基于WinCC的耐火材料生产线的监控设计论文

1、 山东科技大学课 程 设 计 报 告 基于WinCC的耐火材料生产线的监控 学 院： 电气与自动化工程学院 专 业： 自动化 姓 名： 张春明 学 号： 201201100430 时 间： 2015年12月 30日 基于WinCC的耐火材料生产线的监控 一、课题目的及基本要求 1、课程目的：通过测试联系能够系统掌握WinCC的使用。 2、基本要求： 按照工艺要求设计监控画面； 具备报警记录功能； 具备相关参数的趋势显示及归档； 具备用户管理功能。 使用C动作或VBS脚本仿真生产工艺； 具备报表功能。 二、工艺具体设计与实现 1、耐火材料监控生产线 分为三部分：称重配料、提升混合、包装。如图1所

2、示。 图1 监控主画面 2、工艺要求 （1）称重配料工段 包括大小储料罐（每一个储料罐中盛放一种料）各六个，下面分别接有给料设备及给料速率控制设备，以保证配料精确度。控制过程：先设定A、B、C中所要盛装的各物料的重量（配方量），后由对应给料设备为配料秤给料， 达到配方额定值80%时，给料设备及速率控制设备启动，控制给料量，达到100%时，对应给料设备及速率控制设备停止，配方全部完成，然后配料秤自动放料于1号皮带机。监控要求：在此过程中包含储料罐的下料位监控。当储料罐中的料量低于10%时，产生报警。并在趋势中显示出来储料罐中料位的变化，并对储料罐中料位值进行归档。对储料罐中的料量设置用户权限，只

3、有特定权限才能修改储料罐中料量的设定量。 在此工段设置状态指示，例如工段启动、停止指示，给料速率控制设备启动、停止指示。在配料秤中实时监控配方比例或显示储料罐中料位的变化。能够动态的显示料块的移动。设置方法：设定每个储料罐中的料量为100，配料秤中的配方为200，在每一个各料的混合比例1：1：1：1, 即每次每个储料罐下放一半的料，通过编写vb或c脚本语言编写给料设备的放料，达到配方的80%，即配料秤中的料位160时，让下料的速度减慢。当达到配方时设置指示配方完成，将料下放到传送带上。 （2）混合提升工段涉及1号、2号提升机及混练机。（监控界面所需绘制的项目） 本工段进行过程：配料秤自动放料后

4、，由1号皮带机，输送进入1号提升斗提升进入混练机（01）进行混练（混练时间410min）后自动放料于2号皮带机，输送到2号提升斗经提升进入自动包装机（02）。 控制参数：搅拌时间。 控制要求：有工段运行停止状态指示，在监控界面上显示混炼时间，能够动态的显示料的移动。 （3）包装工段 包装工段包括自动包装机、皮带机。 本工段进行过程：自动包装机将按照设定量进行包装，再次组态界面中应该显示出包装的袋数。 控制要求：能够显示包装袋数。 （4）系统总体的运行工艺在称重配料工段将料配置好后，将料下放到传送带上，此工段停止工作，提升混合工段开始工作，混合结束后停止，与此同时配料、包装工段开始工作。只要提升

5、混合工段工作，包装单元一直工作，直到包装完成。 混炼机在提升混合工段一开始工作便启动，到混炼结束时停止工作。 3、系统所用变量系统内部变量如图2所示，自定义的内部变量如图3所示： 图2 系统内部变量 图3 自定义的内部变量 4、工艺流程实现 先进入配方画面点击“设定初值”按钮，将每个储料罐中的料量（Asd1）均设为100，每组需配方总量（Azong）为200，单个储料罐为配方贡献的料位增加值（Azj1）初始为0。如图4、5所示： 图4 配方画面未设定配方时自定义内部变量值一览 图5 “设定初值”后变量值一览 点击“开始”按钮，配料工段开始标志位（Aks）置1，同时称重配料工段指示灯亮，表示开始

6、配料，其余工段指示灯未亮；本设计通过C动作模拟料位下降，开始“料位显示”（A）增加速率较快，是将单个储料罐以5为步进下降，表现出每组“料位显示”以20递增。如图69所示： 图6 停止状态 图7 工作状态图8 配料段工作，料位显示以20递增 图9 初次只有配料段工作，料位显示处于较快增加状态 达到配方的80%，即“料位显示”160时，“料位显示”减慢，编写C动作此时每个储料罐以1为步进递减，表现出“料位显示”以4递增，同时“减速”（Ajs1）标志置1，“减速”框亮，表示给料速率控制设备启动，直到显示为200。如图10所示： 图10 初次只有配料段运行，“减速”灯亮，“料位显示”较慢增加 “料位显

7、示”（A）到达200时，“开始下放”（Axf1）标志位置1，“开始下放”框亮，表示配料完成，设备将配料下放到传送带上，同时“减速”（Ajs1）置0熄灭、配料工段指示灯熄灭表示配料结束、混合提升工段指示灯亮开始混合、传送带及提升上灯闪烁表示料的移动、“混炼时间”（Atime）开始计时，包装工段未开始。如图11所示： 图11 配料工段结束，混合提升段指示灯亮，1号传送带闪烁 稍后混合提升工段继续工作，包装工段也开始工作，配料段开始第二轮配料（因为实际下放料需要时间，所以“开始下放”灯在传送带闪烁时还会亮一小段时间）。如图12所示： 图12 三个工段同时工作状态 配料段的“开始下放”（Axf1）标志

8、置0，表示下放料完毕，配料、混炼、包装工段继续进行，“混炼时间”（Atime）增加，包装袋数增加。如图13所示： 图13 配方下放完毕，三工段继续进行 “混炼时间”（Atime）计时到预设值10时重新从0开始计，表示一次混炼完成，同时混炼和包装工段停止，表示一次配方完成，同时看到“加工袋数”（Ads）显示为6，表示一次配料可加工出6袋。如图14、15所示： 图14 混炼时间计时满，然后 图15 等待第二轮配料段结束后，重新开始计时 混炼段重新计时，累计加工袋数 各工段重复进行，“混炼时间”重复计数，“加工袋数”累计增加显示。如图16显示： 图16 各工段重复进行，加工袋数累增 5、用户管理及配

9、方设定 5.1用户管理设立两个用户：Admin和guest。只有Admin用户具有将配方设定值清零的授权，即点击“配方清零”按钮可将单个储料罐料位设定值（Asd1）和每组配方总量（Azong）清零；guest用户试图点击该按钮无清零效果，并提示未授权。如图1722所示： 图17 登录后点注销可退出登录 图18 未授权操作提示 图19 未登录用户未授权 图20 弹出对话框需输入密码登录 图21 右侧显示已登录用户名 图22 右侧显示已登录用户名guest用户未获授权 Admin用户被授权可清零配方 登录、注销编程：为“登录”按钮鼠标动作事件编写C脚本如图23所示： 图23 “登录”按钮C脚本为按

10、钮“注销”编写的C脚本如图24所示： 图24 “注销”按钮C脚本 为在过程画面中显示已登录的用户，可以使用系统提供的两个内部变量CurrentUser或CurrentUserName的一个。 在画面中插入一个I/O域，与CurrentUser或CurrentUserName连接，设置I/O域的格式为字符串，运行项目可看到，当有用户登录时，登陆的用户名显示在此I/O域，如上图21、22所示。 5.2配方设定点击“设定初值”按钮可将每个储料罐中的料量（Asd1）均设为100，每组需配方总量（Azong）为200，单个储料罐为配方贡献的料位增加值（Azj1）初始为0。如图5所示；Admin用户点击“

11、配方清零”可将配方值初始化为零，如图4所示。 6、报警记录报警记录可设定某些变量超过或低于某值时产生报警并归档记录。本设计选取单个储料罐料位剩余值（Asy1）作参数，高于101时，提示料位偏高，低于10时提示料位偏低。如图2527所示： 图25 单罐料位剩余值上下限值设定 图26 运行过程中料位偏低时 图27 报警记录历史归档显示实时报警显示 7、变量趋势/表格显示及归档记录实时显示指定变量的的变化，以趋势图或表格的方式记录，并保存。本设计可以将单个储料罐剩余料位值（Asy1）、单个料位增加值（Azj1）和加工袋数（Ads）实时记录显示。如图28、29所示： 图28 3个变量显示实时记录 图2

12、9 由于重复性运行，变量显示具备周期性 三、附录 仿真耐火监控生产线生产工艺的C脚本，该脚本完成的功能有：点击相应按钮可触发系统运行、停止、设定配方值、配方值清零等；模拟储料罐料位下降、包括速率减小动作；控制配料、混合、包装工段指示灯，料位下放和传送带移动；记录混合提升工段的搅拌时间；累计记录包装工段的包装袋数；协调各工段运行及正确切换运行状态。 仿真生产工艺的C脚本：#include "apdefap.h" double _main(char* lpszPictureName, char* lpszObjectName, char* lpszPropertyName)/

13、WINCC:TAGNAME_SECTION_START/ syntax: #define TagNameInAction "DMTagName"/ next TagID : 1/ WINCC:TAGNAME_SECTION_ENDstatic unsigned int vAzj1,vAds,vAkst,vAtime,vAsy1=GetTagSWord("Asd1");unsigned int vAsd1,vA,vAzong;unsigned char vAks,vAbz;/ WINCC:PICNAME_SECTION_START/ syntax: #de

14、fine PicNameInAction "PictureName"/ next PicID : 1/ WINCC:PICNAME_SECTION_ENDSetTagSWord("Azj1",0); /初始化A增加量为0vAzj1=GetTagSWord("Azj1"); /内部变量赋给函数内值vAzong=GetTagSWord("Azong"); /Return-Type: short int vAks=GetTagBit("Aks");if (vAks=1) /如果A开始按钮按下，执行配料

15、操作 if(vAzj1<= (vAzong*0.8/4) /如果单个A增加小于A总的80% SetTagBit("Axf1",0); /同时A下放标志置0，表示停止放料 vAsy1=vAsy1-5; /单个A剩余以5为步进递减 vAzj1+=5; /单个A增加以5步进递增显示 SetTagSWord("Asy1",vAsy1); SetTagSWord("Azj1",vAzj1); vA=4*vAzj1; /A组已配的总料位显示 SetTagSWord("A",vA); /Return-Type: BOOL

16、if(vAzong*0.8/4)<=vAzj1 & vAzj1<(vAzong/4) /如果单个A增加A总(1/4)/的80%且小于A总的1/4 SetTagBit("Ajs1",1); /内部变量A减速标志为1，要减速了 SetTagBit("Axf1",0); /减速时强制下放标志为0 vAsy1=vAsy1-1; /料位下降减慢 SetTagSWord("Asy1",vAsy1); /Return-Type: BOOL vAzj1+=1; /单个A增加以1为步进递增 SetTagSWord("Azj

17、1",vAzj1); /Return-Type: BOOL vA=4*vAzj1; /A组已配的总料位显示 SetTagSWord("A",vA); /Return-Type: BOOL if(vAzj1=50) /如果单个A增加达到50 SetTagSWord("Aks",0); / A开始标志置0，单个A增加在下/个周期触发时将变为0且不再递增 SetTagBit("Ajs1",0); / A减速标志置0，表示/停止减速 SetTagBit("Axf1",1); /同时A下放标志置1，/开始放料 vAkst=1; SetTagSWord("Akst",vAkst); /配料阶段A开始停标志置1，配料暂停 /下个周期触发时Azj1变为0，Aks为0，上面大的if(vAks=1) 语句不/再执行 if (GetTagSWord("Akst")=1) /如果A开始停标志为1 vAtime+=2; /混炼开始计时 SetTagSWord("Atime",vAtime); /Return-Type: BOOL SetTagSWord("Aks",1); /重新开始配料 SetTagSWord(&q