WinCC在石灰窑系统过程参数控制中的应用.doc

WinCC在石灰窑系统过程参数控制中的应用葛锁良汪璇炫 合肥工业大学摘要l着重叙述了组态软件WinCC及基于WinCC开发的石灰窑过程参数监控系统。在介绍其硬件组成的基础上一_-_-_-详述了利用WinCC生成现场监控画面，设置模拟量报警，实现过程参数的采集、显示、归档以及组态系统的控制方案的过程。该系统操作界面友好，运行稳定可靠，提高了石灰窑生产的自动化控制程度，取得了良好的应用效果。-_-一P，_一关键词l监控组态取埘0GApplications of WinCC in the Process Parameters Control of Limekiln SystermGe Suoliang Wang XuanxuanAbstract：The paper introduces the configuration software WinCC and the limekiln process parameters supervision and control systerm based on WinCCAfter discussing the hardware design，it describes in detail the course of using WinCC tO configurate monitoring picturesto establish analog data alarm。tO pick，show,and pigeonhole real-time data and tO make the control projecL The systerm which runs highly reliably with stable performance and good interface improves automation level ofthe limekiln and get good applicationKey words：supervision and control configuration WinCC1前言 分优秀的HMI系统和监控管理系统。它提供了适 用于工业的动态流程图形显示，报警处理，实时、组态软件是面向监控与数据采集 历史趋势图，生产报表以及文件归档等功能模块， (SCADA)的软件平台工具，具有丰富的设置以用于在生产和过程自动化环境中实现可视化和 项目，通过对硬件、数据及图像等进行组态就 过程控制任务。高性能的过程耦合，快速的画面 能完成应用程序的开发工作，开发简便，通用 更新以及可靠的数据使WinCC具有高度的实用性强，可靠性高。随着它的快速发展，除解决 性。该软件还具有全面开放的特性，除支持DDE人机图形界面问题外，实时数据库、通信及联 和OLE外，它还符合OPC工业标准，并能通过 网、开放数据接口等已经成为它的主要内容。 ODBC和SQL方式进行归档数据访问。各系统集 在石灰窑系统中采用组态软件对过程参数进行 成商可用Wince作为其系统扩展的基础，通过开监控，可在线整定控制参数、转换控制方式， 放的接口开发自己的应用软件。目前，Wincc已 比传统的仪表调节更简便、可靠、精确，达到 被广泛地应用于世界范围内工业控制的各个领 了提高控制品质的要求。 域。2 Wincc简介 3 系统的硬件组成Wincc(Windows Control Center)是S肼ENS在石灰窑生产中，煤气、侧风、底风流量，公司推出的基于Windows NTWindows 2000的十 侧风、底风压力以及除尘器入口温度是关系到272石灰品质和安全生产的重要参数，必须根据生 控机采样实时数据，根据设计的控制算法对其进 产工艺的要求进行控制，其系统硬件组成如图1 行处理，并输出控制量控制电动调节阀的位置以 所示。 改变流量、压力和温度，从而实现过程参数的实时监控。工控机4监控系统的软件设计及控制方案II，AI模块 Ao模块 的实现J 千千+llII启动WinCC创建一个新项目，WinCC自动I，为该项目建立一个目录，以树型的结构显示出项数显表 数显表 数显表 手操器目的基本环境，应用程序的开发就在这个环境下 t伺服放大器 进行。I差压变送器压力变送器 热电偶 ，41变量管理J I执行机构 在变量管理器中建立过程变量和内部变 量。过程变量用于与PLC通讯，它是连接到PLC孔板调节阀的内存位置。除设置变量名、数据类型外，重要的是其地址的设置要与PLC中相应的输入、图1石灰窑过程参数控制系统结构图输出、位寄存器或DB块的地址一一对应。通流量的检测采用孔板和差压变送器配套使 过过程变量可以将所需的现场数据如流量、压 用，差压变送器将流量信号转化为420mA的 力、温度等读入上位机或将上位机发出的控制 电流信号，经数显表、PLC的模拟量输入模块 命令如阀位开度等传送到PLC。内部变量是 变送输出到工控机；压力由压力变送器检测并 WinCC内的内存位置，可以用于存放计算过程 转化为4一-20mA的电流信号输出；温度的测量 中的中间结果，还可以在软件调试阶段暂时代 采用K型热电偶，经数显表变送输出4-20mA 替过程变量。的电流信号。现场调节阀阀位的4-一20mA电流42图形组态 信号流经伺服放大器、手操器，并由PLC的AI系统运行的主控窗口如动态流程图，报警信息 模块送至工控机。所有的参数及阀位信号不仅 显示，参数的历史及实时曲线或表格显示等监控画 能在工控机上显示和自动控制，还可以在仪表 面都在WmCC下的图形编辑器中进行编辑和动态台的数显表和手操器上观测和手动控制。链接。WmCC提供了很多种图形对象，包括状态显数据采集及控制输出选用了SIMENS公示、棒图、输入输出域、滚动条以及在线趋势、报司S7300系列PLC的模拟量模板，包括8半12 警等控件，并为每一个对象提供了丰富的可以编辑 位的SM331 AI模块和4木12位的SM332 AO 的属性。运用对象选项板、样式选项板等工具在编 模块。PLC与上位机问的通讯是通过CP5611辑器中组态静态画面后，通过直接与变量链接、动 网卡，组成MPI多点接口网络进行的。组态态向导、动态对话框及C语言编程的方式，WinCC 时，只需在WinCC中选择支持S7协议的通信可以为画面中任一对象的任一属性或发生的任一驱动程序SIMATIC S7 Protocol SuiteCHN，在 事件提供动态描述。另外，还可以在全局脚本中编其中的MPI项联结S7300并设置节点名、MPI程，运用变量触发或周期、非周期触发，编辑的C 地址等参数，MPI地址必须与PLC中设置的函数相当于全局函数，可以用于WinCC内的任何 相同。由于WinCC与S7300系列PLC同是地方，如连到监控画面的对象上或用于数据记录。 SIMENS公司产品，其经过特别优化的通信程全局脚本中的C函数是在后台被执行的。 序保障了WinCC与PLC之间简单、高效和稳在模拟供底风和侧风的风机的旋转时，可以用 定的连接。 C语言编程以改变组成其图形的各个“部分圆”对上位机采用研华工控机，其配置为：Pentium4象的属性，使其产生动画，在运行时产生视觉上的(26G)、256M内存、60G硬盘、19寸显示器。工旋转。在全局脚本的动作中新建一个全局动作：273#include”apdefaph 超过或低于所设定的极限值时，运行系统就会采int gscAction(void) 集并显示出报警信息，查看消息以及消息的补充信息可以确保快速定位和纠正错误。if(GetTagBit(“1#风机运行”)=1)取风44变量记录 机运行的开关量输入信号为开始动作的判断条件提供关于系统操作状态等重要生产信息的SetStartAngle(“供风系统pdl”，“部分圆过程数据需要进行采集、显示及归档。利用1”，GetStartAngle(“部分圆1”)+30)；WinCC提供的变量记录编辑器，通过定义采集 SetEndAngle(“供风系统pdl”，“部分圆 类型、采集周期、归档周期等属性，可以周期1”，GetEndAngle(“部分圆1”)+30)；) 性地或事件触发地记录测量值，然后存于系统return O：自动生成的数据库中，防止数据丢失。该数据库以循环刷新方式存储历史数据和报警信息， 对每个部分圆对象都进行类似编程，再设是动态数据。记录下来的数据可以利用WinCC置可选择或白定义的周期触发方式，如使程序online table control、WinCC online trend control每250ms执行一次，当有输入信号时，部分控件以表格和曲线的形式显示于监控画面上或圆转动30。角，循环动作便可产生连续旋转由打印机输出。的效果。45控制方案43报警设置根据被控过程的特点和控制要求，对石灰窑生产在工业现场安全是极其重要的，需要对可能中的过程参数采用了常规的PID算法和带修正的 出现的故障进行报警。WinCC提供了报警记录编辑器对消息进行组态，以便在运行系统中根据需bangbang控制两种自动控制方案以及基于经验 的手动控制方案。结合工控机采集的现场数据和要显示、确认和归档过程消息。通过组态消息块中的系统块、用户文本块和过程值块，可以为每 被控量的设定值，在全局脚本编辑器中，运用C个消息编辑类型、等级、消息来源、出错点等属 语言以及全局脚本提供的项目函数、标准函数等性。报警信息可存于硬盘的报警档案中，并可运 函数库编写该监控系统的控制算法、控制流程和 用WinCC alarm control控件以表格形式显示于监 操作处理程序。同时编辑出如图2所示的参数设 控画面上。如对煤气流量设置模拟量报警，将其 置窗口，以便在运行环境中可以方便地切换两种 上、下限值分别与相应的消息连接，当实际流量 自动控制方式和修改控制参数。图2控制参数设置窗口274整定后的参数保存在WinCC的用户归档中， 被控量的设定值或给出阀的开度，使系统的输出 以便在需要的时候可以恢复。WinCC用户归档是趋于设定值。 一个数据库系统，用户可以在其中建立自己的数据域，归档存储数据，并且提供标准化的对遵循 SQL数据库约定的数据的访问。这样，用来技术 处理的数据可持续存储在服务器上并在运行时在 线显示，而且被连接控制的配方和设定值的赋值 也可以存储在用户归档中并且在需要时传递给控 件。首先在用户归档编辑器中建立与控制参数对 应的域，然后设置“保存”及帆恢复”按钮，分 别在其属性一事件一鼠标动作中编写C语言脚本 代码。保存参数的程序如下：#include”apdefaph” voidOnClick(char串lpszPictureName， char木lpszObjectNamechar木lpszPropertyName) 图3手操器操作窗口UAHCONNECT hConnect=0：5结束语UAHARCHIVE,hArchive=0：一个SCADA系统的好坏直接影响生产效率 uaConnect(&hConnect)；和经济效益。在石灰窑过程参数监控系统中使用 uaQueryArchiveByName(hConnect，”控制参 WinCC作为上位机的监控软件，并结合SIMENS数归档”，&hArchive)；建立与归档的连接S7300 PLC使用，符合了西门子全集成自动化uaArchiveOpen(hArchive)；(S脚C瞰)的概念，缩短了系统的开发和uaArchiveMoveFirst(hArchive)；运行时间，使数据保持、编程组态和通讯达到了uaArchiveReadTagValues(hArchive，NULL，0，0 统一，实现了全局优化。WinCC监控组态软件在)；将数据写入归档该系统中的成功应用充分显示了WinCC是十分 uaArchiveClose(hArchive)；优良的面向集成的自动化解决方案。 uaReleaseArchive(hArchive)；uaDisconnect(hCormect)；断开与归档的 参考文献连接1 卢建华使用WinCC实现过程监控武汉科技大学学报，2000，l上位机采集过程数据，根据控制算法发出控 23(1)：76-79 制命令。控制命令由过