西门子现场总线在电厂输煤控制系统的应用

1、摘 要PROFIBUS现场总线技术是随着数字信号系统的发展而产生的,它是世界上第一个开放式现场总线标准，其应用领域覆盖了从机械加工、过程控制、电力、交通到楼宇自动化的各个领域。PROFIBUS-DP是一种经过优化的模块，有比较高的数据传输率，适用于系统和外部设备之间的通信，远程I/O系统尤为适合。它允许高速度周期性的小批量数据通信，适用于对时间要求比较高的自动化场合。本设计是应用西门子现场总线对电厂输煤系统的改造， 电厂输煤系统是火电厂电力生产的重要生产过程。火力发电厂输煤系统的工艺设备布置具有高度分散性，锅炉的单炉单磨燃煤的计量准确问题一直是影响电厂发电成本正平衡统计的顽症，更是燃煤发热量和

2、锅炉燃烧效率统计计算尚无法解决的棘手问题。而现场总线技术对于高度分散性、电磁干扰大的设备有其独特的优势，因而输煤系统可以采用将DCS 远程I/0 总线模式与智能通讯模块总线模式相结合的控制方式，技术先进，提高了输煤系统控制水平。本设计分两步对该项目进行改造，先期进行输煤控制系统的改造，而后进行输煤和入炉煤软测量的改造以期最终达到单炉瞬时燃料计量及动态生产成本核算的目的。关键词 输煤系统，PCS，PROFIBUS-DPABSTRACT PROFIBUS field bus technology is with the development of the digital signal syste

3、m, it is the world's first open field bus standard, its application field covers from mechanical processing, process control, electric power, traffic to building automation fields. PROFIBUS-DP is an optimized module, have higher data transfer rate, applied to the communication between system and

4、 external equipment, especially suitable for the remote I/O system. It allows high speed periodic small batch data communication, suitable for high automation demands on time. This design is the application of Siemens field bus in power plant coal conveying system, power plant coal conveying system

5、is the important process of the electric power production in power plants. Thermal power plant coal conveying system of process equipment layout is highly decentralized, single furnace boiler problem of accurate measurement of single grinding of coal has been affect the cost of power generation is e

6、quilibrium statistical problems, especially coal calorific value and statistical calculation of boiler combustion efficiency is still unable to solve intractable problems. And field bus technology for highly decentralized, electromagnetic interference, big equipment has its unique advantages, thus c

7、onveying system can be used with the DCS remote I / 0 bus mode of intelligent communication module bus pattern with the combination of control mode, advanced technology, improve the level of the coal conveying control system. This design for the project in two steps, first coal conveying control sys

8、tem renovation, and then the soft measurement of the coal and coal into the furnace. In order to ultimately achieve instantaneous single furnace fuel metering and dynamic production cost accounting purpose.Keywords Coal handling system,PCS,Profibus-DP目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论22 输煤段工艺及控制要求32.1输煤系统的组成32.2

9、输煤段工艺简介32.3输煤控制方案42.3.1输煤系统的特点42.3.2控制方案描述53 Profibus-DP协议63.1 Profibus-DP的基本功能63.2 Profibus-DP的通信原理83.3 电子设备数据文件(GSD)83.4 Profibus-DP的技术优势94 系统的网络结构104.1 SIMATIC PCS 7系统概述104.2 SIMASTIC PCS 7结构图105 系统硬件及功能配置125.1系统硬件125.1.1 模块的选择135.1.2 程序设计135.2硬件组态145.2.1 通讯设置165.3 S7-300与S7-200的EM277之间的Profibus-

10、DP通讯186 上位机监控软件的研究与设计256.1 WINCC组态软件的功能和特点256.2 利用组态软件WinCC设计系统监控界面25结 论36参考文献37致 谢381 绪论 在电厂输煤系统中，输煤的特点是工艺线路很长、设备数量多、系统跨度大而且布置分散、设备多采用强电控制、燃料敞露运输、电缆用的数量较大、运行的环境恶劣、电磁对设备干扰大、设备间工艺联锁关系比较复杂。随着总线技术的发展，遵循现场总线通讯协议DCS 顺序控制的系统显示出越来越大的优势。目前国内外现场总线技术的应用，可分为两类，一种是DCS 远程 I/O 通讯采用现场总线标准的协议技术的应用，国内工程已经有经验；第二种是现场总

11、线技术标准的智能现场设备中植入具有控制器功能的控制模块，并且以符合某种现场总线协议标准的通讯方式与DCS 相联接的现场总线控制系统。在电厂输煤系统中，输煤系统的工艺设备的布置具高度分散性，而现场总线技术对于电磁干扰大、高度分散性的设备有其独特的优势，因此输煤系统采用将DCS 远程I/0 总线模式与智能通讯模块总线模式相结合的控制方式，技术比较先进，进一步提高了输煤系统控制水平。2 输煤段工艺及控制要求2.1输煤系统的组成 各工艺段所包含的设备由输煤皮带机、叶轮给煤机、往复式给煤机、碎煤机，滚轴筛带式除铁器、圆盘除铁器、精细除铁器、犁煤器、切换挡板拉绳开关和跑偏开关等组成，其他如撕裂打滑、堵煤等

12、保护开关均不进本控制系统。输煤工艺流程的主要特点是流程距离长，分布点比较广，设备的控制网路比较单现场环境粉尘很大，依据电力企业输煤运行规程技术标准，输煤系统控制必须设有就地控制、集中控制和程序控制三级控制制手段，同时输煤系统启停或紧急故障时必须遵循启动时按逆煤流顺序逐一启动设备，停止给煤时按正煤流顺序逐一停止设备的原则进行控制操作，其工艺流程如图2.1所示；图2.1 输煤工艺流程图2.2输煤段工艺简介电厂的输煤工艺系统先后由一二期工程构成现在的输煤系统，两个系统之间既独立又有相互交叉的工艺连接同时要为六台发电机组供煤。虽然一二期仅涉及煤场至人炉煤斗之间的输煤控制系统设备改造但为了安全可靠地实现

13、改造又不影响所有机组的正常运行，因此将该项目分两步进行。第一步先将输煤控制系统改造，而后再将入炉煤计量部分改造。下面介绍第一部分的内容，其工艺流程如图2.2所示图2.2 生产过程的工艺流程图 从输煤工艺联锁流程图分析得知，在控制系统程序组态时应严格按照该流程进行没计及组态，以确保与设备和人身安全有关的控制程序的编程，亦须在遵循系统联锁的原则下灵活组台。2.3输煤控制方案2.3.1输煤系统的特点输煤系统是由卸煤、上煤、贮煤和配煤系统组成的。卸煤系统是由汽车衡、翻车机或入厂煤采样装置等组成的，其设备控制方式是由制造的厂方设计并成套供货。上煤系统由除尘器、碎煤机、除铁器、带式输送机、三通挡板、叶轮给

14、煤机、堵煤振打电机、振动器、电子皮带秤等组成，并且具有皮带跑偏、煤流堵塞、打滑、纵向撕裂、事故拉绳开关和振打料流信号等保护设备，按上煤的流程实现预启、启动、停机、联锁停机的功能；贮煤系统是由斗轮堆取料机、煤场等组成，系统通过以自身配套的系统控制，与输煤程控系统实现了信息交换和联锁；配煤系统主要由犁式卸料器、煤仓间配煤皮带、筒仓、煤仓超声波料位计等组成，配煤流程可实现顺序配煤、能自动跳过满仓、低料位优先配煤、超高料位仓、高料位仓及检修仓功能。系统运行要求是按顺煤流方向是正常顺序停机、按逆煤流方向是正常顺序启动，而事故跳闸时是从设备故障点及其上游的设备瞬时停机，而且故障点下游设备保持原来的工作状态

15、不变。2.3.2控制方案描述根据现场的实际状况和输煤工艺控制的技术规范要求输煤系统的输煤栈桥狭长，在一侧布置有电缆桥架，该桥架敷设6000V AC动力电缆还要敷设控制和通信电缆，因此，电缆周围的共模和差模干扰信号必然要影响控制系统的通信质量，甚至于使得控制系统不能正常工作。为此选用Profibus-DP现场总线来组成网络。用光电交换机OLM来完成与主控制器之间的信号交换因为采用了光纤传输通信可将电磁场对通信没备的干扰影响降至最低程度，真正达到阻断干扰的目的。以主控制器S7-315-2DP作为主站，通过以太网变换机ESM连接到安装有以太网 C P-1613的工控机上。每台HIM系统界面选用WIN

16、 CC V5.2版本。系统拓扑如图2.3所示。 图2.3 输煤系统网络拓扑图3 Profibus-DP协议3.1 Profibus-DP的基本功能1 功能DP主站和DP从站间的循环用户数据传送。各DP从站的动态激活和撤销。强大的诊断功能，三级诊断信息。输入或输出的同步。通过总线为DP从站赋予地址。通过总线对DP主站进行配置。每个DP从站最大为246字节的输入和输出数据。2 传输技术RS485双绞线双线电缆或光缆。波特率9.6kbps-12Mbps。3 总线存取各主站间令牌传送，主站与从站间数据传送。支持单主或多主系统。主一从设备，总线上最多站点数为126。4 设备类型一类DP主站（DPMI）：

17、中央可编程控制器，如PLC,PC等。二类DP主站（DPM2）：可编程、可组态、可诊断的设备。DP从站：带二进制或模拟输入输出的驱动器、阀门等。DP主站的主要任务： 启动时初始化主站系统，通过读取诊断数据检查DP从站是否准备就绪，检查其它主站是否组态、配置了该从站，然后进行从站配置； 检查从站组态是否与主站组态一致，一致则开始循环数据传输，否则，读取诊断信息，并报告错误信息；与DP从站进行循环数据传输；对DP从站的监侧： 采集诊断信息：处理控制请求，包括输入输出同步控制，DP从站起停控制等： 读取共享输入输出数据；当DP主站停止或故障时，系统进入安全状态。DP从站的主要任务有：接收来自主站的信息

18、，包括组态参数、配置参数等； 提供过程数据；提供诊断数据；提供输入输出数据等。Profibus-DP允许构成单主站或多主站系统，典型的DP配置是单主站结构如图3.1所示，在单主站系统中，在总线系统操作阶段，只有一个活动主站，从站被主站按轮循环表一次访问。单主站系统可获得最短的总体循环时间。多主站配置中，总线上的主站与各自的从站构成相互独立的子系统，如图3.2所示。任何一个主站均可读取DP从站的输入输出映像，但只有一个主站可对DP从站写入输出数据，多主站系统的循环时间要比单主站系统长。5 运行模式运行：输入和输出数据的循环传送。第一类DP主站由DP从站读取输入信息并向DP从站写入输出信息。清除：

19、第一类DP主站读取DP从站的输入信息并使输出信息保持为故障-安全状态；停止：只能进行主一主数据传送，第一类DP主站和DP从站之间没有数据传送。6 通信点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）循环主一从用户数据传送和非循环主一主数据传送7 同步控制指令允许输入和输出同步同步模式：输出同步锁定模式：输入同步图 3.1 单主站系统图 3.2 多主站系统本设计采用单主站系统，选用西门子S7-300系列作为主站，将监测信号传输给Profibus-dp，再由Profibus-dp将信号传输给监控室，输煤系统锅炉中煤量的的多少由Wincc显示，根据煤量的多少相应的控制传输皮带的启停。3.2 Profibus

20、-DP的通信原理主站和DP从站之间的数据传送分三个阶段：参数设定、组态、数据交换。在参数设定阶段，每个从站将自己的实际组态数据与从主站接收到的组态数据进行比较。只有当实际数据与所需的组态数据相匹配时，DP从站才进入用户数据传输阶段。因此，设备类型、数据格式、长度以及输入输出数量必须与实际组态一致。在实际系统中，要使主站节点和各从站之间能够实现正确的网络通信，必须对网络进行配置，规定主站与从站的关系，确定哪些从站被纳入信息交换周期，然后将网络配置信息下载到Profibus-DP主站中去。 Profibus设备具有不同的性能特征（现有功能的不同或可能的总线参数的不同），这些参数对每种设备

21、类型和每个生产厂来说均各有差别。要使PROFIBUS能够实现简单的即插即用配置，需要将这些特性在设备数据库（GSD）中具体说明。GSD文件由生产厂商分别针对每一种设备类型准备并以设备数据库清单的形式提供给用户。这种文件格式便于读出任何一种Profibus-DP设备的设备配置信息，在组态总线系统时自动使用这些信息；系统自动地对与整个系统有关的数据输入误差和前后一致性进行检查核对。3.3 电子设备数据文件(GSD)为了将不同厂家生产的Profibus产品集成在一起，生产厂家必须以GSD文件(电子设备数据库文件)方式将这些品的功能参数(如I/O点数、诊断信息、波特率、时间监视等)。标准的GSD数据将

22、通信扩大到操作员控制级。使用根据GSD所作的组态工具可将不同厂商生产的设备集成在同一总线系统中。GSD文件可分为三个部分：1 总规范：包括了生产厂商和设备名称、硬件和软件版本、波特率、监视时间间隔、总线插头指定信号。2 与DP有关的规范：包括适用于主站的各项参数，如允许从站个数、上装/下装能力。3 与DP从站有关的规范：包括了与从站有关的一切规范，如输入/输出通道数、类型、诊断数据等。3.4 Profibus-DP的技术优势1 总线存取协议Profibus的三种协议DP,PA和FMS采用一致的总线存取协议，数据链路层采用混合介质存取方式，包括主站之间的令牌传递方式和主站与从站之间的主从方式。得

23、到令牌的主站可在一定时间内执行本站的工作，保证了每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权，避免冲突。较其它一些总线标准采用冲突碰撞检测的方式来避免冲突，PROFIBUS的总线存取协议能保证较快的传输速度。2 灵活的配置根据具体对象的不同，可以灵活的选择不同的系统配置，如单主站系统、多主站系统或者采用PROFIBUS-DP与PROFIBUS-FMS相结合的混合系统，来实现复杂系统的高速数据传输，它们可在同一根电缆上同时运行。3 本质安全目前，就世界范围内被普遍接受的电气设备防爆技术有：隔爆、增安,本质安全、正压和封浇等。对于自动化仪表，最理想的保护技术是以抑制电火花和热效应能量为防爆手段的本

24、质安全技术。4 系统的网络结构4.1 SIMATIC PCS 7系统概述 SIMATIC PCS 7是具有卓越系统特性与可升级结构的通用的过程控制系统，它将灵活的模块化冗余技术和通讯和组态等强大的性能、统一的数据管理组合在一起，是以高效、经济的方式组建和运行控制技术工厂的理想基础。SIMATIC PCS 7还具有常规的过程控制系统所不具备的优点。具有灵活的系统结构，可以随时的根据要求通过无缝集成附加功能方式扩展控制技术的功能，如可用于批次过程资产管理、物料传送控制、安全应用、自动化、MES任务或过程数据分析/管理。 西门子PCS 7系统是完全无缝集成的自动化的解决方案。可以应用于所有的工业领域

25、,包括制造工业，过程工业，混合工业以及工业所涉及的所有制造与过程自动化产品。作为先进的过程控制系统，SIMATIC PCS7 形成了具有典型过程组态特征的全集成系统。SIMATIC PCS 7-西门子过程控制系统的特点 ：（1）先进的分布式客户机/服务器架构（2）基于标准的SIMATIC软件和硬件组件（3）可伸缩性强，从小型实验室系统，到具有高达60000个过程对象的大型工厂（4）可用于所有工业领域：过程、制造以及混合工业（5）可用于连续和批处理应用（6）基于IEC 61131 的集中式，工厂范围内的工程系统（7）强大的HMI系统，带有集成的基于SQL服务器的归档系统（8）符合ISA S 88

26、.01 和FDA 21 CFR Part 11规范的模块化批处理系统SIMATIC BATCH（9）通过SIMATIC IT架构实现 MES/ERP层级的接口(10)通过现场总线PROFIBUS，现场设备和驱动系统均可很灵活和容易的集成（11）在同一个可编程控制器中可以混合运行标准和故障安全相结合的形式，高可用性和故障安全相结合的形式，可在所有层级实现冗余，提高可用性42 SIMASTIC PCS 7结构图 SIMASTIC PCS 7的内部的通信是采用SIMATIC BET网络部件，基于全球的标准，采用开放式通信理念，可保证工厂中的所有层级与位置的可靠数据传输。所有的SIMATIC NET产

27、品都是专为工业应用所开发的，适合用于所有工厂与工业领域。网络部件可以满足最高的应用要求。特别的是容易遭受外部条件影响的应用领域，例如：有爆炸危险的场合；具有较高污染或机械振动的场合；电磁场干扰；腐蚀性液体和气体。SIMASTIC NET 总线是实现所有系统部件之间的无故障通信和统一：自动化系统、I/O和现场部件；工程站和操作员站。SIMASTIC NET 系统是一个典型的工厂自动化系统，具有三级网络结构:现场设备层网络，单元层网络及管理层网络，如图4.1所示： 图4.1 SIMASTIC NET 结构图5 系统硬件及功能配置5.1系统硬件 本次设计采用了SIMATIC S7-300。它是一种通

28、用型的PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。模块化、无风扇结构、易于实现分布式的配置以及易于掌握等特点，使得S7-300在工业领域中实施各种控制任务时，成为一种既经济又切合实际的解决方案。操作站一个，设在输煤综合楼控制室。采用了S7300系列的CPU315-2DP一个冗余配置，实现控制任务。由于输煤系统设备的分散性，还在煤仓间设置了一个远程站，采用西门子EM277远程I/O系统，通过冗余的PROFIBUS现场总线与主控制站连接。编程采用了STEP 7软件。这套软件不仅是一个简单的程序编写软件，还集成硬件组态、网络设置、系统调试、项目管理等各种功能，使项目的实施

29、更加方便。如图5.1所示图5.1 系统配置图5.1.1 模块的选择 要为了实现通讯，要使用PC机来编程，通过PROFIBUS电缆实现与S7-300的通讯。要选择一个型号为CPU315-2DP的CPU模块，一根PORIFBUS电缆，一个电源模块，和一个输入输出模块。如图4-2所示图5.2 PLC模块5.1.2 程序设计当按下启动按钮时，上煤机将通过皮带机1#给1号配煤仓进行上煤并延时（上煤时间可在WinCC中设置）。延时到或1号配煤仓装满，上煤机将对2号配煤仓进行上煤并延时（可在WinCC中设置），同时1号配煤仓开始进行配煤。延时到或2号配煤仓装满，上煤机将对3号配煤仓进行上煤并延时（可在Win

30、CC中设置）。同时2号配煤仓开始配煤。延时到或3号配煤仓装满，上煤机又将对1号配煤仓进行上煤，同时3号配煤仓开始配煤。如此循环上煤。煤仓的满与否是通过设置在配煤仓的称重传感器控制，也相当于一个限位开关，煤仓上满或达到足够的重量后，称重传感器将发出信号。上煤机将自动给下一个配煤仓上煤。程序流程设计如图4-3所示 图5.3 程序流程5.2硬件组态SETP7可对自动项目中的硬件进行组态和参数设置。可以对PLC机架上的硬件进行配置，设置硬件模块的参数，比如CPU参数和分布式I/O等参数的设置。打开STEP7编程软件,打开SIMATIC管理器，会弹出一个如图2-1所示.点击“Next”按钮弹出下一个对话

31、框，选中CPU315-2DP型号的芯片，设置MPI地址，也可在新建栏中点击“新建”。设置好后单击“Next”按钮进入下一个对话框，再点击“Next”按钮进入下一个对话框如图2-2所示。在Project name栏中输入名字“电厂输煤控制系统”点击“Finish”按钮完成。图5.5 创建项目图5.6 创建项目 项目创建后出现如图2-3所示的项目界面，在界面右边双击“Har dware”出现如图2.4所示，硬件组态界面。在硬件组态界面中选中UR槽口中4号槽，再在Profi栏找出SIMATIC 300/SM-300/AI-300中找出AI2×12Bit模块。用同样的方法在5、6、7号槽组态

32、上添加对应的AO2×12Bit、DI16×DC24V、DO8×Relay模块。图5.7 项目界面图5.8 硬件组态界面 通讯设置SETP7编程软件要用于组态通讯网络连接，要对网络连接的参数设置，还要对网络上每个通讯设备的参数进行设置。在通讯设置过程中，单击如图2-5所示。在项目界面里的“电厂输煤控制系统”右边会出现两个图标，双击第二个图标弹出对话框。在设置通讯参数时，在Subnet栏中可以一般选择系统默认值，也可以在Subnet栏中点击“New”按钮弹出通讯参数设定对话框如图2-6所示。在通讯参数设定对话框中选择所需要的通讯参数，点击“OK”完成通讯组态。站地址图

33、5.9 通讯设置界面通信速率图5.10 讯参数设定对话框5.3 S7-300与S7-200的EM277之间的Profibus-DP通讯1 通信网络组态与参数设置网络配置本设计把带集成DP口的S7-300 CPU 315-2DP为DP主站，以S7-200 CPU 226+EM277接口模块作为DP从站，构成一个单主从系统，其中采用带CP5613A2的PC作为编程和监控机。系统网络结构如图所示：图5.11 网络配置2 硬件和软件要求 硬件DP主站：CPU 315-2DPDP从站：CPU 226DP从站接口模块：EM277主站编程接口：MPI网卡CP5613A2或PC适配器从站编程接口：PC/PPI

34、编程/通讯电缆Profibus总线连接器及电缆 软件主站编程软件：STEP7 5.4从站编程软件：STEP7 Micro WIN 4.03 网络组态与参数设置 S7-300与S7-200通过EM277进行Profibus-DP通讯，需要在STEP7中进行S7-300站组态，在S7-200系统中不需要对通讯进行组态和编程，只需要将要进行通讯的数据整理存放在V存储区与S7-300的组态EM277从站时的硬件I/O地址相对应就可以了。 组态主站在STEP75.4中新建一个S7项目，依次插入机架、电源和CPU 315C-2DP，配置Profibus-DP网络，将主站DP地址设置为2，模拟量输入/输出地

35、址取系统默认值IB336IB351和QB336QB351。 配置从站打开主站硬件组态窗口，然后选中STEP7的硬件组态窗口中的菜单 Optionà Install new GSD，导入SIEM089D.GSD文件，安装EM277从站配置文件，如下图：图5.12 SIEM089D.GSD文件的安装在d盘study文件夹中找到EM277的GSD文件并进行安装：图5.13 SIEM089D.GSD文件安装成功导入GSD文件后，在右侧的设备选择列表中找到EM277从站，PROFIBUS DPàAdditional Field DevicesàPLCàSIMATI

36、CàEM277,从站DP地址设置为8，并且根据通讯字节数，选择一种通讯方式，本设计中选择了8字节入/8字节出的方式。 图5.14 EM277的配置设置完成后主-从通信接口的对应关系如下：S7-300主站 S7-200从站PQB0PQB7-VB0VB7PIB8PIB15-VB8VB153 软件编程主站侧通讯程序的任务是实现对外设输入/输出区（PQ/PI区）的读写。对于按字节单元或子单元传送的数据，可简单地采用装载、传送指令完成。对于3个字节或4个以上字节的连续性数据（一致性数据），需在OB1中调用系统功能SFC14、SFC15来完成。本设计采用连续性数据传送，其中，SFC14读取存放在

37、输入借口区的数据包，解包后存放到指定的数据区。而SFC15将存放在指定数据区中的数据打包，并经由通讯接口区发送出去。程序如下：网络1：网络2：组态完系统的硬件配置后，将硬件信息下载到S7-300的PLC当中。S7-300的硬件下载完成后，PLC200与PC通讯正常，如图4.19。打开STEP7中的变量表和STEP7 MicroWin32的状态表进行监控，它们的数据交换结果如图4.20和图4.21。图5.15 PC与PLC-200通讯成功图5.16 STEP7中的变量表中数据交换结果图5.17 STEP7 MicroWin32的状态表中数据交换结果 6 上位机监控软件的研究与设计6.1 WINC

38、C组态软件的功能和特点1 SIMATIC WINCC应用广泛，成绩斐然适用于所有工业和技术领域的解决方案WinCC最引人注目之处还是其广泛的应用范围。独立于工艺技术和行业的基本系统设计，模块化的结构，以及灵活的扩展方式，使其不但可以用于机械工程中的单用户应用，而且还可以用于复杂的多用户解决方案，甚至是工业和楼宇技术中包含有几个服务器和客户机的分布式系统。WinCC集生产自动化和过程自动化于一体，实现了相互之间的整合，这在大量应用和各种工业领域的应用实例中业己证明，包括:·汽车工业·化工和制药行业·印刷行业·能源供应和分配·贸易和服务行业

39、3;塑料和橡胶行业·机械和设备成套工程金属加工业·食品、饮料和烟草行业·造纸和纸品加工·钢铁行业·运输行业·水处理和污水净化2 SIMATIC WinCC内置所有SCADA功能集成用户管理使用WinCC用户管理器，可以分配和控制组态和运行时的访问权限。你还可作为系统管理员，随时(包括在运行时)建立最多128个用户组(每组最多包含128个单独的用户)，并为他们分配相应的访问WiCnC功能的权限。报表和记录系统WinCC有一个集成的记录系统，可用它打印来自WiCnC或其它应用程序的数据。该系统还可打印运行时获得的数据，这些数据的布局可以组

40、态。可使用不同的记录类型:从消息序列一记录、系统消息记录和操作员记录，直至用户报表。3 SIMATICWinCC组态简便、高效在自动化解决方案的寿命周期内，工程成本要占到总成本的50%以上。如要显著地降低这种成本，就必须要有简单和高效的组态工具，以及直观、友好系统。WinCC再一次指明了这一道路。你日积月累的PC应用技能可以应用于你的工业过程,这就是SIMATIC WinCC隐藏的设计思想。其结果就是在面向对象的多语言工程与组态环境下，提供方便组态的用户界面、工具提示以及范围广泛的在线帮助和应用实例。6.2 利用组态软件WinCC设计系统监控界面1 单击WinCC项目管理器工具栏上的按钮，打开

41、“WinCC资源管理器”对话框，如图6.1所示。选择所需要的项目类型，并单击“确定”按钮，即打开“创建新项目”对话框，如6.2所示。图6.1 WinCC资源管理器对话框创建的项目 图6.2 创建项目2 WinCC与SIMATIC S7 PLC的通讯设置 在WinCC组态软件里提供了一个名为SIMATIC S7 Protocol Suite的通讯驱动程序。可以通过该通讯驱动程序与SIMATIC S7 300 PLC进行通讯。在WinCC项目管理器的浏览窗口中，右击“变量管理”。选择“添加新的驱动程序”菜单，打开“添加新的驱动程序”对话框选择SIMATIC S7 Protocol Suite.ch

42、n。如图4-7所示图6.2 驱动程序对话窗口 把通道单元建立后，要通过计算机上的PC5611通讯卡才能与PLC进行通讯。在硬件上要使用MPI电缆对WinCC和PLC进行连接。其分配表如表6.3所示表6.3 硬件分配表WinCC通道通讯网络PLC类型CPU型号远程设备通讯卡MPI电缆PROFIBUS电缆S7-300CPU315-2DPET200PC56113 WinCC通讯中站地址和插曹号的设置 在WinCC里，单击“属性”按钮，打开“连接参数MPI”对话框。在“站地址”文本框中输入地址为2，网络段号为0，在“机架号”文本框中输入CPU所在的机架号，在“插槽号”文本框中输入2指定CPU所在插槽号

43、。如图4-8所示4 组态变量 添加一个逻辑连接若要使用WinCC来访问PLC的当前值，则在WinCC与PLC之间必须组态一个通讯连接。 添加一个通讯驱动程序，右击浏览窗口中的“变量管理”，在快捷菜单中选择“添加新的驱动程序”，如图6.4所示图6.4 MPI连接图6.5 添加新的驱动程序在“添加新的驱动程序”对话框中，选择一个驱动程序，例如SIMATIC S7 Protocol Suite.chn，并单击“打开”按钮，所选择的驱动程序将显示在变量管理的子目录下。单击所显示的驱动程序前面的“+”，将显示当前程序所有可用的通道单元。通道单元可用于建立与多个PLC的逻辑连接。逻辑连接表示与单个的、已定

44、义的PLC的接口。右击MPI通道单元，在快捷菜单中选择“新的驱动程序的连接”菜单项。在随后打开的如图6.6所示的“连接属性”对话框中输入NewConnection作为逻辑连接名，单机“确定”按钮。图6.6 建立逻辑变量建立内部变量 如果WinCC资源管理器“变量管理”节点还没展开，可双击“变量管理”子目录。 右击“内部变量”图表，在快捷菜单中选择“新建变量”菜单项，如图6.7所示。 图6.7创建内部变量建立过程变量 在建立过程变量前，必须先安装一个通讯驱动程序和建立一个逻辑连接。在前面已经建立了一个命名为PLC的逻辑变量 单击“变量管理”/SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE/M

45、PI前面的“”，展开各自节点，右击出现的NewConnection节点，在快捷菜单中选择“新建变量”菜单项，如图6.8所示。图6.8建立一个过程变量在“变量属性”对话框中给变量命名，并选择数据类型。WinCC中的数据类型有别于PLC中使用的数据类型。如有需要可在“改变格式”列表选择格式转换。必须给过程变量分配一个在PLC中的对应地址，地址类型与通讯对象相关。单击地址域旁边的“选择”按钮，打开“地址属性”对话框，如图6.9所示。图6.9 地址属性对话框在过程变量的“地址属性”对话框中，选择数据列表框中过程变量所对应的 存储区域。地址列表框和编辑框用于选择详细的地址信息。单击“确定”按钮，关闭“地

46、址属性”对话框。单击“确定”按钮，“变量属性”对话框。在画面中要实现相匹配的变量，下面把变量的类型，参数的设置以及画面中对象的功能以列表的形式出现，如表6.10所示表6.10 变量功能表名称变量类型对应参数实现的功能启动二进制变量E0.0启动系统的运行停止二进制变量E0.1停止系统的运行急停二进制变量E0.2实现警急停车1#煤仓满信号二进制变量E0.32#煤仓满信号二进制变量E0.43#煤仓满信号二进制变量E0.5煤仓开关二进制变量A0.0实现出煤Int T1无符号十六位数MW101#煤仓上煤实际时间Int T2无符号十六位数MW122#煤仓上煤实际时间Int T3无符号十六位数MW143#煤

47、仓上煤实际时间Int T4无符号十六位数MW161#煤仓上煤设定时间Int T5无符号十六位数MW182#煤仓上煤设定时间Int T6无符号十六位数MW203#煤仓上煤设定时间1#煤位置二进制变量M0.1实现监控画面与时间同步2#煤位置二进制变量M0.2实现监控画面与时间同步3#煤位置二进制变量M0.3实现监控画面与时间同步5 建立过程画面在对WinCC进行组态时，图形系统用于创建在运行系统中显示过程画面。图形编辑器是对图形系统的组态软件，是用与创建过程画面的编辑器。右击WinCC资源管理器的图形编辑器，从快捷菜单中选择“新建画面”单项，将创建一个名为NewPdl0.pdl的画面，并显示在Wi

48、nCC资源管理器的右边窗口中。右击此文件，从快捷菜单中选择“重命名画面”菜单项，在随后打开的对话框中输入“主菜单pdl”。重复上述步骤创建第二个画面命名为“上煤时间设定画面.pdl”、第三个画面命名为“配煤报警画面.pdl”、第四个画面命名为“煤量归档画面.pdl” 双击建好的画面名称，可以打开图形编辑器编辑画面。6 主菜单画面的编辑 打开主菜单画面，在画面中添加8个静态文本、3个画面切换按钮、3个开关3个配煤仓、3根皮带、2个电机、1个碎煤机和若干个煤块。画面中的对象和建立的变量对应连接，实现画面的动作。如图6.11所示图6.11电厂输煤系统主画面7 上煤时间设定画面的编辑电厂输煤控制画面，

49、在画面中添加15个静态文本、6个输入/输出和1个画面切换按钮，在画面中所有对象和相关的变量进行连接，实现对时间的设定。如图6.12所示。图6.12上煤时间设定画面8 配煤报警画面的编辑在配煤报警画面中添加1个静态文本、1个输入输出、1个复选框、1个切换按钮和1个报警控件。分别对输入输出、复选框、切换按钮和在报警控件属性里进行对变量的连接和组态。如图6.14。9 煤量归档画面的编辑打开煤量归档画面，在画面中添加1个静态文本、1个WinCC在线趋势控件、1个WinCC在线表格控件和1个按钮。分别在WinCC在线趋势控件的属性对话框和WinCC在线表格控件的属性对话框里进行参数的设定。如图6.13所示。图6.13 归档画面如图6.14 报警画面结 论本次设计在老师的指导和自己的不懈努力和下完成了。在设计过程中，遇到的