * *學(xué) 生 學(xué) 號(hào)：1306163212設(shè)計(jì)論文題目：基于Wincc的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師：* *設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn)：*信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院起 迄 日 期：2015-10-13畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書(shū)專業(yè)自動(dòng)化設(shè)備與應(yīng)用 班級(jí) 自動(dòng)*一、課題名稱：基于Wincc的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、主要技術(shù)指標(biāo)或根本要求：1.當(dāng)河水水位低于9mm時(shí)，假設(shè)總集水池水位低于10cm時(shí)，3#、4#和5#泵停頓運(yùn)行；假設(shè)總集水池水位高于90cm時(shí)，1#和2#泵停頓運(yùn)行

2、，3#、4#和5#泵同時(shí)工作 2.當(dāng)河水水位高于9mm時(shí)，3#、4#和5#泵停頓工作，1#、2#泵工作至總集水池到達(dá)90cm時(shí)停頓三、主要工作內(nèi)容：1.可自動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)水位 2.根據(jù)水位動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制水泵啟停 3.在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中能夠收集并記錄設(shè)備運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù) 4.當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)或者水位超出設(shè)定值時(shí)能夠自動(dòng)顯示報(bào)警 5.能夠生成實(shí)時(shí)報(bào)表并能夠打印出來(lái)四、主要參考文獻(xiàn)：_1Wincc組態(tài)手冊(cè).Volume2. 8-18-4 ； 2*鍇,周海.深入淺出西門(mén)子S7-300 PLCM.:航空航天大學(xué),2004 ； 3王曉遠(yuǎn)，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(guó)農(nóng)村水利水電

3、.2006 ； 4邵裕森.戴先中，過(guò)程控制工程M.: 機(jī)械工業(yè)，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(jì)論文開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)論文題目基于Wincc的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)選題的背景和意義：現(xiàn)在國(guó)內(nèi)正處在城鎮(zhèn)化快速開(kāi)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)的開(kāi)展，但另一方面也加重了城市的排水負(fù)擔(dān)。而城市地下的管道構(gòu)造復(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)，很有必要引入現(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)。隨著城市建立的迅速開(kāi)展，城市排

4、水顯得愈發(fā)重要。城市排水設(shè)施在城市開(kāi)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，從而防止了資源的浪費(fèi)，有利于環(huán)境的開(kāi)展。該系統(tǒng)主要是保證城市排水能夠順暢進(jìn)展，防止出現(xiàn)堵塞、漫水等情況。由此可見(jiàn)，城市排水系統(tǒng)是城市不可缺少的根底設(shè)施。課題研究的主要內(nèi)容：了解城市排水的監(jiān)測(cè)與控制方法，了解指標(biāo)要求設(shè)計(jì)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(jī)系統(tǒng)進(jìn)展多方面監(jiān)控，并能對(duì)其進(jìn)展加溫加濕設(shè)備進(jìn)展控制，維持水位平衡指標(biāo)要求。測(cè)量結(jié)果采用液晶屏顯示，并給出水位變化曲線；具有報(bào)警功能、報(bào)表功能和歸檔功能。主要研究設(shè)計(jì)方

5、法論述：本控制系統(tǒng)中Wincc提供了一個(gè)SIMATIC S7 Protocol Suite的驅(qū)動(dòng)程序，通過(guò)profibus實(shí)現(xiàn)與PLC S7-300之間的通訊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)液位傳感器得到信號(hào)時(shí)，則通過(guò)PLC程序發(fā)送信號(hào)給排水泵，使其做出相應(yīng)動(dòng)作，同時(shí)在Wincc組態(tài)畫(huà)面顯示。當(dāng)水位超過(guò)上限或者低于下限時(shí)，通過(guò)Wincc中建立的報(bào)警變量，使Wincc畫(huà)面變化，紅燈亮，然后控制PLC使排水泵停下或啟動(dòng)。對(duì)于水位需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)PLC對(duì)液位進(jìn)展周期性采集，然后傳到Wincc上，通過(guò)組態(tài)編輯液位變量建立趨勢(shì)窗口，將液位的變化用曲線圖的形式顯示在屏幕上，實(shí)現(xiàn)液位實(shí)時(shí)歸檔。四、設(shè)計(jì)論文進(jìn)

6、度安排：時(shí)間迄止日期工 作 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(xiě)初稿2015-10-7至11-16修改論文2015-11-16至11-18準(zhǔn)備辯論2015-11-19論文五、指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日六、系部意見(jiàn)： 系主任簽名： 年 月 日-. z.基于組態(tài)的液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc446966587摘要 PAGEREF _Toc446966587 h IHYPERLINK l _Toc446966588Abstract PAG

7、EREF _Toc446966588 h IIHYPERLINK l _Toc446966589前言 PAGEREF _Toc446966589 h 1HYPERLINK l _Toc446966590第1章城市排水監(jiān)控系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc446966590 h 2HYPERLINK l _Toc4469665911.1控制工藝及系統(tǒng)要求 PAGEREF _Toc446966591 h 2HYPERLINK l _Toc4469665921.2城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng) PAGEREF _Toc446966592 h 2HYPERLINK l _Toc446966593智能控制器

8、的選擇 PAGEREF _Toc446966593 h 2HYPERLINK l _Toc446966594相關(guān)硬件配置 PAGEREF _Toc446966594 h 2HYPERLINK l _Toc446966595第2章城市排水監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng) PAGEREF _Toc446966595 h 4HYPERLINK l _Toc4469665962.1 常用的組態(tài)軟件介紹 PAGEREF _Toc446966596 h 4HYPERLINK l _Toc4469665972.2 組態(tài)軟件的選擇 PAGEREF _Toc446966597 h 4HYPERLINK l _Toc44696

9、65982.2.1 WinCC組態(tài)軟件介紹 PAGEREF _Toc446966598 h 5HYPERLINK l _Toc4469665992.2.2 WinCC軟件的系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc446966599 h 5HYPERLINK l _Toc4469666002.2.3 Wincc軟件的性能特點(diǎn) PAGEREF _Toc446966600 h 5HYPERLINK l _Toc446966601第3章監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc446966601 h 6HYPERLINK l _Toc4469666023.1設(shè)計(jì)過(guò)程 PAGEREF _Toc4469666

10、02 h 6HYPERLINK l _Toc4469666033.1.1 Wincc工程的建立 PAGEREF _Toc446966603 h 6HYPERLINK l _Toc446966604添加PLC驅(qū)動(dòng)程序 PAGEREF _Toc446966604 h 6HYPERLINK l _Toc446966605設(shè)置變量 PAGEREF _Toc446966605 h 7HYPERLINK l _Toc4469666063.2圖形界面的編輯 PAGEREF _Toc446966606 h 8HYPERLINK l _Toc446966607登陸界面 PAGEREF _Toc446966607

11、 h 8HYPERLINK l _Toc446966608主監(jiān)控界面 PAGEREF _Toc446966608 h 8HYPERLINK l _Toc446966609設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控界面 PAGEREF _Toc446966609 h 8HYPERLINK l _Toc446966610報(bào)警界面 PAGEREF _Toc446966610 h 9HYPERLINK l _Toc4469666113.2.5 Wincc與PLC的連接 PAGEREF _Toc446966611 h 9HYPERLINK l _Toc4469666123.3功能模塊 PAGEREF _Toc446966612 h

12、9HYPERLINK l _Toc446966613變量模塊 PAGEREF _Toc446966613 h 9HYPERLINK l _Toc446966614報(bào)警模塊 PAGEREF _Toc446966614 h 10HYPERLINK l _Toc446966615報(bào)表模塊 PAGEREF _Toc446966615 h 11HYPERLINK l _Toc446966616歸檔模塊 PAGEREF _Toc446966616 h 12HYPERLINK l _Toc4469666173.3系統(tǒng)模擬運(yùn)行 PAGEREF _Toc446966617 h 13HYPERLINK l _To

13、c446966618設(shè)備正常運(yùn)行 PAGEREF _Toc446966618 h 13HYPERLINK l _Toc446966619水位超過(guò)上限模擬運(yùn)行 PAGEREF _Toc446966619 h 14HYPERLINK l _Toc446966620水位低于下限模擬 PAGEREF _Toc446966620 h 15HYPERLINK l _Toc446966621第4章完畢語(yǔ) PAGEREF _Toc446966621 h 16參考文獻(xiàn)答謝詞-. z.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(dòng)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

14、力等資源，并且受外部環(huán)境影響較小，比擬穩(wěn)定。這個(gè)系統(tǒng)主要是對(duì)雨水、生活污水進(jìn)展實(shí)時(shí)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(lái)控制的。該泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)選用SIEMENS S7-300作為控制器，選用該公司的Wincc7.0作為上位機(jī)，模擬了一個(gè)城市排水泵站的監(jiān)控系統(tǒng)。在這個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)，PLC負(fù)責(zé)采集各個(gè)水池水位，并且根據(jù)水位做出相應(yīng)的排水指令，確保水位在平安的*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(dòng)監(jiān)控；AbstractDraina

15、ge pumping station plays an important role in the city, it is mainly to plete the task of urban drainage. Automation system for urban drainage monitoring, can effectively improve the work efficiency, save a lot of manpower and resources, etc., and the e*ternal environment influence is smaller, more

16、stable. This system is mainly for the rain water, sewage for real-time monitoring, and set up the redundancy system, 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

17、the controller, and the Wincc7.0 is chosen as the host puter to simulate the monitoring system of a city drainage 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

18、 ensure that the water level in the safe range, ensure that the urban sewer does not appear to plug or full of water, in order to ensure that the city does not appear in the case of flooding.Keywords:drainage system; WINCC; automation; PLC; simulation-. z.前言近年來(lái)城市開(kāi)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)施在城市開(kāi)展中扮

19、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，從而防止了資源的浪費(fèi)，有利于環(huán)境的開(kāi)展。該系統(tǒng)主要是保證城市排水能夠順暢進(jìn)展，防止出現(xiàn)堵塞、漫水等情況。由此可見(jiàn)，城市排水系統(tǒng)在城市根底設(shè)施中是必不可少的。城市排水工程是城市根底設(shè)施的重要組成局部，城市的開(kāi)展將依賴于排水系統(tǒng)，一個(gè)城市要想開(kāi)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)開(kāi)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)的城市化開(kāi)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

20、李克強(qiáng)總理說(shuō)，目前中國(guó)正處在城鎮(zhèn)化快速開(kāi)展時(shí)期，但我們的地下管廊建立嚴(yán)重滯后。加快這方面的建立，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、而抽排能力缺乏，強(qiáng)降雨*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：城市開(kāi)展地下管道建立與污、雨水收集系統(tǒng)建立不同步；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)

21、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。則問(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*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)歷的。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)正處在城鎮(zhèn)化快速開(kāi)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)的開(kāi)展，但另一方面也加重了城市的排水負(fù)擔(dān)。而城市地下的管道構(gòu)造復(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

22、來(lái)的開(kāi)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)。比方水泵的運(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*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)展監(jiān)測(cè)，通過(guò)與PLC進(jìn)展通訊，對(duì)線下設(shè)備進(jìn)展控制，包括水泵及控制閥門(mén)的啟停

23、，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)展全面的監(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。可采集的動(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。可查詢報(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

24、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)場(chǎng)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)單的比擬。單片機(jī)控制：目前用的比擬廣泛，比方家用洗衣機(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)也比擬突出，本錢相對(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

25、會(huì)出現(xiàn)很多故障，其用的編程語(yǔ)言大多是梯形圖，比擬簡(jiǎn)單方便，而且電氣接線也很簡(jiǎn)單，故開(kāi)工程從開(kāi)場(chǎng)到完畢所需時(shí)間較長(zhǎng)，唯一的缺乏之處是費(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)境比擬復(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)，到達(dá)了對(duì)污物的去除作用。向上運(yùn)動(dòng)將污物聚集，然后將污物提升至

26、除渣口，這時(shí)候就完成了第一次除污的過(guò)程。它的運(yùn)行比擬穩(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，可快速到達(dá)所需轉(zhuǎn)速；體積不大、重量較輕，便于安置；效率高、流量大、構(gòu)造也不復(fù)雜，而且方便維護(hù)；性能平穩(wěn)、容易操作，比擬符合本系統(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FLOWLINE LU30型號(hào)超聲波液位計(jì)，其量程為0m10m，輸出電流信號(hào)4mA20mA。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*圍0m2/h500m2/h，輸出電流信號(hào)

27、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1Fanuc IFI*：Fanuc IFI*的通用軟件來(lái)監(jiān)控和管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)的整個(gè)*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，iFI*功能齊全，集成了多種特性，包含平安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。2InTouch：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/效勞器架構(gòu)的瘦客戶端應(yīng)用程序的適用，這是基于分布式客戶/效勞器架構(gòu)，在客戶端使用效勞器的工業(yè)應(yīng)用。將Wonderware投

28、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/效勞器架構(gòu)的客戶端應(yīng)用程序的適用，分布式客戶/效勞器架構(gòu)支持Windows*P系統(tǒng)認(rèn)證，用戶能通過(guò)瀏覽器看到系統(tǒng)畫(huà)面。3MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)：MCGS是昆侖通泰自動(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通用版是昆侖公司歷時(shí)一年，集中數(shù)十位有經(jīng)歷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。M

29、CGS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。4WinCC：WinCC運(yùn)行在個(gè)人計(jì)算機(jī)環(huán)境，它的功能比擬全面，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：亞控科技開(kāi)展*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

30、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SIMATIC WinCC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)軟件比擬熟悉，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

31、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?；谝陨蟇inCC的優(yōu)點(diǎn)，所以本系統(tǒng)采用WinCC軟件來(lái)組態(tài)。 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(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)

32、庫(kù)，比擬高效，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，深受廣闊Wincc開(kāi)發(fā)者的喜愛(ài)。 WinCC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)展管理。tag management2圖形編輯器：根據(jù)用戶要求對(duì)各種圖形畫(huà)面進(jìn)展設(shè)計(jì)并參加動(dòng)態(tài)效果。 (graphics designer)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) (alarm logging)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 (tag logging)5報(bào)表編輯器：用戶可以參照或直接使用

33、模板報(bào)表編輯各種所需的報(bào)表。 (report designer)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)的平安性 (user administrator) Wincc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 其擁有的效勞器系統(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)面的根本內(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)根本功能，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、通訊的構(gòu)造分支。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

34、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Active*。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)工程的步驟：先建立工程，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。3.1.1 Wincc工程的建立任何的模塊都是從工程管理器開(kāi)

35、場(chǎng)的，首先翻開(kāi)Wincc，進(jìn)入工程管理器，如圖3-1所示。圖3-1 Wincc工程管理器本工程名稱為Pumping.mcp,因?yàn)楸竟こ滩](méi)有聯(lián)網(wǎng)，所以建立的時(shí)候是選單用戶工程。由于Wincc版本漢化不是很完善，所以我們創(chuàng)立的時(shí)候?qū)⑺鼊?chuàng)立在單獨(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)立的路徑?jīng)]有包含中文字符。在此之外，還要對(duì)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)展一個(gè)大概的設(shè)計(jì)。本工程運(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)本工程要求，要與PLC進(jìn)展通訊連接，所以本工程

36、添加了SIMATIC S7 ProtecolSuite.CHN協(xié)議。需要注意的是：在工程沒(méi)有激活時(shí)才可添加驅(qū)動(dòng)程序，如果工程正在激活狀態(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)立的，用戶可以使用，但不可創(chuàng)立。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：首先翻開(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

37、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)立過(guò)程變量之前，必須安裝驅(qū)動(dòng)程序和創(chuàng)立連接，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)立外部變量3.2圖形界面的編輯在wincc中，組態(tài)畫(huà)面是其中的主體局部。一般創(chuàng)立過(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，然后翻開(kāi)畫(huà)面進(jìn)展編輯。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

38、泵、控制閥、液體容器等。用戶還可從根本對(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)容通常比擬簡(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

39、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)展控制。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)展組態(tài)報(bào)警記錄：翻開(kāi)報(bào)警記錄編輯器，啟動(dòng)工程向?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)

40、參數(shù)，激活工程。3.2.5 Wincc與PLC的連接實(shí)現(xiàn)與PLC連接的根本條件是計(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)展了連接，WinCC才能采集數(shù)據(jù)并進(jìn)展相關(guān)操作，起到控制作用。Wincc選擇適宜的通訊模塊和通訊處理器建立通訊連接，在WinCC工程上選擇通道單元。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在控制面板中翻開(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SIMATIC S7 Protocol Suite.CH

41、N ；5在該驅(qū)動(dòng)程序中的 Profibus 選項(xiàng)中創(chuàng)立連接并設(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)展通道連接診斷，假設(shè)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)展調(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)

42、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

43、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*圍設(shè)置在0cm90cm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，假設(shè)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*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。

44、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)展存檔以便后續(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)立了消息順序報(bào)表。報(bào)表的構(gòu)造和組態(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*圍，輸入以下數(shù)值：采集=50

45、0ms，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)立了趨勢(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

46、集水池容量比擬大，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。停頓和報(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到達(dá)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#泵停頓工作，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)停頓了工