【摘要】本文主要闡述了鋁廠石灰消化工段PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的原理及方法。主要內(nèi)容包括： 上位機(jī)組態(tài)，下位機(jī)組態(tài)，電氣控制系統(tǒng)。本文為工廠自動(dòng)化控制提供了目前流行的解決方案，在設(shè)備可靠運(yùn)行的前提下，不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的自動(dòng)控制同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了工廠要求的控制精度。  

關(guān)鍵詞：工廠自動(dòng)化     電氣控制      組態(tài)      PLC

第一章  緒  論

1.1 課題的提出及研發(fā)的意義

受氧化鋁廠的委托為其研發(fā)石灰消化工段的自動(dòng)控制系統(tǒng)。要求采用最簡(jiǎn)約的硬件資源實(shí)現(xiàn)該工段生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。該系統(tǒng)研發(fā)完成后將實(shí)現(xiàn)對(duì)該工段被控設(shè)備的可靠控制，監(jiān)控該工段各模擬量的狀態(tài)，并能實(shí)時(shí)記錄操作員在上位機(jī)對(duì)重要被控設(shè)備的有效操作，以及現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備的報(bào)警信息，并能對(duì)操作員進(jìn)行有效的提示。

1.2 控制方案的確定 

工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其它信息技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)，主要包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。

工業(yè)控制自動(dòng)化主要包含三個(gè)層次，從下往上依次是基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化，其核心是基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化。

(1)．以工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動(dòng)化

在我國(guó)，中小型企業(yè)以及準(zhǔn)大型企業(yè)走的還是低成本工業(yè)控制自動(dòng)化的道路。

(2)． 以PLC為基礎(chǔ)的工業(yè)控制自動(dòng)化

PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的?！‖F(xiàn)在PLC正在向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性方向發(fā)展。

(3)． 以DCS為基礎(chǔ)的工業(yè)控制自動(dòng)化

DCS系統(tǒng)是隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的不斷興起和過(guò)程控制要求的日益復(fù)雜應(yīng)運(yùn)而生的綜合控制系統(tǒng)，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可提供窗口友好的人機(jī)界面和強(qiáng)大的通訊功能。是完成過(guò)程控制、過(guò)程管理的現(xiàn)代化設(shè)備。

(4)．工業(yè)控制系統(tǒng)正在向現(xiàn)場(chǎng)總線（FCS）方向發(fā)展

     FCS可以將PID控制徹底分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（Field Device）中。 采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)構(gòu)造低成本的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統(tǒng)開放化，符合工業(yè)控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。    

PLC有其自身的諸多特點(diǎn)，如下所述:

1）運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高。在硬件和軟件上做了大量的抗干擾措施，使PLC的平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到30萬(wàn)小時(shí)以上，使用壽命長(zhǎng)。

2）控制功能強(qiáng)。PLC可以實(shí)現(xiàn)順序控制、邏輯控制、位置控制和過(guò)程控制等等。

3）編程簡(jiǎn)單，使用方便。PLC采用與繼電器電路相似的梯形圖編程，比較直觀，易懂易編。

4）適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)。PLC在硬件和軟件上都做了大量的工作來(lái)提高其可靠性。其中的措施是:(a)屏蔽，濾波，電源調(diào)整與保護(hù)，隔離和采用模塊式結(jié)構(gòu)。(b)故障檢測(cè)，信息保護(hù)和恢復(fù)，設(shè)置了警戒時(shí)鐘WDT，加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn)，對(duì)程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備。

5）功能完善，具有各種接口，與外部設(shè)備連接非常方便，并且組合靈活，擴(kuò)展方便。

   綜合考慮該石灰消化工段控制的規(guī)模，控制精度的要求以及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，決定用PLC作為基礎(chǔ)構(gòu)架該工段的自動(dòng)控制系統(tǒng)。PLC選擇型號(hào)為SIEMENS S7-300，上位機(jī)組態(tài)選擇選擇WinCC6.0，PLC編程軟件選擇Setp7 V5.3。

  第二章 系統(tǒng)概述

2.1系統(tǒng)功能

HMI作為控制系統(tǒng)與操作員的接口，在上位機(jī)上可以命令PLC實(shí)現(xiàn)預(yù)想的功能，比如可以在上位機(jī)組態(tài)畫面上完成對(duì)電機(jī)的啟?？刂?，對(duì)特殊功能部件的監(jiān)控，如：對(duì)該工段定量給料機(jī)的監(jiān)控。組態(tài)畫面上也包含了報(bào)警畫面，可以顯示該工段各模擬量的報(bào)警信息，同時(shí)也可用來(lái)顯示操作員在登錄之后對(duì)被控設(shè)備的所有有效操作，變量規(guī)檔畫面用來(lái)顯示一定時(shí)間（比如一周）以來(lái)各量的過(guò)程值，可用于統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)總量。用戶登錄選項(xiàng)設(shè)置了用戶登錄后的操作權(quán)限，一般用戶只具有瀏覽工段生產(chǎn)流程的權(quán)限，不能對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行任何有效操作，比如對(duì)電機(jī)的啟停，系統(tǒng)操作員具有系統(tǒng)賦與的所有權(quán)限，可以對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行任何有效操作。模擬量趨勢(shì)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模擬量，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工藝要求的控制精度。

2.2 系統(tǒng)組成

整套系統(tǒng)由上位機(jī)，下位機(jī)和控制電路組成。

上位機(jī)用WinCC6.0組態(tài)，并用MPI方式通過(guò)CP5611 實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的通訊，是用戶直接可見(jiàn)的操作平臺(tái)，用戶對(duì)上位機(jī)的操作將被實(shí)時(shí)傳送給下位機(jī)，并在上位機(jī)上進(jìn)行有效的記錄。

下位機(jī)作為本系統(tǒng)的核心部分，采用SIEMENS S7-300 構(gòu)架，用梯形圖語(yǔ)言對(duì)PLC編程，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)要求的控制目的，收集來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)得處理，并與上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的通訊，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

控制電路是PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是PLC完成其控制功能的重要環(huán)節(jié)，該部分主要包括繼電器電路，以及輸入輸出控制電路，

與PLC一起置于控制柜中。

2.3 控制系統(tǒng)的操作流程

2.3.1 啟動(dòng)上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)

1、打開UPS電源開關(guān)；

2、打開上位機(jī)電源開關(guān)，上位機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)；

3、待出現(xiàn)操作系統(tǒng)登陸畫面后系統(tǒng)出現(xiàn)“請(qǐng)輸入有效的用戶名和密碼”提示后，在“用戶名”處輸入已經(jīng)建立的用戶名，在“密碼”處輸入相應(yīng)的密碼，然后點(diǎn)擊“確定”按紐，之后系統(tǒng)進(jìn)入到桌面。

2.3.2、WinCC6.0人機(jī)界面的啟動(dòng)

計(jì)算機(jī)啟動(dòng)完成后在桌面上用鼠標(biāo)雙擊WinCC系統(tǒng)圖標(biāo)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。如果是第一次啟動(dòng)系統(tǒng)會(huì)打開WinCC人機(jī)界面，這種情況下單擊界面上方工具欄中的黑色箭頭運(yùn)行程序，程序啟動(dòng)后會(huì)進(jìn)入石灰消化工段的主控畫面，如下圖1所示：

從總體來(lái)看車間畫面的布局可分為三大部分，最上面一行按鈕為系統(tǒng)功能按鈕，單擊其中一個(gè)可實(shí)現(xiàn)不同功能畫面的切換以及用戶的登錄和注銷等操作，將在第四章上位機(jī)組態(tài)中詳細(xì)敘述各個(gè)部分的具體功能及操作。

2.3.3用戶登陸與注銷

進(jìn)入石灰消化倉(cāng)主畫面后點(diǎn)擊窗口上方系統(tǒng)功能按鈕中的“用戶登錄/更改用戶”進(jìn)行登陸。如果用戶不登錄，只能瀏覽監(jiān)控系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)，但不能對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行任何有效的操作。

左鍵單擊“用戶登錄/更改用戶”將彈出如下圖2所示的對(duì)話框。

輸入相應(yīng)用戶名及口令后點(diǎn)“ 確定”按鈕，即可完成用戶登錄操作。當(dāng)需要更改操作員時(shí)，重復(fù)上述操作即可。

注意：操作員登錄之后，進(jìn)行完所有控制操作，必須再次點(diǎn)擊操作窗口上方的“用戶登錄/更改用戶”按鈕，在彈出的登陸對(duì)話框里面選擇“退出登錄”進(jìn)行身份注銷，否則，若操作員離開了，別的任何沒(méi)有經(jīng)過(guò)授權(quán)的人員仍然能夠進(jìn)行控制操作，這是系統(tǒng)控制所不允許的。

2.3.4  退出系統(tǒng)

當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，出于系統(tǒng)可靠性的考慮， Windows操作系統(tǒng)下的很多快捷鍵被設(shè)置不可用。系統(tǒng)設(shè)有專門用于退出系統(tǒng)的按鈕，當(dāng)需要關(guān)閉控制系統(tǒng)進(jìn)行控制系統(tǒng)或設(shè)備的維護(hù)時(shí)，左鍵單擊退出登錄按鈕，將彈出如下圖3所示的對(duì)話框：

左單擊“確定”按鈕后，將退出控制系統(tǒng)，如單擊“取消”按鈕，則返回相應(yīng)的畫面。

   注意： 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不允許任意退出系統(tǒng)，若由于某種需要必須執(zhí)行退出系統(tǒng)操作時(shí)，必須先保證現(xiàn)場(chǎng)由PLC輸出的模擬量信號(hào)（一般為4-20毫安信號(hào)）控制的設(shè)備（比如電磁調(diào)節(jié)閥）的開關(guān)打到手動(dòng)上。 

2.4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)工作

本文在參閱了大量國(guó)內(nèi)外技術(shù)文獻(xiàn)，在課題的設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中，解決了很多技術(shù)難題。所做工作及解決的主要問(wèn)題的內(nèi)容如下：

1）通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)充分調(diào)查，深入細(xì)致了解被控設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用、工人的生產(chǎn)習(xí)慣和現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境，根據(jù)當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化的現(xiàn)狀及主要解決方案，確定該控制系統(tǒng)的解決方案和技術(shù)路線；

2）下位機(jī)組態(tài)。在PLC中用梯形圖編寫程序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控設(shè)備的實(shí)時(shí)控制，采集被控設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)；

3）上位機(jī)組態(tài)。上位計(jì)算機(jī)的工作平臺(tái)采用微軟公司的Windows2000 server操作系統(tǒng)。上位計(jì)算機(jī)的組態(tài)用WinCC6.0實(shí)現(xiàn)，包括上位機(jī)與下位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊，系統(tǒng)主控畫面的組態(tài)。

4）電氣控制系統(tǒng)：包括PLC供電系統(tǒng)以及與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接的繼電器電路。 

第三章 下位機(jī)系統(tǒng)

3.1  下位機(jī)的硬件系統(tǒng)

3.1.1 下位機(jī)的硬件系統(tǒng)組態(tài)

該石灰消化工段共有80路數(shù)字量輸入,40路數(shù)字量輸出,8路模擬量輸入和2路模擬量輸出,同時(shí)考慮到一定的裕量，決定采用S7-300系列PLC構(gòu)建該控制系統(tǒng)，具體硬件資源分配如下表1所示：

表1 PLC站硬件資源

按照上述步驟加入其它模塊，最終下位機(jī)的硬件系統(tǒng)組態(tài)如下表2：

表2 硬件組態(tài)結(jié)果圖

3.1.2 可編程控制器(PLC) 工作原理簡(jiǎn)述

PLC采用循環(huán)掃描工作方式，即用戶程序的執(zhí)行按圖4所示的順序進(jìn)行：

PLC的掃描方式有以下兩種:

網(wǎng)絡(luò)掃描方式：PLC的用戶內(nèi)存是以網(wǎng)絡(luò)的方式體現(xiàn)，把用戶內(nèi)存按順序分成許多網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)由X行Y列組成。PLC在工作時(shí)，按網(wǎng)絡(luò)順序掃描，首先掃描1號(hào)網(wǎng)絡(luò)，然后2號(hào)網(wǎng)絡(luò)?直到掃描完全部網(wǎng)絡(luò)，便完成一個(gè)掃描工作循環(huán)。然后返回1號(hào)網(wǎng)絡(luò)開始新的掃描工作循環(huán)。

行掃描式：PLC首先掃描第一行，然后第二行……，掃描完全部行便完成一個(gè)掃描工作循環(huán)，然后返回第一行開始新的掃描循環(huán)。在掃描每一行時(shí)，程序執(zhí)行是從左到右進(jìn)行。因此，在一個(gè)掃描周期內(nèi)，某邏輯行的執(zhí)行結(jié)果對(duì)后續(xù)邏輯行的運(yùn)算起作用，但對(duì)其以前的邏輯行的運(yùn)算不起作用，只能到下一個(gè)掃描周期才會(huì)對(duì)其前面的邏輯行起作用.下圖是PLC初始化工作流程圖5：

3.2 下位機(jī)的軟件系統(tǒng) 

PLC程序是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心程序，主要作用有采集輸入模板上的數(shù)字量狀態(tài)信息，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視；根據(jù)用戶傳入的工件程序，驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行加工；接收用戶從按鈕站上發(fā)出的控制指令，驅(qū)動(dòng)設(shè)備執(zhí)行指定的動(dòng)作；根據(jù)設(shè)備產(chǎn)生的故障，送出故障信息等。

3.2.1 step 7 簡(jiǎn)介

該控制系統(tǒng)的PLC程序在Step7 V5.3 環(huán)境下用梯形圖編寫，可以方便地將S7-300 全部的功能加以利用。Step7包含了自動(dòng)化項(xiàng)目中從項(xiàng)目的啟動(dòng)，實(shí)施到測(cè)試以及服務(wù)，每一階段所需的全部功能它包括功能強(qiáng)大，適用于各種自動(dòng)化項(xiàng)目的工具。

3.2.2下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)具體步驟如下：

軟件系統(tǒng)由一個(gè)OB模塊，3個(gè)數(shù)據(jù)塊（DB4，DB6，DB14）以及六個(gè)功能模塊（FC1-FC6）組成。下面給出主要部分的程序代碼及詳細(xì)解釋，源代碼如圖6至圖9所示：

 

1） 模擬量的轉(zhuǎn)換

現(xiàn)場(chǎng)的傳感器將模擬量實(shí)際值轉(zhuǎn)換成4～20mA信號(hào)，而AI（16位）模塊將4～20mA信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，變成一個(gè)內(nèi)碼數(shù)0～27648。PLC讀取的端口數(shù)字僅僅是一個(gè)內(nèi)碼值，這就需要編程將此內(nèi)碼數(shù)變成實(shí)際值送上位機(jī)顯示。公式如下：

實(shí)際值 =×（實(shí)際值上限-實(shí)際值下限）+實(shí)際值下限

梯形圖編程如圖10：

2）數(shù)字量的處理

數(shù)字量的處理包括數(shù)字量的輸入和輸出。在本項(xiàng)目中，每個(gè)遠(yuǎn)程RIO站的數(shù)字量輸入存放到不同的DB塊中，RIO1中為48個(gè)點(diǎn)，存放到DB4中；RIO2中為96個(gè)點(diǎn)，存放到DB3中；RIO3中為32個(gè)點(diǎn)，存放到DB5中；RIO4中為64個(gè)點(diǎn)，存放到DB7中。數(shù)字量的輸出是通過(guò)PLC編程后直接輸出。

1）建一個(gè)數(shù)字量的DB塊，將數(shù)據(jù)屬性定義為BOOL。

2）建立一個(gè)讀外設(shè)口數(shù)據(jù)并存入相應(yīng)的DB（以DB3為例）塊中的功能塊FC。

在系統(tǒng)中完成了對(duì)電機(jī)的啟停操作，對(duì)模擬量的模數(shù)轉(zhuǎn)換，報(bào)警控制及自動(dòng)處理，以及與上位機(jī)的通訊。下面僅以石灰消化工段。電機(jī)的啟停對(duì)程序做具體介紹：

   OB模塊源代碼01的第三段程序中，電機(jī)的啟動(dòng)必須滿足6個(gè)條件，即

必須有I0.6和I1.0 兩個(gè)數(shù)字量輸入，PLC內(nèi)部的兩個(gè)M位必須置位，M20.1對(duì)應(yīng)上位機(jī)WinCC組態(tài)畫面中。電機(jī)操作畫面的啟動(dòng)按鈕，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)與PLC相連的M20.1被置位。M30.0為預(yù)報(bào)信號(hào)，當(dāng)電機(jī)控制箱打到手動(dòng)狀態(tài)并且空氣開關(guān)閉合時(shí)，M30.0被置位。當(dāng)操作員按下電機(jī)啟動(dòng)按鈕時(shí)，繼電器觸點(diǎn)吸合，將220V電壓引入。電機(jī)回路。電機(jī)啟動(dòng)；啟動(dòng)后再按下。電機(jī)停止按鈕，M20.0被清零于是Q0.1輸出為零，繼電器觸點(diǎn)張開，切斷220V電源，電機(jī)停轉(zhuǎn)。

第四章  上位計(jì)算機(jī)組態(tài)

4.1 上位機(jī)的組態(tài)軟件WinCC6.0

     SIEMENS WinCC6.0是西門子上位機(jī)組態(tài)軟件的全新版本，不僅繼承了以往版本的SCADA，組態(tài)，腳本語(yǔ)言和OPC等先進(jìn)技術(shù)，也繼承了西門子公司的全集成自動(dòng)化產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)和無(wú)縫連接的特點(diǎn)。

     作為SIMATIC全集成自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，WinCC確保與SIMATIC S5，S7和505系列的PLC連接的方便和迅速的高效；WinCC與Step 7 編程軟件的緊密結(jié)合縮短了項(xiàng)目開發(fā)的周期。此外，WinCC還有對(duì)SIMATIC PLC進(jìn)行系統(tǒng)診斷的功能，給硬件的維護(hù)提供了方便。

4.2 主要組態(tài)畫面及操作

4.2.1 主畫面及操作

主畫面如圖11中間為該工段的工藝流程簡(jiǎn)圖，是系統(tǒng)的主要操作區(qū)。在正常工作的時(shí)候操作員就是通過(guò)該區(qū)域來(lái)監(jiān)視和控制車間的運(yùn)行情況。畫面中的皮帶機(jī)以及石灰乳槽的攪拌器都會(huì)有動(dòng)畫顯示其運(yùn)行情況，如果石灰乳槽的攪拌器運(yùn)行畫面上的攪拌器就會(huì)閃爍。另外，皮帶機(jī)、犁式電動(dòng)卸料機(jī)、化灰機(jī)、污水泵、除塵下料電機(jī)等都是可操作部件。這些可操作部件的文字標(biāo)簽底色代表了它們的運(yùn)行狀態(tài)，黃色代表停止，綠色代表運(yùn)行。單擊其文字標(biāo)簽會(huì)彈出相應(yīng)的可移動(dòng)操作窗口，用戶可以通過(guò)該操作窗口對(duì)相應(yīng)的部件進(jìn)行操作。

左鍵單擊各被控設(shè)備文字，彈出該工段所有被控設(shè)備的控制界面，如下圖12所示：

下面具體介紹對(duì)某個(gè)設(shè)備的操作。例如單擊“17#皮帶”文字會(huì)彈出如下操作窗口，如圖13：

. 狀態(tài)欄：顯示窗口名稱及該窗口是否被中，選中該窗口后顯示深藍(lán)底色，否則為灰色。單擊狀態(tài)欄右邊的“×”可以將該操作窗關(guān)閉。

. 自動(dòng)/分散狀態(tài)顯示：顯示17#皮帶的操作狀態(tài)，其狀態(tài)與機(jī)旁控制箱狀態(tài)一致，不可操作。“分散”表示近程手動(dòng)控制、“自動(dòng)”表示遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。

. 工作狀態(tài)顯示：顯示17#皮帶的工作狀態(tài)，紅色代表停止，綠色代表運(yùn)行。

. 操作按鈕：在機(jī)旁控制箱打到“自動(dòng)”狀態(tài)的條件下，通過(guò)這三個(gè)操作按鈕可以控制皮帶的工作狀態(tài)。在控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)為“分散”時(shí)，三個(gè)按鈕的字體顏色均為暗色，按鈕處于不可操作狀態(tài)。如果控制箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)從“分散”打到“自動(dòng)”，“預(yù)報(bào)”按鈕的字體顏色將由暗色轉(zhuǎn)為黑色，按鈕進(jìn)入可操作狀態(tài)，這是只要用鼠標(biāo)左鍵單擊“預(yù)報(bào)”按鈕，皮帶旁的電鈴就會(huì)響起，同時(shí)“啟動(dòng)”和“停止”按鈕都會(huì)進(jìn)入可操作狀態(tài)。單擊“啟動(dòng)”按鈕，皮帶就會(huì)啟動(dòng)，同時(shí)電鈴?fù)Ｖ?。只有在按?ldquo;預(yù)報(bào)”按鈕得條件下，“啟動(dòng)”按鈕才可操作。如果電鈴已響起或皮帶已經(jīng)啟動(dòng)，單擊“停止”按鈕可以停止電鈴或皮帶。

除了這些開關(guān)部件畫面上還有一些需要觀測(cè)或控制的模擬量：熱水槽的液位、石灰乳槽的液位、石灰倉(cāng)的物位和流入化灰機(jī)的熱水的流量。熱水曹、石灰乳槽和石灰倉(cāng)的液位或物位都有直觀的棒圖顯示和精確的數(shù)值顯示，如下圖14所示：

  流入1#化灰機(jī)和2#化灰機(jī)的熱水的流量是該工段中兩個(gè)可控制的模擬量。調(diào)節(jié)相應(yīng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的滾動(dòng)條可以控制流量的大小，在實(shí)際操作的過(guò)程中可以結(jié)合畫面上的流量顯示及閥門開度顯示調(diào)節(jié)流量的大小，如圖15。

　  車間畫面的最下方是一排控制按鈕。單擊其中的任何一個(gè)都會(huì)彈出相應(yīng)的操作窗口，內(nèi)容與17#皮帶機(jī)操作窗口中的內(nèi)容類似，這里不再贅述。

4.2.2模擬量趨勢(shì)畫面

在主畫面的上方點(diǎn)擊“報(bào)表及趨勢(shì)顯示”按鈕畫面會(huì)切換到模擬量趨勢(shì)圖（圖17）。模擬量的趨勢(shì)主要包括實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史紀(jì)錄兩種,它是以趨勢(shì)圖的形式實(shí)時(shí)顯示被測(cè)模擬量數(shù)值的歸檔。模擬量數(shù)據(jù)每500毫秒歸檔一次，歸檔數(shù)目為一千條，歸檔數(shù)滿則新歸檔值的覆蓋最早的歸檔值。

畫面中共有5個(gè)模擬量趨勢(shì)窗口，分別顯示的對(duì)9個(gè)模擬量的歸檔數(shù)據(jù)。每個(gè)模擬量趨勢(shì)窗口的最上方是狀態(tài)欄，上面顯示曲線的名稱。在被選中的情況下?tīng)顟B(tài)欄的底色為深藍(lán)色、否則為灰色。狀態(tài)欄的下面是工具欄。

具欄圖標(biāo)功能介紹：

1.功能介紹

點(diǎn)擊圖標(biāo)后，顯示垂直線標(biāo)尺。在趨勢(shì)窗口下面，除了歸檔和變量名稱外，還顯示測(cè)量值的X和Y坐標(biāo)，X坐標(biāo)是時(shí)間坐標(biāo)，Y坐標(biāo)是測(cè)量值坐標(biāo)，按住鼠標(biāo)左鍵的同時(shí)，把鼠標(biāo)指針指向標(biāo)尺并把指針移到期望的位置，可以確定它的測(cè)量值。

2.趨勢(shì)前進(jìn)和后退

圖標(biāo)是選擇當(dāng)前趨勢(shì)的后一個(gè)趨勢(shì)，不管是在趨勢(shì)圖表還是歷史紀(jì)錄圖表，都會(huì)將第一條圖表作為當(dāng)前圖表，該圖表不能被隱藏，操作圖標(biāo)后，將使實(shí)時(shí)趨勢(shì)（歷史紀(jì)錄）圖表中各條曲線循環(huán)左移，當(dāng)前圖表成為最后一條，第二條則變成第一條，依次類推。 相反，點(diǎn)擊之后，將使時(shí)實(shí)趨勢(shì)（歷史紀(jì)錄）圖表中的各條曲線循環(huán)右移，最后一條變?yōu)榈谝粭l，第一條變?yōu)榈诙l。

3.

該按鈕操作對(duì)應(yīng)于組態(tài)系統(tǒng)中的再現(xiàn)趨勢(shì)控件的屬性，通過(guò)點(diǎn)擊此按鈕，可以打開作態(tài)對(duì)話框。

4．顯示和停止趨勢(shì)圖

點(diǎn)擊圖標(biāo)，開始顯示趨勢(shì)，在趨勢(shì)窗口中可以看到曲線不斷的變化，當(dāng)點(diǎn)擊 時(shí)，停止顯示趨勢(shì)，這時(shí)采樣繼續(xù)進(jìn)行，數(shù)據(jù)保存在剪貼板上，當(dāng)再次點(diǎn)擊時(shí)，自動(dòng)將剪貼板上的數(shù)據(jù)填補(bǔ)到趨勢(shì)曲線中去，保證趨勢(shì)圖的完整。工具欄的下面是趨勢(shì)坐標(biāo)圖，顯示10分鐘內(nèi)的模擬量趨勢(shì)。

4.2.3報(bào)警畫面

在石灰消化工段主畫面的上方點(diǎn)擊“報(bào)警記錄”按鈕畫面會(huì)切換到如圖4.9所示的報(bào)警記錄畫面。報(bào)警記錄是用來(lái)顯示發(fā)生報(bào)警的數(shù)據(jù)及相應(yīng)描述的畫面，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝中所有的模擬量和數(shù)字量的報(bào)警信息的歸檔。本系統(tǒng)能對(duì)一個(gè)月時(shí)間內(nèi)發(fā)生的報(bào)警進(jìn)行歸檔，超出一個(gè)月后新產(chǎn)生的報(bào)警歸檔會(huì)覆蓋最早產(chǎn)生的歸檔。也可以把報(bào)警信息存在硬盤的相應(yīng)位置，以備查看歷史報(bào)警信息的需要。進(jìn)入報(bào)警畫面后，點(diǎn)擊即可自動(dòng)切換到當(dāng)前報(bào)警發(fā)生的畫面。

報(bào)警畫面上反映了何種設(shè)備發(fā)生了故障，并能給出發(fā)生故障的時(shí)間，以及故障持續(xù)的時(shí)間，并能給出有效的提示，比如當(dāng)有報(bào)警信息時(shí)字體為紅色當(dāng)報(bào)警排除時(shí)字體為綠色。

   在報(bào)警畫面的工具欄上共有18個(gè)按鈕，其中以前三個(gè)按鈕最為重要。打開報(bào)警畫面時(shí)顯示的是當(dāng)前的報(bào)警信息，若要查閱最近一周的報(bào)警信息則要左單擊第二個(gè)按鈕，若要查看最近一個(gè)月的報(bào)警信息則要左單擊第三個(gè)按鈕，報(bào)警畫面最多可顯示1000條報(bào)警信息，若超過(guò)1000條，最新的報(bào)警信息將覆蓋最前面的報(bào)警信息。

4.2.4報(bào)表系統(tǒng)

      WinCC上組態(tài)的報(bào)表系統(tǒng)用于工段統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量，統(tǒng)計(jì)設(shè)備安全運(yùn)行的時(shí)間等。其格式靈活多樣，既有系統(tǒng)提供的格式也有用戶自定義的格式。

      報(bào)表系統(tǒng)的組態(tài)在報(bào)表編輯器中實(shí)現(xiàn)，組態(tài)完一個(gè)報(bào)表系統(tǒng)后，要進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。比如打印機(jī)的設(shè)置，包括設(shè)置打印的時(shí)間，打印機(jī)使用的紙張?jiān)O(shè)置，以及打印規(guī)格。

      相應(yīng)的設(shè)置完畢后，還必須在計(jì)算機(jī)選項(xiàng)“運(yùn)行系統(tǒng)”中選擇報(bào)表系統(tǒng)，因?yàn)閃inCC在默認(rèn)條件下并沒(méi)有加載打印報(bào)表功能。當(dāng)完成上述操作后，下一次啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)將加載打印報(bào)表功能，這時(shí)只要連接上打印機(jī)，系統(tǒng)就會(huì)按照預(yù)先的設(shè)置完成打印作業(yè)。

4.2.5 設(shè)備控制和狀態(tài)顯示

將所有的標(biāo)簽做好以后，還要將所有的標(biāo)簽和畫面聯(lián)系在一起，這樣才能在畫面上顯示出來(lái)。在“圖形編輯器”中打開畫面，模擬量數(shù)據(jù)一般都是在輸入輸出域或棒圖上顯示，設(shè)備狀態(tài)是靠顏色變化顯示，設(shè)備的控制分為自動(dòng)控制和上位機(jī)手動(dòng)控制，上位機(jī)的手動(dòng)控制可以在計(jì)算機(jī)上利用按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1. 模擬量顯示

模擬量的數(shù)據(jù)是通過(guò)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線傳送到計(jì)算機(jī)，在輸入輸出域的屬性中，選擇輸入輸出值作一個(gè)變量連接，選擇對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽作為變量，將域類型設(shè)置為輸出，連接完成以后就可以從PLC讀取數(shù)據(jù)，下圖18是溶解氧讀取的輸入輸出域?qū)傩浴?/p>

1. 數(shù)字量讀取

數(shù)字量的讀取和模擬量數(shù)據(jù)的讀取類似，一般數(shù)字量都是設(shè)備的狀態(tài)，在畫面中插入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象，例如：一般插入一個(gè)圓，設(shè)置這個(gè)圓的屬性，用顏色改變來(lái)顯示設(shè)備狀態(tài)，利用動(dòng)態(tài)對(duì)話框?qū)⑾鄳?yīng)的標(biāo)簽和顏色連接起來(lái)，

2. 數(shù)字量輸出

設(shè)備的遠(yuǎn)程手動(dòng)控制也是靠標(biāo)簽連接按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在按鈕的屬性中選擇“事件”中的“釋放鼠標(biāo)左鍵”，對(duì)其中的C動(dòng)作如下進(jìn)行編譯，來(lái)進(jìn)行設(shè)備的啟、停控制。

#include "apdefap.h"

void OnLButtonUp(char* lpszPictureName, char* lpszObjectName, char* lpszPropertyName, UINT nFlags, int x, int y)

{SetTagBit("1#qianshuibengstart",1); 

SetTagBit("1#qianshuibengstop",0);

END

}

第五章  結(jié)束語(yǔ)

本課題所研究的系統(tǒng)是一個(gè)涉及面較廣，較為完整的測(cè)控系統(tǒng)，綜合運(yùn)用了通信、PLC、計(jì)算機(jī)、智能檢測(cè)及自動(dòng)化等現(xiàn)代化信息技術(shù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行重要設(shè)備信息（如流量，溫度）檢測(cè)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等，實(shí)現(xiàn)工廠設(shè)備管理的數(shù)字信息化和監(jiān)控自動(dòng)化，解決了對(duì)工廠各被控設(shè)備實(shí)施有效監(jiān)控的問(wèn)題。通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)，對(duì)控制系統(tǒng)的組成和控制算法的實(shí)現(xiàn)有了更深一步的了解和研究。對(duì)于本專業(yè)的知識(shí)有了更為全面的了解和認(rèn)識(shí)。在信息技術(shù)日益發(fā)展的21世紀(jì)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)正向簡(jiǎn)單可靠，性價(jià)比高的方向發(fā)展，并與網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用關(guān)系更加密切。相信功能更強(qiáng)大，監(jiān)控更可靠，性價(jià)比更高的控制系統(tǒng)在不久的將來(lái)一定會(huì)應(yīng)用到工控領(lǐng)域。