基于WinCC的数据采集和监控系统设计.txt大人物的悲哀在于他们需要不停地做出选择；而小人物的悲哀在于他们从来没有选择的机会。男人因沧桑而成熟，女人因成熟而沧桑。男人有了烟，有了酒，也就有了故事；女人有了钱，有了资，也就有了悲剧。本文由stayfordie贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 2007年第 4期
工业仪表与自动化装置
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基于 W inCC的数据采集和监控系统设计
张晓杰, 刘海昌
(平顶山工学院电气与电子工程系, 河南平顶山 467001) 摘要: 针对工程的具体情况, 结合 W inCC 的特点, 提出了使用 W inCC 监控系统的硬件配置, 介绍了如何利用 W inCC 创建动态人机界面, 实现过程监控的具体步骤, 并给出了一些功能实现的编程技巧与相关源程序。关键词: W inCC; 组态软件; 人机界面; 过程控制; PLC 中图分类号: TP319 文献标识码: A 文章编号: 1000- 0682( 2007) 04- 0053- 03
Th e design of data acqu isition and supervisory system based on W inCC
Z HANG X iao jie L I H a i chang , U
大豆油墨(P ingd ing shan Institute of Technology, H enan P ingd ingshan 467000 China ) , Abstract T his artic le puts forw ards the system hard are configurat io n accord ing to the wo rk ing con : w d it io ns and th e characteristics ofW inCC, and presents th e m e th od of estab lish ing a dyna ic HM I and i m m p lem enting the monitorin g process by using theW inCC system. T he paper also summ arizes som e program m ing techn iques to fulfil required funct io ns. K ey w ords: W inCC; conf ig uration softw are HM I process contro;l PLC ; ;
0 引言
平顶山中盐皓龙有限责任公司是由中国盐业总公司控股的一家大型的食盐生产加工企业, 是我国目前最大的食盐定点生产企业之一。年产食用精制碘盐 50多万吨, 工业盐100多万吨。随着企业规模的不断扩大, 卤井数目的不断增多, 办公楼距离最远阀门室有700 m 左右, 共有 4个阀门室, 阀门室到办公楼距离加起来大约 2 300 m。目前的卤井数据采集监控还是利用人工完成的。存在如下不足: 工作效率不高; 数据不准确, 控制难度大; 阀门室都在野外, 数据采集不方便。为提高工作效率, 降低成本, 决定开发卤井数据采集与监控系统。该系统通过 S iem ens公司的 W inCC 组态, 实现过程监控。上位机为诺基亚公司的普通 PC 机, 显示器为诺基亚公司的普通 PC显示器, 下位机为一台 S ie ens 公司 S7 m - 300型 CPU, 上位机与下位机通过 M P I电缆连接。
1 W inCC 组态软件
W inCC ( W indow s Control Center 窗口控制中 , 心 ) 是西门子公司实现 PLC 与上位机之间通信及上
收稿日期: 2007- 01- 05 作者简介: 张晓杰 ( 1968- ) , 男, 硕士, 讲师, 主要从事工业自动化和计算机控制方面的教学和研究工作。
分子动力学仿真位机监控画面制作的组态软件, W inCC 为在标准 PC 和 W indow s NT 环境下实现 HM I( 人机界面 ) 的功能。 SI AT IC W inCC 是第一个使用最新的 32位技 M 术的过程监视系统。抢先式多任务的特点适合于对过程事件的快速反应。 W inCC是一个开放的 HM I 软件, 可与世界上主要控制器厂商的产品进行数据通信。它与 SI AT I M C - S5 /S7 / 505 系列的通信接口, 如 P ro fib us, FDL, DP, DDE, OPC 等都包括在 W inCC 基本软
件包中。此外, 其他的通信接口, 如 FM S PM C, SIPART DR 或 , 连接其他厂商控制器的接口 ( AEG, M od ic on A llen, Bred lly, GE - F anuc M itsubish i) 在 W inCC 的可选功 , 能中提供。另外, 它随系统而扩展, 包括运行版和开发完全版。在容量上分为 128 256 1024和 64个 Pow erT ag , , 变量, 指来自控制器和外部过程的变量 ( 内部变量不计算在内 )。W inCC 允许将一个 32位的模拟量的 Pow erT ag变量分为独立的 32个数字量, 使用上与正常数字量的 Pow erTag变量相同。因此可提供给整个过程的 I/O点数比所标的 Pow er ag变量数多。 T 总之, W inCC将 W indow s应用程序的现代体结构与使用方 便的图形设计程序结合在一起, 能很方便地生成人机界面, 建立完整的过程监控解决方案。各系统集成商还可以W inCC作为其系统的扩展基
54 础, 通过开放接口开发自己的应用软件。
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2 W inCC 的系统配置
经初步统计上位机与 PLC 需通信的过程变量, 最终定购了容量为 1024Pow erT ag 的 W inCC 开发完全版。实际用到的外部变量为 786个。此外, 上位机的硬件配置将直接影响到 W inCC 的运行性能, 所以, 采用高性能的 PC 机系统将明显获得高的系统性能。在此, PC 主机的配置为: 中央处理器为 P4- 2 0 内存为 256M; 硬盘为 80G; 操作系统 . ; 为 W in dow s 2000 server 。
按钮和滑块、检查框和复选框、应用和图形窗口、 OLE对象、 ctiveX 控件、I /O 域、 A 文字列表、状态显示、组显示等。图形组件的最终外观由组态工程师动态控制。图形的动态控制参数, 如位置、几何形状、颜和样式, 可通过 W inCC 变量的改变或程序直接控制。主控界面如图 1所示。
3 监控系统需求
( 1) 实时显示各种数据, 例如: 动态显示卤井的温度、压力、流量数据、阀门的开/关状态等。 ( 2) 各种数据历史趋势的查看, 直观方便; ( 3) 实现故障报警功能, 并能查看历史故障信息; ( 4) 阀门的自动控制; ( 5) 实现自动启动和自动关机; ( 6) 系统具备可扩展性。
图 1 主控界面
4 监控系统的实现
W inCC 是一个实用且与 SI AT IC 产品无缝连 M 接的组态软件, 其界面友好, 功能强大, 可以实现控制界面设计、硬件组态、变量管理、标签归档、报警归档、打印归档与用户管理等功能。 4 1 通信功能的实现 . 系统采用的 PLC是 S7- 300系列, 通信模板是CP 5611 P I 上位机与 PLC 用 M P I电缆连接, 采用 M , M P I协议。为使上位工控机与下位 PLC 成功实现通信, 先对 CP5611初始化, 再在 W inCC的变量管理模块中添加名称为 SI AT IC S7 PROTOCOL SUTTE M 的驱动器。接着在 M P I通道中新建驱动程序连接, 设置相应的 S7网络参数, 这样通信通道就建成了。之后的具体工作是新建变量 ( T ag) , 将外部变量与 PLC 的 DB 块、位存储器、输入、输出中的位 ( 比 ) 或字 ( w ord) 连接起来。 ( 为了便于管理, 最好将变量划分为不同的组。通过 W inCC 内部函数 GetT ag、 ) SetT ag实现 W inCC与 PLC 交换数据, 从而实现界面显示、控制 PLC 动作的功能。 4 2 控制系统的控制界面的实现 . S I AT IC W inCC提供可视化的、 M 友好的控制界面, 其图形设计器功能强大。它支持直接引入 Auto CAD图纸和 W indow s元文件, 可在 16 个不同的层面上作图。图形对角包括: 标准化和图形化的对角、
4 3 系统各类显示的实现 . W inCC提供趋势归档功能。过程数据、内部变量数据和任何应用中产生的数据或手输数据可以被周期性地或以某个具体受控方式收集和记录下来。
可以形成以下几种数据: 平均值、总值、最低和最高峰值、自由公式的计算值。结果被储存在一个固定存储介质中, 存储间隔可以在 500 m s和 1年之间任意设定。打开 W inCC 的变量记录编辑器, 为需要图示的变量创建归档, 新建趋势归档窗口模板和表窗口模板, 将变量与创建的归档变量连接。显示时将模板加入到应用程序窗口中, 则运行时可动态显示趋势曲线。 4 4 故障自动报警的实现 . W inCC不仅捕捉过程消息和本地事件, 而且将这些内容存入瞬时或连续的档案库中, 并在需要时有选择地提取它们以供使用通过声音、影像序列或直接由报警转移到相关的过程画面。这样可以避免危急情况, 缩短危急时间或减少危急造成的影响。消息结构可以根据设备的特殊要求而设定。通过划分最多 16个消息等级, 既可以做简单的故障和状态报文, 也可以为几个设备区域分别做警报、警告、故障和错误报文, 消息可从 3个途径得到: 单独的 ! 位 ?消息, 来自自动化系统的顺序报文, 模拟量超限报警。系统通过 W inCC 中的 T ag 和 PLC 中的位 ( 比 )的对应关系, 对变量的属性进行设置, 当从下位机 PLC中采集的数据改变时, 则工控机上出现
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报警信息。图 2为报警窗口配置界面。
图 2 报警窗口配置
4 5 工艺参数存储的实现 . W inCC 提供 U ser A rchives( 用户归档 ) 可选功能。它的作用是以用户自定义的结构将 W inCC 中的数据保存在内置的 W inCC 数据库中。这些数据可通过表格的方式由 A ctive X 控件显示。考虑到需要存储的参数数目较少, 所以未定 U ser A chives, 使用 W inCC内置的 C语言脚本 (标准的 ANS I ) , 以文 C 本文件的形式存储数据。对文件的读写, 即实现了数据的调用、存储和修改功能。 4 6 利用集成的 ODBC / SQL数据库查询、 . 处理数据在标准及功能强大的 Sybase SQL Anywhere数据库中保存了所有组态的表格 (如变量和消息文字的表格 ), 同时所有的过程数据也是利用该数据库进行归档的。W inCC 的功能模块对数据库的存取对用户是透明的, 其他应用程序可使用标准的 ODBC /SQL 接口访问 W inCC 数据库, 如有必要也可使用应用程序接口连接数据库。在系统的前期开发阶段, 需要对系统的各种参数进行分析, 不同阀门室的不同卤井其参数大致一样, 但也有不同, 因此需要对每一个卤井的参数进行归档, 归档后, 将过程数据提取出来, 以作分析研究。解决方法是利用 SI MENS 提供的 ISQL 工 E 具, 通过标准的 ODBC /SQL 接口直接访问 Sybase 数据库。 S iem ens- comm on - sqlany 目录下启动 isq. l exe 在随后出现的 Interactive SQL 登录对话框中以用 , 户名
bda和密码 sql 登录, 则程序自动连接到当前正在运行的 W inCC 数据库。在命令行使用数据库查询语言即可对数据库进行操作。例如, 执行命令 se lect * from systable 显示所有组态的表格, 其中对一个卤 , 井数据归档时建立的名称为 pva- speed 则其在数据 , 库中的表名为 PDE# PVA. .f speed 。接着对表 PDE#
PVA. . speed操作, 即可得到归档的具体数据。也可 f 以将表输出到文件, 以作分析。
4 7 自动启动、 . 自动关机的实现在监控系统中, 上位机是运行 W inCC 软件的单一用途的计算机, 希望上位机一启动就自动进入组态的工艺画面, 为此还必须实现 W in dow s NT 自动登录, 这一功能可以按下面的步骤实现: 第 1步将 W inCC软件的快捷方式放进Start Programm es- start- up菜单。第 2步进入 W inCC 的 Com puter properties设置窗口, 点击 Graphies Runti e 菜单条, 将 StartP ic m ture设为自进入的画面。第 3步将 W inCC 置为 A ctiva te状态, 然后退出 W inCC。第 4 步启动 regedi, 进入 W indow s注册表。 t 到 HKEY _LOCAL _MACH I E \ SOFTWARE \M i N crosoft \W in dow sNT \ CurrentV ersion \W inlogon 将键 , AutoAdm inLogon的值设为 1 添加名称
智能定位固态发酵罐为 De fault , Passwo rd的键, 将其值设为上位机的登录密码。再重新启动, 就可以自动登录, 并自动进入人机画面。自关机的实现可以借助 W inCC 的动态一 ( Dy na ic- W izard) 完成。先创建关按钮并选中它, 在 m 动态一向导中双击 Ex itW inCC o rW indow s菜单, 选择鼠标左键或右键触发, 接着选择 Ex
it W in dow s w ithout restar, 完成后生成代码为 DM Ex iW inCCEx t t ( DM - SDMODE - SYSTEM ) 的 C 函数。程序运行时, 点击关机按钮, 则自动关机。
5 结束语
该文的创新点在于利用 W inCC 作为监控软件, 简化了上位机与 PLC 的通讯, 方便地读取来自于 PLC的数据及向 PLC 传送数据, 实现了卤井数据的采集和阀门的控制, 并且系统容易配置。在系统最初的运行过程中, 针对工艺操作要求及运行中存在的问题, 不断进行改进、完善, 现整个系统运行稳定, 操作简单方便, 人机界面友好, 实用性强, 提高了工作效率, 各项功能达到设计要求。二维液相谱
参考文献: [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] 马翠红, 张涌涛, 纪玉荣. 基于组态软件的加热炉生产过程的实时监控系统 [ J] 自动化仪表, 2004 ( 11): 60- 63 , . 张晓杰, 陈玉红, 陈鹏. 计算机在设备管理中的应用 [ J] 中国井矿盐, 2005, ( 2): 45- 47. 颜文俊, 毛雪珍. 基于 PLC 与 W inCC的电站远程自动监控系统设计 [ J] 机电工程, 2005, ( 3): 33- 37. 邹彤. W inCC组态软件的编程技巧 [ J] 化工自动化及仪表, 2001, ( 2): 63- 65 .
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