基于WinCC的数据采集和监控系统设计.pdf

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1、2 0 0 r 7 年第4 期工业仪表与自动化装置5 3 基于W i n C C 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4 6 7 0 0 1)摘要：针对工程的具体情况，结合W i n C C 的特点，提出了使用W i n C C 监控系统的硬件配置，介绍了如何利用w i n c C 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 i n C C；组态软件；人机界面；过程控制；P L C中图分类号：I 码1 9文献标识码：A文章编号：1 0 0 0 0 6 8 2(2 0 0 7)0 4 0 0 5 3

2、 0 3T h ed e s i g no fd a t aa c q u i s i t i o na n ds u p e r、，i s o r ys y s t e mb a s e do nW i n C CZ H A N GX i a o-j i e，U UH a i-c h a n g(懈粥s h n 触a u 钯矿死曲，阳岫，胁枷只r l g d 打咿h n4 6 7 0 0 0，吼f，)A b s t m c t：，I 1 1 i sa n i c l ep u t sf o r w a m 8t h es y s t e mh a r d w a r ec o i 昏m t

3、i o na c c o r d i n gt ot h ew o r k i n gc o n-d i t i o n sa n dt h ec h 锄c t e r i s t i c 8o fW i n C C，a n dp r e s e n t st l l em e t I l o do fe s t a b l i s h i n gad y n 锄i cH M Ia n di m p l e m e n t i n gt h em o n i t o r i n gp m c e s sb yu s i n gt h eW i n C Cs y s t e m T h ep a

4、 p e ra l s os u m m 撕z e ss o m ep r o 伊a m m i n gt e c h n i q u e st of u l f i lr e q u i r e df u n c t i o n s K e yw O r d s：W i n C C；c o 曲g u r a t i o ns o f t w a r e；H M I；p r o c e s sc o n t m l；P L CO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5 0 多万吨，工业盐1 0 0

5、 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7 0 0m 左右，共有4 个阀门室，阀门室到办公楼距离加起来大约23 0 0m。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 i e m e n 8 公司的W i n C C 组态，实现过程监控。上位机为诺基亚公司的普通P C 机，显示器为诺基亚公司的普通P c 显示器，下位机为一台S i e m e n s 公司s 73 0 0 型C P u，上位机与下位机通过M

6、P I 电缆连接。1W i n C C 组态软件W i n C C(W i n d o w sC o n t r o lC e n t e r，窗口控制中心)是西门子公司实现P L c 与上位机之间通信及上收稿日期：2 0 c r 7 0 l 0 5作者简介：张晓杰(1 9 6 8 一)，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。位机监控画面制作的组态软件，W i n c c 为在标准P C和W i n d o w sN T 环境下实现H M I(人机界面)的功能。S I M A 肌Cw i n C c 是第一个使用最新的3 2 位技术的过程监视系统。抢先式多任务的特

7、点适合于对过程事件的快速反应。W i n C C 是一个开放的H M 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S I M A r I I cs 5 s 7 5 0 5 系列的通信接口，如P r o f i b u s，F D L，D P，D D E，O P C 等都包括在w i n C c 基本软件包中。此外，其他的通信接口，如F M s，P M C，s I P A R TD R 或连接其他厂商控制器的接口(A E G，M o d i c o n，A u e n B r e d I l y，G E F a n u c，M i t s u b i s h i)在w i n C

8、C 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1 2 8，2 5 6，1 0 斛和6 4 个P 0 1 悯T a g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 i n C C 允许将一个3 2 位的模拟量的P o w e r l 砘变量分为独立的3 2 个数字量，使用上与正常数字量的P o w e r T a g 变量相同。因此可提供给整个过程的L O 点数比所标的P o w e r l 堍变量数多。总之，w i n c C 将w i n d o w 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

9、的过程监控解决方案。各系统集成商还可以w i n c c 作为其系统的扩展基 万方数据 万方数据2 0 0 7 年第4 期工业仪表与自动化装置5 5 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 i n C C 提供U 洲?A r c h i v e s(用户归档)可选功能。它的作用是以用户自定义的结构将w i n c c 中的数据保存在内置的w i n c c 数据库中。这些数据可通过表格的方式由A c t i v eX 控件显示。考虑到需要存储的参数数目较少，所以未定U s e rA c h i v e s，使用w i n C C 内置的C 语言脚本(

10、标准的A N s I C)，以文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o D B C S Q L 数据库查询、处理数据在标准及功能强大的s y b a s eS Q LA n)m e r e 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 i n c C 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0 D B C S Q L 接口访问W i n C C 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

11、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S I E M E N s 提供的I s Q L 工具，通过标准的O D B C S Q L 接口直接访问S y b a s e 数据库os i e 呲I l s c o I 砌o n s q l a n y 目录下启动i s q Le x e，在随后出现的I n t e r a c t i v eS Q L 登录对话框中以用户名b d a 和密码s q l 登录，则程序自动连接到当前正在运行的w i n C C 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。

12、例如，执行命令s e l e c t舶ms y s t a b l e，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p v a s p e e d，则其在数据库中的表名为P D E#P V A f s p e e d。接着对表p D E#P V A f s p e e d 操作，即可得到归档的具体数据。也可以将表输出到文件，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 i n c c 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 i n d o w sN T 自动登录，这一功能可以按下面的步骤实现：第l 步将w i n

13、C C 软件的快捷方式放进S t 抽P r o g r a 姗e s 一8 t a n u p 菜单。第2 步进入w i n c C 的C o m p u t e rp r o p e n i e s 设置窗口，点击G r a p h i e sR u n t i m e 菜单条，将S t a n P i c-t u r e 设为自进入的画面。第3 步将W i n c c 置为A c t i v a t e 状态，然后退出W i n C C。第4 步启动r e g e d i t，进入W i n d o w s 注册表。找到H K E Y L O C A L M A C H I N E S O

14、 F T W A R E M i c r o s o f t W i n d o w s N T C u r r e n t v e r s i o n w i I l l o g o n，将键A u t o A d m i n k g o n 的值设为l，添加名称为D e f L u l t-P a s s w o r d 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 i n c C 的动态一(D y n 啪i c w i z a r d)完成。先创建关按钮并选中它，在动态一向导中双击E x i tw i n c Co rw i n

15、 d o w s 菜单，选择鼠标左键或右键触发，接着选择E x i tW i n d o w sw i t h o u tr e s t a r t，完成后生成代码为D M E x i t w i n c c E x(D M S D M O D E S Y S T E M)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 i n C C 作为监控软件，简化了上位机与P L c 的通讯，方便地读取来自于P L c 的数据及向P L c 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

16、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。参考文献：1 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，加0 4，(1 1)：6 0 6 3 2 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，2 0 0 5，(2)：4 5 4 7-3 颜文俊，毛雪珍基于P L c 与w i n c c 的电站远程自动监控系统设计 J 机电工程，2 0 0 5，(3)：3 3 3 7 4 邹彤W i n c c 组态软件的编程技巧 J 化工自动化及仪表，2 0 0 l，(2)：6 3 6 5 万方

17、数据基于WinCC的数据采集和监控系统设计基于WinCC的数据采集和监控系统设计作者：张晓杰，刘海昌，ZHANG Xiao-jie，LIU Hai-chang作者单位：平顶山工学院,电气与电子工程系,河南,平顶山,467001刊名：工业仪表与自动化装置英文刊名：INDUSTRIAL INSTRUMENTATION&AUTOMATION年，卷(期)：2007，(4)引用次数：8次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.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期刊论文-自动化仪表 2004(11)2.张晓杰.陈玉红.陈鹏 计算机在设备管理中的应用期刊论文-中国井矿盐 200

18、5(2)3.颜文俊.毛雪珍 基于PLC与WinCC的电站远程自动监控系统设计期刊论文-机电工程 2005(3)4.邹彤 WinCC组态软件的编程技巧期刊论文-化工自动化及仪表 2001(2)相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 张峰.ZHANG Feng WinCC组态软件在高炉槽下配料系统中的应用-山东冶金2009,31(1)采用组态软件WinCC控制系统方案,设计了高炉槽下上料系统、称重、实况模拟、变量记录、高炉本体、报警记录等界面,实现了对高炉槽下配料控制系统的改造.该控制系统配置灵活、控制可靠、维修方便,提高了生产效率,保证了高炉稳定运行.2.期刊论文 杨路明.雷亚军 组态

19、软件WinCC在自动监控系统中的应用-计算技术与自动化2003,22(4)本文针对某厂回转窑,介绍了自动监控系统的软硬件构成,分析了WinCC与PLC之间的通讯机制,并对利用组态软件WinCC设计自动监控程序的方法以及开发过程中遇到的问题和解决途径进行了讨论.3.期刊论文 仝维.何军红.吴旭光.TONG Wei.HE Jun-hong.WU Xu-guang 组态软件WinCC在化工厂自动监控系统中的应用-机械与电子2008(3)针对某化工厂煤运控制系统,介绍了自动监控系统的软硬件构成.该系统的主要任务是设计一套符合煤运控制系统的工艺要求,采用现场总线技术实现监控功能的PLC控制系统.着重研究

20、了利用组态软件WinCC设计工业自动监控系统的方法,并对开发过程中遇到的问题和解决途径进行了讨论,在工程中得到了实现.4.期刊论文 于晓辉.顾海明.YU Xiao-hui.GU Hai-ming S7-200及工控组态软件WinCC的应用-机械工程与自动化2006(2)简单介绍了西门子S7-200的通信协议,然后论述了利用西门子S7-200可编程控制器组建多点接口网络(MPI)的基本过程,并讨论通过MPI网络实现S7-200与工控组态软件WinCC之间通信的方法.5.期刊论文 展在宏.ZHAN Zai-hong 西门子S7-300及工控组态软件WinCC的应用-包钢科技2002,28(1)本文

21、叙述了利用S7-300可编程控制器组建多点接口网络(MPI)及PR0FIBUS的基本过程,并讨论通过MPI网络及PROFIBUS实现S7-300与工控组态软件WinCC之间通讯的方法.6.期刊论文 张素丽 浅谈西门子PLC和WINCC在污水处理中的应用-中小企业管理与科技2009(22)针对污水处理站自动控制系统及污水工艺设备安全运行的重要性,说明污水自动控制系统的组成及实现,总结西门子PLC和WINCC工业组态软件在污水控制系统中的应用.7.期刊论文 梁首发 S7-300可编程序控制器及工控组态软件WinCC应用-中国仪器仪表2001(3)本文叙述了利用S7-300可编程序控制器组建多点接口

22、网络(MPI)的基本过程,并讨论了MPI网络与工控组态软件WinCC之间通信的实现方法.8.期刊论文 李鸣.LI Ming S7-300及工控组态软件WinCC的应用-兵工自动化2006,25(7)S7-300与WinCC间,经编程计算机设置通信端口、多点接口网络MPI地址、传输速率等参数,通过MPI端口对S7-300进行硬件组态,再将组态程序下载到PLC以确认,依次完成各PLC的组态后,便构建成MPI网络.组态后,在S7-300下设置标签,并用基本元件或图形库中对象制作生产工艺流程监控画面,将变量标签与每个对象连接,即可在CRT画面上监视、控制现场设备.9.期刊论文 陈跃辉.丁文 WinCC

23、组态软件在压力烧结炉监控系统中的应用-设备管理与维修2009(4)介绍WinCC组态软件功能、组成,压力烧结炉监控系统结构.重点阐述使用WinCC组态软件开发压力烧结炉监控系统人机界面,以及系统调试时的故障处理方法.10.期刊论文 马俊朋.杨钢.Ma.Junpeng.Yang.Gang 工业组态软件WinCC及其在水电站自动化中的应用-微计算机信息2006,22(31)介绍了工业组态软件WinCC及其一般组态方法,结合水电厂监控的特点和要求,论述了软件在水电厂自动化监控中的应用.引证文献(8条)引证文献(8条)1.郑扬.陈在平.李沛然 基于WinCC的地铁设备监控系统仿真设计期刊论文-天津理工

24、大学学报 2009(3)2.张明光.吴明永.靳雷 基于Profibus和工业以太网的锅炉集散控制系统期刊论文-电子测量技术 2008(11)3.刘辉.邱新君 PLC在沼气发电监控系统的应用期刊论文-湖北电力 2008(6)4.朱学彪.施康.卢云丹 步进加热炉在线监控系统研究期刊论文-机械设计与制造 2008(12)5.臧怀泉.邵彦山.刘微波 汽车变速器试验台监控系统设计期刊论文-工业控制计算机 2008(10)6.潘庭龙.纪志成 基于WinCC6.0的食品焙烤生产线监控系统设计期刊论文-控制工程 2008(5)7.朱斌.罗益民.钱凌峰.袁启昌 基于PLC和WinCC的循环冷却水处理智能监控系统期刊论文-工业仪表与自动化装置 2007(06)8.吴明亮.吴明永.杨素娟 基于Profibus和工业以太网的锅炉DCS控制系统的设计与实现期刊论文-工业仪表与自动化装置 2009(4)本文链接：http:/