毕业设计（论文）-基于PLC的污水坑水位控制系统设计.doc

摘 要 该污水坑水位控制系统设计基于 PLC 抽象与自动监控技术正在成熟 PLC 的应用日 益广泛 本文介绍了污水处理智能监测与控制系统 包括 PLC 编程控制问题 计算机 监控系统 上层与下层的计算机通信系统的设计 并介绍了其硬件配置和软件实现 在这个系统中 采用西门子 S7 200 PLC 的控制开始和停止 PUMPS USING 跳水的高稳 定和良好的抗 AMMING 性能工业个人计算机作为上位机 WINCC 的软件 这也是 APRODUCT 西门子 IPC 的 是用来配置监管软件 以便 DSP 实现 USING DSP 的实时数 据记录 监督和控制 以及 VARIOUSVISUAL 如工艺流 检查记录 报警 报告 参数 SETAING 实时曲线 关键词 污水处理 PLC 智能监控 目 录 摘 要 I 第一章 概述 1 1 1 控制系统的监控的意义 1 1 2 系统监控在国内外技术研究现状 1 1 3 监控系统的概述 2 第二章 控制系统简述 3 2 1 PLC 的结构和工作原理 3 2 2 STEP 软件简介 6 第三章 控制系统硬件选择和程序设计 11 3 1 现场控制系统硬件分析选择 11 3 1 1 PLC 的选择 11 3 1 2 控制系统设计 11 3 2 上位机的选型 12 3 1 控制系统的自动控制方式工作过程 13 第四章 WINCC 组态软件的概述 14 4 1 WINCC 组态软件 14 4 2 WINCC 在污水坑水位控制中的具体应用 15 4 2 1 创建污水处理项目 15 4 2 2 建立 WinCC 与 SIMATIC STEP7 PLC 的通讯 15 4 2 3 建立标签 17 4 2 4 编辑工艺流程画面 17 4 2 5 数据查询 18 4 2 6 报警及报表 19 4 2 7 参数设置 19 4 2 8 设置用户权限 20 4 2 9 设置运行环境 20 第五章 结 论 21 致 谢 22 参考文献 23 第 1 页 第一章 概述 1 1 控制系统的监控的意义 控制系统不仅有监控和数据采集 SCADA 功能 而且有组态 开发和开放功能 控 制系统是伴随着计算机技术 DCS 和 PLC 等工业控制技术的突飞猛进而发展起来的 随 着个人计算机 PC 的普及和开放系统的推广 基于 PC 的监控组态软件在工业控制领域 不断发展壮大 控制系统广泛运用于工业 农业 楼宇和办公等领域的自动化系统 随着计算机硬件和软件技术的发展 自动化产品呈现出小型化 网络化 PC 化 开放式和低成本的发展趋势 并逐渐形成了各种标准的硬件 软件和网络结构系统 控制系统中的监控组态软件已经成为其中的桥梁和纽带 是自动化系统集成中不可缺 少的关键组成部分 工业控制组态软件是可以从可编程控制器 各种数据采集卡等现场设备中实时采 集数据 发出控制命令并监控系统运行是否正常的一种软件包 组态软件能充分利用 WINDOWS 强大的图形编辑功能 以动画方式显示监控设备的运行状态 方便地构成监控 画面和实现控制功能 并可以生成报表 历史数据库等 为工业监控软件开发提供了 便利的软件开发平台 从整体上提高了工控软件的质量 它具有功能完备 方便直观 降低成本等特点 1 2 系统监控在国内外技术研究现状 系统监控具有广泛的应用前景和潜在的经济价值 从而激发了世界上广大科工作 者及相关人士的浓厚兴趣 尤其在美国 英国等国家已经开展了大量相关项目的研究 例如 1997 年美国国防高级研究项目署 DEFENSEADVANCEDRESEARCHPROJECTSAGENCY 设 立了视觉监控重大项目 VSAM 主要研究用于战场及普通民用场景进行监控的自动视频理 解技术 实时视觉监控系统不仅能够定位人和分割出人的身体部分 而且通过建立外 观模型来实现多人的跟踪 并可以检测人是否携带物体等简单行为 英国的雷丁大学 UNIVERSITYOFREADING 己开展了对车辆和行人的跟踪及其交互作用识别的相关研究 国际上很多权威期刊将智能监控中人的运动分析研究作为主题内容之一 为该领域的 研究人员提供了更多的交流机会 在我国 这方面的研究近几年才开展起来的 中国科学院自动化研究所模式识别 第 2 页 国家重点实验室己经成立智能视觉监控研究组 开展这方面的研究 目标是实现一个 动态场景集成分析演示系统并最终推向实用 第一届全国智能视觉监控学术会议于 2002 年 5 月 25 一 26 日在北京市西郊宾馆成功举行 国内有一些视频监控方面的产品 如黄金眼 行者猫王等 应用于交通控制 监狱管理等方面 另外 国内产品还有数 字硬盘录像系统 DVR 将监控区域内有运动对象出现的情况录制下来 以备查询 该 系统只是简单的检测出有无运动对象 而没有对运动对象做任何分析 由于国内的研究起步较晚 技术还不够完善 开发出的产品距离智能化还有一定差距 在实际的应用中 受到很多限制 还有待于进一步的完善 1 3 监控系统的概述 水位监测点实施控制操作从而实现对水位的监控和数据采集 PLC 控制具有完善的 故障保护功能 出现故障后有相应的声光报警 并在触摸屏上显示出相应的故障信息 故障处理完毕后报警自动消失 第 3 页 第二章 控制系统简述 2 1 PLC 的结构和工作原理 PLC 系统组成及各部分的功能 1 CPU 运算和控制中心 起 心脏 作用 纵 当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中 然后 CPU 根据系统所赋予 的功能 系统程序存储器的解释编译程序 把用户程序翻译成 PLC 内部所认可的用 户编译程序 横 输入状态和输入信息从输入接口输进 CPU 将之存入工作数据存储器中或输入 映象寄存器 然后由 CPU 把数据和程序有机地结合在一起 把结果存入输出映象寄存 器或工作数据存储器中 然后输出到输出接口 控制外部驱动器 组成 CPU 由控制器 运算器和寄存器组成 这些电路集成在一个芯片上 CPU 通 过地址总线 数据总线与 I O 接口电路相连接 2 存储器 具有记忆功能的半导体电路 分为系统程序存储器和用户存储器 系统程序存储器用以存放系统程序 包括管理程序 监控程序以及对用户程序做 编译处理的解释编译程序 由只读存储器 ROM 组成 厂家使用的 内容不可更改 断 电不消失 用户存储器 分为用户程序存储区和工作数据存储区 由随机存取存储器 RAM 组成 用户使用的 断电内容消失 常用高效的锂电池作为后备电源 寿命一般为 3 5 年 3 输入 输出接口 1 输入接口 光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成 发光二级管 在光电耦合器的输入端加上变化的电信号 发光二极管就产生与输 入信号变化规律相同的光信号 光电三级管 在光信号的照射下导通 导通程度与光信号的强弱有关 在光电耦 第 4 页 合器的线性工作区内 输出信号与输入信号有线性关系 输入接口电路工作过程 当开关合上 二极管发光 然后三极管在光的照射下导 通 向内部电路输入信号 当开关断开 二极管不发光 三极管不导通 向内部电路 输入信号 也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成 PLC 内部所能接受的数 字信号 2 输出接口 PLC 的继电器输出接口电路 工作过程 当内部电路输出数字信号 1 有电流流过 继电器线圈有电流 然后常 开触点闭合 提供负载导通的电流和电压 当内部电路输出数字信号 0 则没有电流流 过 继电器线圈没有电流 然后常开触点断开 断开负载的电流或电压 也就是通过 输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作 三种类型 继电器输出 有触点 寿命短 频率低 交直流负载 晶体管输出 无触点 寿命长 直流负载 晶闸管输出 无触点 寿命长 交流负载 4 编程器 编程器分为两种 一种是手持编程器 方便 我们实验室使用的就是手持编程器 二种是通过 PLC 的 RS232 口 与计算机相连 然后敲击键盘 通过 NSTP GR 软件 或 WINDOWS 下软件 向 PLC 内部输入程序 PLC 的基本工作原理 一 PLC 采用 顺序扫描 不断循环 的工作方式 1 每次扫描过程 集中对输入信号进行采样 集中对输出信号进行刷新 2 输入刷新过程 当输入端口关闭时 程序在进行执行阶段时 输入端有新状态 新状态不能被读入 只有程序进行下一次扫描时 新状态才被读入 3 一个扫描周期分为输入采样 程序执行 输出刷新 4 元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的 5 扫描周期的长短由三条决定 1 CPU 执行指令的速度 2 指令本身占有的 时间 3 指令条数 6 由于采用集中采样 集中输出的方式 存在输入 输出滞后的现象 即输入 输 第 5 页 出响应延迟 二 PLC 与继电器控制系统 微机区别 1 PLC 与继电器控制系统区别 前者工作方式是 串行 后者工作方式是 并行 前者用 软件 后者用 硬件 2 PLC 与微机区别 前者工作方式是 循环扫描 后者工作方式是 待命或中断 PLC 编程方式 PLC 最突出的优点采用 软继电器 代替 硬继电器 用 软件编程逻辑 代替 硬件布线逻辑 PLC 编程语言有梯形图 布尔助记符语言 等等 尤其前两者为常用 梯形图语言特点 1 每个梯形图由多个梯级组成 2 梯形图中左右两边的竖线表示假想的逻辑电源 当某一梯级的逻辑运算结果为 1 时 有假想的电流通过 3 继电器线圈只能出现一次 而它的常开 常闭触点可以出现无数次 4 每一梯级的运算结果 立即被后面的梯级所利用 5 输入继电器受外部信号控制 只出现触点 不出现线圈 第四节 主要技术性能 用户程序存储容量 是衡量可存储用户应用程序多少的指标 通常以字或 K 字为 单位 16 位二进制数为一个字 每 1024 个字为 1K 字 PLC 以字为单位存储指令和数 据 一般的逻辑操作指令每条占 1 个字 定时 计数 移位指令占 2 个字 数据操作指 令占 2 4 个字 每五节 PLC 的分类 按结构分类 1 整体式 是把 PLC 各组成部分安装在一起或少数几块印刷电路板上 并连同电 源一起装在机壳内形成一个单一的整体 称之为主机或基本单元 小型 超小型 PLC 采用这种结构 2 模块式 是把 PLC 各基本组成做成独立的模块 中型 大型 PLC 采用这种方式 第 6 页 便于维修 2 2 STEP 软件简介 STEP 的工业软件分为三个不同的种类 1 编程和工程工具 编程和工程工具包括所有基于 PLC 或 PC 用于编程 组 态 模拟和维护等控制所需的工具 STEP 7 标准软件包 SIMATIC S7 是用于 S7 300 400 C7 PLC 和 SIMATIC WINAC 基于 PC 控制产品的组态编程和维护的项目管理工 具 STEP 7 MICRO WIN 是在 WINDOWS 平台上运行的 S7 200 系列 PLC 的编程 在线仿真 软件 2 基于 PC 的控制软件 基于 PC 的控制系统 WINAC 允许使用个人计算机作 为可编程序控制器 PLC 运行用户的程序 运行在安装了 WINDOWS NT4 0 操作系统的 SIMATIC 工控机或其它任何商用机 WINAC 提供两种 PLC 一种是软件 PLC 在用户计 算机上作为视窗任务运行 另一种是插槽 PLC 在用户计算机上安装一个 PC 卡 它 具有硬件 PLC 的全部功能 WINAC 与 SIMATIC S7 系列处理器完全兼容 其编程采用统 一的 SIMATIC 编程工具 如 STEP 7 编制的程序既可运行在 WINAC 上 也可运行在 S7 系列处理器上 3 人机界面软件 人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面 HMI 或 SCADA 系统 支持大范围的平台 人机界面软件有两种 一种是应用于机器级的 PROTOOL 另一种是应用于监控级的 WINCC PROTOOL 适用于大部分 HMI 硬件的组态 从操作员面板到标准 PC 都可以用集 成在 STEP 7 中的 PROTOOL 有效地完成组态 PROTOOL LITE 用于文本显示的组态 如 OP3 OP7 OP17 TD17 等 PROTOOL PRO 用于组态标准 PC 和所有西门子 HMI 产品 PROTOOL PRO 不只是组态软件 其运行版也用于 WINDOWS 平台的监控系统 WINCC 是一个真正开放的 面向监控与数据采集的 SCADA SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION 软件 可在任何标准 PC 上运行 WINCC 操作简单 系统可靠性高 与 STEP 7 功能集成 可直接进入 PLC 的硬件故障系统 节省项目开发 时间 它的设计适合于广泛的应用 可以连接到已存在的自动化环境中 有大量的通 信接口和全面的过程信息和数据处理能力 其最新的 WINCC5 0 支持在办公室通过 IE 浏览器动态监控生产过程 第 7 页 下面以 S7 200 PLC 编程软件 STEP 7 Micro WIN 举例说明 一 选型型号 系 列 号 类别产品图片描述选型型号 810 S7 200 系列 PLC 编程软 件 STEP 7 Micro WIN V3 2 软件桌面标识 用于 S7 200PLC 程 序的编程组 态 版本 V3 2 操作系统环 境 Windows NT 2000 XP 6ES7 810 2BC02 0YX0 810 S7 200 系列 PLC 编程软 件 STEP 7 Micro WIN V4 0 软件桌面标识 用于 S7 200PLC 程 序的编程组 态 版本 V4 0 操作系统环 境 Windows NT 2000 XP 6ES7 810 2CC03 0YX0 二 STEP 7 Micro WIN 编程软件性能 第 8 页 软件界面 STEP 7 Micro WIN 编程软件为用户开发 编辑和监控自己的应用程序提供了良好的编 程环境 1 基本功能 STEP 7 Micro WIN 是在 Windows 平台上运行的 SIMATIC S7 200 PLC 编程软件 简 单 易学 能够解决复杂的自动化任务 适用于所有 SIMATIC S7 200 PLC 机型软件编程 支持 IL LAD FBD 三种编程语言 可以在三者之间随时切换 具有密码保护功能 STEP 7 Micro WIN 提供软件工具帮助您调试和测试您的程序 这些特征包括 监 视 S7 200 正在执行的用户程序状态 为 S7 200 指定运行程序的扫描次数 强制变量 值等 指令向导功能 PID 自整定界面 PLC 内置脉冲串输出 PTO 和脉宽调制 PWM 指令 向导 数据记录向导 配方向导 支持 TD 200 和 TD 200C 文本显示界面 TD 200 向导 第 9 页 2 其他功能 1 运动控制 S7 200 提供有开环运动控制的三种方式 脉宽调制 PWM 内置于 S7 200 用于速度 位置或占空比控制 脉冲串输出 PTO 内置于 S7 200 用于速度和位置控制 EM253 位控模块 用于速度和位置控制的附加模块 为了简化您应用程序中位控功能的使用 STEP7 Micro WIN 提供的位控向导可以帮 助您在几分钟内全部完成 PWM PTO 或位控模块的组态 该向导可以生成位控指令 您 可以用这些指令在您的应用程序中对速度和位置进行动态控制 对于位控模块 STEP 7 Micro WIN 还提供了一个控制面板 可以控制 监视和测试您的运动操作 2 创建调制解调模块程序 使用 EM241 调制解调模块可以将 S7 200 直接连到一个模拟电话线上 并且支持 S7 200 与 STEP 7 Micro WIN 的通讯 该调制解调模块还支持 Modbus 从站 RTU 协议 该模块与 S7 200 之间的通讯通过扩展 I O 总线实现 STEP 7 Micro WIN 提供一个调制解调扩展向导 它可以帮助您设置一个远端的调 制解调器 或者设置将 S7 200 连向远端设备的调制解调模块 3 USS 协议库 STEP 7 Micro WIN 指令库 该指令库包括预先组态好的子程序和中断程序 这些 子程序和中断程序都是专门为通过 USS 协议与驱动通讯而设计的 通过 USS 指令 您 可以控制这个物理驱动 并读 写驱动参数 可以在 STEP 7 Micro WIN 指令树的库文件夹中找到这些指令 当您选择一个 USS 指令时 系统会自动增加一个或多个相关的子程序 USS1 到 USS7 西门子库在一张单独的 CD 上出售 STEP 7 Micro WIN 附加件 指令库 订货号是 6ES7 830 2BC00 0YX0 在定购和安装了 1 1 版本的西门子库后 任何后续 STEP 7 Micro WIN V3 2x 和 V4 0 升级都会在不需要附加费用的情况下自动升级您的库 当增 加或修改库时 3 Modbus 从站协议指令 STEP 7 Micro WIN 指令库包含有专门为 Modbus 通讯设计的预先定义的子程序和中 断服务程序 使得与 Modbus 主站的通讯简单易行 使用 Modbus 从站协议指令 您可 第 10 页 以将 S7 200 组态作为 Modbus RTU 从站 与 Modbus 主站通讯 可以在 STEP 7 Micro WIN 指令树的库文件夹中找到这些指令 通过这些新指令 可以将 S7 200 作为 Modbus 从站 当选择一个 Modbus 从站指令时 会有一个或多个相 关的子程序自动添加到您的项目中 西门子库在一张单独的光盘上出售 STEP 7 Micro WIN 附加件 指令库 订货号 为 6ES7830 2BC00 0YX0 在定购和安装了 1 1 版本的西门子库后 任何后续的 STEP 7 Micro WINV3 2x 和 V4 0 升级都会在不需要附加费用的情况下自动升级您的库 当增 加或修改库时 4 使用配方 STEP 7 Micro Win 软件中提供了配方向导程序来帮助您组织配方和定义配方 配 方存在存储卡中 而不是 PLC 中 STEP 7 Micro WIN 软件和 S7 200 PLC 已经支持配方功能 STEP 7 Micro Win 软 件中提供了配方向导程序来帮助您组织配方和定义配方 所有配方存在存储卡中 因 此 为了使用配方功能 必须要在 PLC 中插入一块 64K 或者 256K 的存储卡 要查阅关 于存储卡的更多信息 5 使用数据归档 STEP 7 Micro Win 提供数据归档向导 将过程测量数据存入存储卡中 将过程数 据移入存储卡可以节省 V 存储区的地址空间 否则这些数据将储存在 V 存储区中 6 PID 自整定和 PID 整定控制面板 S7 200PLC 已经支持 PID 自整定功能 STEP 7 Micro WIN 中也添加了 PID 整定控 制面板 这就大大增强了 S7 200PLC 的功能 并且使这一功能的使用变得更加容易 可以使用操作员面板中的用户程序或者 PID 整定控制面板来启动自整定功能 在 同一时间 不仅仅只有一个 PID 回路可以进行自整定 如果需要的话 所有 8 个 PID 回路可以同时进行自整定 PID 自整定算法向您推荐增益值 积分时间值和微分时间值 您也可以为您的调节回路选择快速响应 中速响应 慢速响应或者极慢速响应等调节 类型 用 PID 整定控制面板 您可以启动自整定过程 取消自整定过程和在图表中监视 结果 控制面板会显示所有可能发生的错误和警告信息 它也允许您将自整定后得到 的增益值 积分时间值和微分时间值应用到实际控制 中去 第 11 页 第三章 控制系统硬件选择和程序设计 3 1 现场控制系统硬件分析选择 现场控制系统由可编程控制器 PLC 以及测量 执行机构组成 完成对设备的自 接控制 在进行 PLC 的选择前 首先应该对被控对象和生产过程以及 PLC 的上作环境 有深入的了解 明确控制要求 确定控制输入 输出点数 3 1 1 PLC 的选择 PLC 作为系统 自接控制级 的主要设备 它的性能配置对整个系统至关重要 PLC 容量的选择包括两个方面 一是 I O 点数 二是用户程序存储器容量 在设计 选型时 不仅要满足当前控制系统的要求 还要考虑到以后的生产过程 可能变化及 可靠性的要求 I O 点数一般预留 10 到 15 的余量 用户程序存储器量的估算与许多 因素有关 例如 I O 点数 运算处理量 控制要求 程序结构等 一般以下列公式粗 略估算 1 开关量 I O 点所需存储量 I O 点数 X8 2 模拟量所需存储器字数 模拟量路数 X12 整个除灰系统的被控对象较多 而控制系统不需要很复杂的指令系统 但需要接 入传感器的模拟量信号 另外还需要 PLC 和计算机进行通信 根据这些具体的控制要 求 可选用适合的 PLC 以及相关扩展模块 9 3 1 2 控制系统设计 冷轧硅钢厂污水坑 30KW 泵站有 4 台 30KW 潜水泵 由 1 台小型 PLC 作为逻辑管理 电动机由接触器直接起停 水位由 4 个浮球水位开关检测 电动机的保护由电源侧自 动开关作为过流保护 电动机侧热继电器作为过负载保护 电机上安装有热元件作为 潜水泵温度报警 潜水泵安装有泄漏 渗漏保护装置作为潜水泵泄漏 渗漏报警等构 成 操作方式分为自动方式和手动方式 每个泵站安装有 1 台 STEP7 200 PLC 利用 PROFIBUS DP 网络与原上位机系统进行 通讯 每个泵站均有 4 台潜水泵 设计为 3 用 1 备的循环工作方式 潜水泵的操作分 第 12 页 为手动和自动两种方式 两种操作方式的选择由控制柜上的 自动 手动 转换开关实 现 主接触器为直接上电方式 即系统在无故障情况下 上电主接触器吸合 发生故 障时 主接触器跳闸 1 手动方式 将控制柜柜门上的 远程 自动 本地 手动 转换开关打到 本地 手动 位置 STEP7 200 PLC 将潜水泵的操作切换到控制柜柜门上的按钮和电位计 这时 就可以使用控制柜上的启动 停止按钮和电位计对没有故障的潜水泵进行任意 启动 停止 在控制柜柜门上安装的仪表和指示灯 上位机系统操作画面中指示系统 工作的各种状态 2 自动方式 将控制柜柜门上的方式选择转换开关打到 远程 自动 位置 并 且将操作画面中的方式选择开关切换到 自动 方式 这时整个系统进入自动工作状 态 潜水泵的启动 停止以及工作频率完全由 STEP7 200 的软件根据 4 个浮球式水位 开关检测到的水位高低进行控制 4 个浮球水位开关设置为 4 个水位检测点 即低位 中位 高位和超高位 其中低 位为正常水位点 也就是潜水泵的停止工作点 中位为第一台潜水泵的启动点 也是 第二台潜水泵的频率改变点 高位是第二台潜水泵的启动点 也是第三台潜水泵的频 率改变点 超高位是上限报警点 也是第三台潜水泵的启动点 当三台潜水泵同时以 50HZ 的频率工作时 完全可以控制水位 使水位下降 让系统停止报警 4 台潜水泵每一轮次工作 每次水位到达中位以上 均为 3 用 1 备 即第一轮次为 1 2 3 潜水泵投入工作 4 备用 第二轮次为 2 3 4 投入工作 1 备用 依 次循环 如果某台水泵有故障 则这台水泵在故障没有排除前均为备用 1 当检测到水位到达中位时 将第一台潜水泵以 50HZ 频率投入运行 水位上升 到高位 第二台潜水泵以 50HZ 频率投入运行 水位上升到超高位 第三台潜水泵以 50HZ 频率投入运行 2 当水位下降到高位以下时 第三台潜水泵频率降为 25HZ 当水位下降到中位 以下时 第二台潜水泵频率降到 25HZ 当水位下降到低位以下时 水泵停止工作 3 2 上位机的选型 上位机软件首先能够方便 可靠 及时地与 PLC 进行通讯 其次 必须有良 好的人机界面 以方便运行人员操作 监控和维护 再者 软件要包含强大的组 第 13 页 态功能 具有充分的适应性与灵活性 可以由用户根据现场需要来修改 扩充 当现场条件变化后 软件必须要由开发单位来进行修改的话 那这就不是一套完 整的 软件功能健全的监测系统 最后 软件必须能够方便 快捷到对数据库进 行操作 进行查询和报表处理 总体上 软件的选择能考虑到编程方便性也要考虑经 济性和运行稳定性 在本系统中安排了个人计算机替代上控机 其优点是安全可靠且价格低廉 个人 计算机具有较强的数据处理功能 可配备多种高级语言 另外 MICROSOFT 中文 WINDOWSXP 操作系统提供了优良的软件平台 能够开发各种应用系统 特别是动态画面 显示等 个人计算机在过程控制层主要起监测控制单元和生产数据的作用 及时纠正和避 免生产过程中可能出现的错误和意外情况 3 1 控制系统的自动控制方式工作过程 整个系统以自动控制方式工作时 潜水泵的启停以及工作频率完全由 STEP7 200 软件根据 4 个浮球式水位开关检测到的水位进行控制 在整个自动控制方式工作过中 水位的变化不是预知的 以下为 4 台潜水泵均能正常工作时的几个水位变化的典情况 1 水位由中位以下升到超高位再降到低位以下并且水位在上升和下降过程中无其 他变化 2 水位由中位以下升到高位再降到低位以下并且水位在上升和下降过程中无其他 变化 3 水位由中位以下升到中位再降到低位以下并且水位在上升和下降过程中无其他 变化 4 水位由中位以下升到超高位再降到低位以下但是水位在上升和下降过程中也在 变化 当 4 台潜水泵中有一台出现故障时 其余 3 台将循环工作 工作过程与 4 台潜水 泵都无故障时的工作过程基本相同 只是当 3 台潜水泵都需要工作时 没有潜水泵作 为替换与 4 台潜水泵均能正常工作时不同 辽宁科技大学本生毕业设计 第 14 页 第四章 WINCC 组态软件的概述 4 1 WINCC 组态软件 WINCC WINDOWS CONTROL CENTER 是德国西门子公司 SIEMENS 推出的一种功能强 大的工业控制软件 是一个开放的 SCADA 软件 它被用来在生产和过程自动化中进行 图形显示和完成控制任务 8 WINCC 提供了图形显示 信息处理 脚本语言 存档和报 表生成等功能模块 它具有强大的功能接口 快速画面更新和安全的归档功能 保证 WINCC 具有非常高的可靠性 除了系统本身具有的功能外 WINCC 还向用户解决方案提 供了接口 这些接口使 WINCC 实现复杂控制方案成为可能 WINCC 的基本组件是组态软件和运行软件 WINCC 项目管理器是组态软件的核心 对整个工程项目的数据组态和设置进行全面的管理 使用 WINCC 的运行软件 操作人 员可监控生产过程 WINCC 项目管理器采用的是图形界面 其风格类似于 WINDOWS 的资源管理器 操作 起来非常方便 项目管理器主要由以下几部分组成 1 计算机 设置计算机属性 包括常规属性 启动属性 参数和图形运行系统属 性 2 变量管理器 用于管理 WINCC 中所使用的外部变量 内部变量和通讯驱动程序 3 图形编辑器 用于设计各种图形画面 4 报警记录 负责采集和归档报警信息 5 变量归档 负责处理测量值 并长期存储所记录的过程值 6 报表编辑器 提供许多标准的报表 也可设计各种格式的报表 并可按照预定 的时间进行打印 7 文本库 编辑不同语言版本下的文本信息 8 用户管理器 用来分配 管理和监控用户对组态和运行系统的访问权限 9 交叉引用表 负责搜索在画面 函数 归档和消息中所使用的变量 函数 OLE 对象和 ACTIVE 控件 9 另外 WINCC 还提供大量的选件 来自 SIEMENS A通过历史数据曲线对采集到的数据存放到数据库中 便于了解长时间 工作的历史趋势 查询时可保证精确 方便 快捷 实时曲线 如图 4 5 数据 如图 4 6 图 4 5 变量实时曲线 辽宁科技大学本生毕业设计 第 19 页 图 4 6 变量实时数据 4 2 6 报警及报表 在系统运行过程中 当某一实时数据超过设定值或某一设备出现故障时 进行声 光报警 并做相应的处理 报警后将所需参数存入数据库中 供日后查询 对需要上 报或对比 报警纪录以及长期需要保存的数据生成报表进行定时或实时打印存档 如 图 4 7 显示报表及报警画面 图 4 7 报表画面 4 2 7 参数设置 在系统调试 运行过程中 根据具体情况 需要对某些参数进行设定或调整 在 上位机设计参数设置画面 可以方便的调整或修改参数 再通过通讯传入下位机 STEP7 相应的数据块进行控制 从而满足工艺要求 如图 4 8 为本系统的一个参数设置画 面 辽宁科技大学本生毕业设计 第 20 页 图 4 8 参数设置画面 4 2 8 设置用户权限 用户管理器提供了方便的用户权限管理功能 对于一个生产过程 登录和 WINCC 操作可以被禁止 以防止非法访问 这包括设定值的改变 选择显示画面或在过程操 作中调用组态软件 它提供了 1000 个不同的访问等级 可以设置每个用户专有的访问 授权 权限设置完成后 在过程运行时 操作员输入的用户名和密码就决定了他的访 问权限 这样 WINCC 可以保证只有拥有授权的操作员才能够执行某些重要调用和功能 从而使过程应用顺利进行 4 2 9 设置运行环境 在项目环境的计算机属性项中设置 包括运行时显示画面的形式 启动画面 运 行的控制模块等 其中运行的控制模块中图形运行是必需的 其他选项视实际情况而 定 本项目中有记录标签值的功能 则变量记录运行系统应选中 使用了报警及报