1、摘 要PROFIBUS現場總線技術是隨著數字信號系統的發展而產生的,它是世界上第一個開放式現場總線標準，其應用領域覆蓋了從機械加工、過程控制、電力、交通到樓宇自動化的各個領域。PROFIBUS-DP是一種經過優化的模塊，有比較高的數據傳輸率，適用于系統和外部設備之間的通信，遠程I/O系統尤為適合。它允許高速度周期性的小批量數據通信，適用于對時間要求比較高的自動化場合。本設計是應用西門子現場總線對電廠輸煤系統的改造， 電廠輸煤系統是火電廠電力生產的重要生產過程。火力發電廠輸煤系統的工藝設備布置具有高度分散性，鍋爐的單爐單磨燃煤的計量準確問題一直是影響電廠發電成本正平衡統計的頑癥，更是燃煤發熱量和

2、鍋爐燃燒效率統計計算尚無法解決的棘手問題。而現場總線技術對于高度分散性、電磁干擾大的設備有其獨特的優勢，因而輸煤系統可以采用將DCS 遠程I/0 總線模式與智能通訊模塊總線模式相結合的控制方式，技術先進，提高了輸煤系統控制水平。本設計分兩步對該項目進行改造，先期進行輸煤控制系統的改造，而后進行輸煤和入爐煤軟測量的改造以期最終達到單爐瞬時燃料計量及動態生產成本核算的目的。關鍵詞 輸煤系統，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 錄摘 要IABSTRACTII1 緒論22 輸煤段工藝及控制要求32.1輸煤系統的組成32.2

9、輸煤段工藝簡介32.3輸煤控制方案42.3.1輸煤系統的特點42.3.2控制方案描述53 Profibus-DP協議63.1 Profibus-DP的基本功能63.2 Profibus-DP的通信原理83.3 電子設備數據文件(GSD)83.4 Profibus-DP的技術優勢94 系統的網絡結構104.1 SIMATIC PCS 7系統概述104.2 SIMASTIC PCS 7結構圖105 系統硬件及功能配置125.1系統硬件125.1.1 模塊的選擇135.1.2 程序設計135.2硬件組態145.2.1 通訊設置165.3 S7-300與S7-200的EM277之間的Profibus-

10、DP通訊186 上位機監控軟件的研究與設計256.1 WINCC組態軟件的功能和特點256.2 利用組態軟件WinCC設計系統監控界面25結 論36參考文獻37致 謝381 緒論 在電廠輸煤系統中，輸煤的特點是工藝線路很長、設備數量多、系統跨度大而且布置分散、設備多采用強電控制、燃料敞露運輸、電纜用的數量較大、運行的環境惡劣、電磁對設備干擾大、設備間工藝聯鎖關系比較復雜。隨著總線技術的發展，遵循現場總線通訊協議DCS 順序控制的系統顯示出越來越大的優勢。目前國內外現場總線技術的應用，可分為兩類，一種是DCS 遠程 I/O 通訊采用現場總線標準的協議技術的應用，國內工程已經有經驗；第二種是現場總

11、線技術標準的智能現場設備中植入具有控制器功能的控制模塊，并且以符合某種現場總線協議標準的通訊方式與DCS 相聯接的現場總線控制系統。在電廠輸煤系統中，輸煤系統的工藝設備的布置具高度分散性，而現場總線技術對于電磁干擾大、高度分散性的設備有其獨特的優勢，因此輸煤系統采用將DCS 遠程I/0 總線模式與智能通訊模塊總線模式相結合的控制方式，技術比較先進，進一步提高了輸煤系統控制水平。2 輸煤段工藝及控制要求2.1輸煤系統的組成 各工藝段所包含的設備由輸煤皮帶機、葉輪給煤機、往復式給煤機、碎煤機，滾軸篩帶式除鐵器、圓盤除鐵器、精細除鐵器、犁煤器、切換擋板拉繩開關和跑偏開關等組成，其他如撕裂打滑、堵煤等

12、保護開關均不進本控制系統。輸煤工藝流程的主要特點是流程距離長，分布點比較廣，設備的控制網路比較單現場環境粉塵很大，依據電力企業輸煤運行規程技術標準，輸煤系統控制必須設有就地控制、集中控制和程序控制三級控制制手段，同時輸煤系統啟停或緊急故障時必須遵循啟動時按逆煤流順序逐一啟動設備，停止給煤時按正煤流順序逐一停止設備的原則進行控制操作，其工藝流程如圖2.1所示；圖2.1 輸煤工藝流程圖2.2輸煤段工藝簡介電廠的輸煤工藝系統先后由一二期工程構成現在的輸煤系統，兩個系統之間既獨立又有相互交叉的工藝連接同時要為六臺發電機組供煤。雖然一二期僅涉及煤場至人爐煤斗之間的輸煤控制系統設備改造但為了安全可靠地實現

13、改造又不影響所有機組的正常運行，因此將該項目分兩步進行。第一步先將輸煤控制系統改造，而后再將入爐煤計量部分改造。下面介紹第一部分的內容，其工藝流程如圖2.2所示圖2.2 生產過程的工藝流程圖 從輸煤工藝聯鎖流程圖分析得知，在控制系統程序組態時應嚴格按照該流程進行沒計及組態，以確保與設備和人身安全有關的控制程序的編程，亦須在遵循系統聯鎖的原則下靈活組臺。2.3輸煤控制方案2.3.1輸煤系統的特點輸煤系統是由卸煤、上煤、貯煤和配煤系統組成的。卸煤系統是由汽車衡、翻車機或入廠煤采樣裝置等組成的，其設備控制方式是由制造的廠方設計并成套供貨。上煤系統由除塵器、碎煤機、除鐵器、帶式輸送機、三通擋板、葉輪給

14、煤機、堵煤振打電機、振動器、電子皮帶秤等組成，并且具有皮帶跑偏、煤流堵塞、打滑、縱向撕裂、事故拉繩開關和振打料流信號等保護設備，按上煤的流程實現預啟、啟動、停機、聯鎖停機的功能；貯煤系統是由斗輪堆取料機、煤場等組成，系統通過以自身配套的系統控制，與輸煤程控系統實現了信息交換和聯鎖；配煤系統主要由犁式卸料器、煤倉間配煤皮帶、筒倉、煤倉超聲波料位計等組成，配煤流程可實現順序配煤、能自動跳過滿倉、低料位優先配煤、超高料位倉、高料位倉及檢修倉功能。系統運行要求是按順煤流方向是正常順序停機、按逆煤流方向是正常順序啟動，而事故跳閘時是從設備故障點及其上游的設備瞬時停機，而且故障點下游設備保持原來的工作狀態

15、不變。2.3.2控制方案描述根據現場的實際狀況和輸煤工藝控制的技術規范要求輸煤系統的輸煤棧橋狹長，在一側布置有電纜橋架，該橋架敷設6000V AC動力電纜還要敷設控制和通信電纜，因此，電纜周圍的共模和差模干擾信號必然要影響控制系統的通信質量，甚至于使得控制系統不能正常工作。為此選用Profibus-DP現場總線來組成網絡。用光電交換機OLM來完成與主控制器之間的信號交換因為采用了光纖傳輸通信可將電磁場對通信沒備的干擾影響降至最低程度，真正達到阻斷干擾的目的。以主控制器S7-315-2DP作為主站，通過以太網變換機ESM連接到安裝有以太網 C P-1613的工控機上。每臺HIM系統界面選用WIN

16、 CC V5.2版本。系統拓撲如圖2.3所示。 圖2.3 輸煤系統網絡拓撲圖3 Profibus-DP協議3.1 Profibus-DP的基本功能1 功能DP主站和DP從站間的循環用戶數據傳送。各DP從站的動態激活和撤銷。強大的診斷功能，三級診斷信息。輸入或輸出的同步。通過總線為DP從站賦予地址。通過總線對DP主站進行配置。每個DP從站最大為246字節的輸入和輸出數據。2 傳輸技術RS485雙絞線雙線電纜或光纜。波特率9.6kbps-12Mbps。3 總線存取各主站間令牌傳送，主站與從站間數據傳送。支持單主或多主系統。主一從設備，總線上最多站點數為126。4 設備類型一類DP主站（DPMI）：

17、中央可編程控制器，如PLC,PC等。二類DP主站（DPM2）：可編程、可組態、可診斷的設備。DP從站：帶二進制或模擬輸入輸出的驅動器、閥門等。DP主站的主要任務： 啟動時初始化主站系統，通過讀取診斷數據檢查DP從站是否準備就緒，檢查其它主站是否組態、配置了該從站，然后進行從站配置； 檢查從站組態是否與主站組態一致，一致則開始循環數據傳輸，否則，讀取診斷信息，并報告錯誤信息；與DP從站進行循環數據傳輸；對DP從站的監側： 采集診斷信息：處理控制請求，包括輸入輸出同步控制，DP從站起停控制等： 讀取共享輸入輸出數據；當DP主站停止或故障時，系統進入安全狀態。DP從站的主要任務有：接收來自主站的信息

18、，包括組態參數、配置參數等； 提供過程數據；提供診斷數據；提供輸入輸出數據等。Profibus-DP允許構成單主站或多主站系統，典型的DP配置是單主站結構如圖3.1所示，在單主站系統中，在總線系統操作階段，只有一個活動主站，從站被主站按輪循環表一次訪問。單主站系統可獲得最短的總體循環時間。多主站配置中，總線上的主站與各自的從站構成相互獨立的子系統，如圖3.2所示。任何一個主站均可讀取DP從站的輸入輸出映像，但只有一個主站可對DP從站寫入輸出數據，多主站系統的循環時間要比單主站系統長。5 運行模式運行：輸入和輸出數據的循環傳送。第一類DP主站由DP從站讀取輸入信息并向DP從站寫入輸出信息。清除：

19、第一類DP主站讀取DP從站的輸入信息并使輸出信息保持為故障-安全狀態；停止：只能進行主一主數據傳送，第一類DP主站和DP從站之間沒有數據傳送。6 通信點對點（用戶數據傳送）或廣播（控制指令）循環主一從用戶數據傳送和非循環主一主數據傳送7 同步控制指令允許輸入和輸出同步同步模式：輸出同步鎖定模式：輸入同步圖 3.1 單主站系統圖 3.2 多主站系統本設計采用單主站系統，選用西門子S7-300系列作為主站，將監測信號傳輸給Profibus-dp，再由Profibus-dp將信號傳輸給監控室，輸煤系統鍋爐中煤量的的多少由Wincc顯示，根據煤量的多少相應的控制傳輸皮帶的啟停。3.2 Profibus

20、-DP的通信原理主站和DP從站之間的數據傳送分三個階段：參數設定、組態、數據交換。在參數設定階段，每個從站將自己的實際組態數據與從主站接收到的組態數據進行比較。只有當實際數據與所需的組態數據相匹配時，DP從站才進入用戶數據傳輸階段。因此，設備類型、數據格式、長度以及輸入輸出數量必須與實際組態一致。在實際系統中，要使主站節點和各從站之間能夠實現正確的網絡通信，必須對網絡進行配置，規定主站與從站的關系，確定哪些從站被納入信息交換周期，然后將網絡配置信息下載到Profibus-DP主站中去。 Profibus設備具有不同的性能特征（現有功能的不同或可能的總線參數的不同），這些參數對每種設備

21、類型和每個生產廠來說均各有差別。要使PROFIBUS能夠實現簡單的即插即用配置，需要將這些特性在設備數據庫（GSD）中具體說明。GSD文件由生產廠商分別針對每一種設備類型準備并以設備數據庫清單的形式提供給用戶。這種文件格式便于讀出任何一種Profibus-DP設備的設備配置信息，在組態總線系統時自動使用這些信息；系統自動地對與整個系統有關的數據輸入誤差和前后一致性進行檢查核對。3.3 電子設備數據文件(GSD)為了將不同廠家生產的Profibus產品集成在一起，生產廠家必須以GSD文件(電子設備數據庫文件)方式將這些品的功能參數(如I/O點數、診斷信息、波特率、時間監視等)。標準的GSD數據將

22、通信擴大到操作員控制級。使用根據GSD所作的組態工具可將不同廠商生產的設備集成在同一總線系統中。GSD文件可分為三個部分：1 總規范：包括了生產廠商和設備名稱、硬件和軟件版本、波特率、監視時間間隔、總線插頭指定信號。2 與DP有關的規范：包括適用于主站的各項參數，如允許從站個數、上裝/下裝能力。3 與DP從站有關的規范：包括了與從站有關的一切規范，如輸入/輸出通道數、類型、診斷數據等。3.4 Profibus-DP的技術優勢1 總線存取協議Profibus的三種協議DP,PA和FMS采用一致的總線存取協議，數據鏈路層采用混合介質存取方式，包括主站之間的令牌傳遞方式和主站與從站之間的主從方式。得

23、到令牌的主站可在一定時間內執行本站的工作，保證了每個主站在一個確切規定的時間內得到總線存取權，避免沖突。較其它一些總線標準采用沖突碰撞檢測的方式來避免沖突，PROFIBUS的總線存取協議能保證較快的傳輸速度。2 靈活的配置根據具體對象的不同，可以靈活的選擇不同的系統配置，如單主站系統、多主站系統或者采用PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS相結合的混合系統，來實現復雜系統的高速數據傳輸，它們可在同一根電纜上同時運行。3 本質安全目前，就世界范圍內被普遍接受的電氣設備防爆技術有：隔爆、增安,本質安全、正壓和封澆等。對于自動化儀表，最理想的保護技術是以抑制電火花和熱效應能量為防爆手段的本

24、質安全技術。4 系統的網絡結構4.1 SIMATIC PCS 7系統概述 SIMATIC PCS 7是具有卓越系統特性與可升級結構的通用的過程控制系統，它將靈活的模塊化冗余技術和通訊和組態等強大的性能、統一的數據管理組合在一起，是以高效、經濟的方式組建和運行控制技術工廠的理想基礎。SIMATIC PCS 7還具有常規的過程控制系統所不具備的優點。具有靈活的系統結構，可以隨時的根據要求通過無縫集成附加功能方式擴展控制技術的功能，如可用于批次過程資產管理、物料傳送控制、安全應用、自動化、MES任務或過程數據分析/管理。 西門子PCS 7系統是完全無縫集成的自動化的解決方案。可以應用于所有的工業領域

25、,包括制造工業，過程工業，混合工業以及工業所涉及的所有制造與過程自動化產品。作為先進的過程控制系統，SIMATIC PCS7 形成了具有典型過程組態特征的全集成系統。SIMATIC PCS 7-西門子過程控制系統的特點 ：（1）先進的分布式客戶機/服務器架構（2）基于標準的SIMATIC軟件和硬件組件（3）可伸縮性強，從小型實驗室系統，到具有高達60000個過程對象的大型工廠（4）可用于所有工業領域：過程、制造以及混合工業（5）可用于連續和批處理應用（6）基于IEC 61131 的集中式，工廠范圍內的工程系統（7）強大的HMI系統，帶有集成的基于SQL服務器的歸檔系統（8）符合ISA S 88

26、.01 和FDA 21 CFR Part 11規范的模塊化批處理系統SIMATIC BATCH（9）通過SIMATIC IT架構實現 MES/ERP層級的接口(10)通過現場總線PROFIBUS，現場設備和驅動系統均可很靈活和容易的集成（11）在同一個可編程控制器中可以混合運行標準和故障安全相結合的形式，高可用性和故障安全相結合的形式，可在所有層級實現冗余，提高可用性42 SIMASTIC PCS 7結構圖 SIMASTIC PCS 7的內部的通信是采用SIMATIC BET網絡部件，基于全球的標準，采用開放式通信理念，可保證工廠中的所有層級與位置的可靠數據傳輸。所有的SIMATIC NET產

27、品都是專為工業應用所開發的，適合用于所有工廠與工業領域。網絡部件可以滿足最高的應用要求。特別的是容易遭受外部條件影響的應用領域，例如：有爆炸危險的場合；具有較高污染或機械振動的場合；電磁場干擾；腐蝕性液體和氣體。SIMASTIC NET 總線是實現所有系統部件之間的無故障通信和統一：自動化系統、I/O和現場部件；工程站和操作員站。SIMASTIC NET 系統是一個典型的工廠自動化系統，具有三級網絡結構:現場設備層網絡，單元層網絡及管理層網絡，如圖4.1所示： 圖4.1 SIMASTIC NET 結構圖5 系統硬件及功能配置5.1系統硬件 本次設計采用了SIMATIC S7-300。它是一種通

28、用型的PLC，能適合自動化工程中的各種應用場合，尤其是在生產制造工程中的應用。模塊化、無風扇結構、易于實現分布式的配置以及易于掌握等特點，使得S7-300在工業領域中實施各種控制任務時，成為一種既經濟又切合實際的解決方案。操作站一個，設在輸煤綜合樓控制室。采用了S7300系列的CPU315-2DP一個冗余配置，實現控制任務。由于輸煤系統設備的分散性，還在煤倉間設置了一個遠程站，采用西門子EM277遠程I/O系統，通過冗余的PROFIBUS現場總線與主控制站連接。編程采用了STEP 7軟件。這套軟件不僅是一個簡單的程序編寫軟件，還集成硬件組態、網絡設置、系統調試、項目管理等各種功能，使項目的實施

29、更加方便。如圖5.1所示圖5.1 系統配置圖5.1.1 模塊的選擇 要為了實現通訊，要使用PC機來編程，通過PROFIBUS電纜實現與S7-300的通訊。要選擇一個型號為CPU315-2DP的CPU模塊，一根PORIFBUS電纜，一個電源模塊，和一個輸入輸出模塊。如圖4-2所示圖5.2 PLC模塊5.1.2 程序設計當按下啟動按鈕時，上煤機將通過皮帶機1#給1號配煤倉進行上煤并延時（上煤時間可在WinCC中設置）。延時到或1號配煤倉裝滿，上煤機將對2號配煤倉進行上煤并延時（可在WinCC中設置），同時1號配煤倉開始進行配煤。延時到或2號配煤倉裝滿，上煤機將對3號配煤倉進行上煤并延時（可在Win

30、CC中設置）。同時2號配煤倉開始配煤。延時到或3號配煤倉裝滿，上煤機又將對1號配煤倉進行上煤，同時3號配煤倉開始配煤。如此循環上煤。煤倉的滿與否是通過設置在配煤倉的稱重傳感器控制，也相當于一個限位開關，煤倉上滿或達到足夠的重量后，稱重傳感器將發出信號。上煤機將自動給下一個配煤倉上煤。程序流程設計如圖4-3所示 圖5.3 程序流程5.2硬件組態SETP7可對自動項目中的硬件進行組態和參數設置。可以對PLC機架上的硬件進行配置，設置硬件模塊的參數，比如CPU參數和分布式I/O等參數的設置。打開STEP7編程軟件,打開SIMATIC管理器，會彈出一個如圖2-1所示.點擊“Next”按鈕彈出下一個對話

31、框，選中CPU315-2DP型號的芯片，設置MPI地址，也可在新建欄中點擊“新建”。設置好后單擊“Next”按鈕進入下一個對話框，再點擊“Next”按鈕進入下一個對話框如圖2-2所示。在Project name欄中輸入名字“電廠輸煤控制系統”點擊“Finish”按鈕完成。圖5.5 創建項目圖5.6 創建項目 項目創建后出現如圖2-3所示的項目界面，在界面右邊雙擊“Har dware”出現如圖2.4所示，硬件組態界面。在硬件組態界面中選中UR槽口中4號槽，再在Profi欄找出SIMATIC 300/SM-300/AI-300中找出AI2×12Bit模塊。用同樣的方法在5、6、7號槽組態

32、上添加對應的AO2×12Bit、DI16×DC24V、DO8×Relay模塊。圖5.7 項目界面圖5.8 硬件組態界面 通訊設置SETP7編程軟件要用于組態通訊網絡連接，要對網絡連接的參數設置，還要對網絡上每個通訊設備的參數進行設置。在通訊設置過程中，單擊如圖2-5所示。在項目界面里的“電廠輸煤控制系統”右邊會出現兩個圖標，雙擊第二個圖標彈出對話框。在設置通訊參數時，在Subnet欄中可以一般選擇系統默認值，也可以在Subnet欄中點擊“New”按鈕彈出通訊參數設定對話框如圖2-6所示。在通訊參數設定對話框中選擇所需要的通訊參數，點擊“OK”完成通訊組態。站地址圖

33、5.9 通訊設置界面通信速率圖5.10 訊參數設定對話框5.3 S7-300與S7-200的EM277之間的Profibus-DP通訊1 通信網絡組態與參數設置網絡配置本設計把帶集成DP口的S7-300 CPU 315-2DP為DP主站，以S7-200 CPU 226+EM277接口模塊作為DP從站，構成一個單主從系統，其中采用帶CP5613A2的PC作為編程和監控機。系統網絡結構如圖所示：圖5.11 網絡配置2 硬件和軟件要求 硬件DP主站：CPU 315-2DPDP從站：CPU 226DP從站接口模塊：EM277主站編程接口：MPI網卡CP5613A2或PC適配器從站編程接口：PC/PPI

34、編程/通訊電纜Profibus總線連接器及電纜 軟件主站編程軟件：STEP7 5.4從站編程軟件：STEP7 Micro WIN 4.03 網絡組態與參數設置 S7-300與S7-200通過EM277進行Profibus-DP通訊，需要在STEP7中進行S7-300站組態，在S7-200系統中不需要對通訊進行組態和編程，只需要將要進行通訊的數據整理存放在V存儲區與S7-300的組態EM277從站時的硬件I/O地址相對應就可以了。 組態主站在STEP75.4中新建一個S7項目，依次插入機架、電源和CPU 315C-2DP，配置Profibus-DP網絡，將主站DP地址設置為2，模擬量輸入/輸出地

35、址取系統默認值IB336IB351和QB336QB351。 配置從站打開主站硬件組態窗口，然后選中STEP7的硬件組態窗口中的菜單 Optionà Install new GSD，導入SIEM089D.GSD文件，安裝EM277從站配置文件，如下圖：圖5.12 SIEM089D.GSD文件的安裝在d盤study文件夾中找到EM277的GSD文件并進行安裝：圖5.13 SIEM089D.GSD文件安裝成功導入GSD文件后，在右側的設備選擇列表中找到EM277從站，PROFIBUS DPàAdditional Field DevicesàPLCàSIMATI

36、CàEM277,從站DP地址設置為8，并且根據通訊字節數，選擇一種通訊方式，本設計中選擇了8字節入/8字節出的方式。 圖5.14 EM277的配置設置完成后主-從通信接口的對應關系如下：S7-300主站 S7-200從站PQB0PQB7-VB0VB7PIB8PIB15-VB8VB153 軟件編程主站側通訊程序的任務是實現對外設輸入/輸出區（PQ/PI區）的讀寫。對于按字節單元或子單元傳送的數據，可簡單地采用裝載、傳送指令完成。對于3個字節或4個以上字節的連續性數據（一致性數據），需在OB1中調用系統功能SFC14、SFC15來完成。本設計采用連續性數據傳送，其中，SFC14讀取存放在

37、輸入借口區的數據包，解包后存放到指定的數據區。而SFC15將存放在指定數據區中的數據打包，并經由通訊接口區發送出去。程序如下：網絡1：網絡2：組態完系統的硬件配置后，將硬件信息下載到S7-300的PLC當中。S7-300的硬件下載完成后，PLC200與PC通訊正常，如圖4.19。打開STEP7中的變量表和STEP7 MicroWin32的狀態表進行監控，它們的數據交換結果如圖4.20和圖4.21。圖5.15 PC與PLC-200通訊成功圖5.16 STEP7中的變量表中數據交換結果圖5.17 STEP7 MicroWin32的狀態表中數據交換結果 6 上位機監控軟件的研究與設計6.1 WINC

38、C組態軟件的功能和特點1 SIMATIC WINCC應用廣泛，成績斐然適用于所有工業和技術領域的解決方案WinCC最引人注目之處還是其廣泛的應用范圍。獨立于工藝技術和行業的基本系統設計，模塊化的結構，以及靈活的擴展方式，使其不但可以用于機械工程中的單用戶應用，而且還可以用于復雜的多用戶解決方案，甚至是工業和樓宇技術中包含有幾個服務器和客戶機的分布式系統。WinCC集生產自動化和過程自動化于一體，實現了相互之間的整合，這在大量應用和各種工業領域的應用實例中業己證明，包括:·汽車工業·化工和制藥行業·印刷行業·能源供應和分配·貿易和服務行業

39、3;塑料和橡膠行業·機械和設備成套工程金屬加工業·食品、飲料和煙草行業·造紙和紙品加工·鋼鐵行業·運輸行業·水處理和污水凈化2 SIMATIC WinCC內置所有SCADA功能集成用戶管理使用WinCC用戶管理器，可以分配和控制組態和運行時的訪問權限。你還可作為系統管理員，隨時(包括在運行時)建立最多128個用戶組(每組最多包含128個單獨的用戶)，并為他們分配相應的訪問WiCnC功能的權限。報表和記錄系統WinCC有一個集成的記錄系統，可用它打印來自WiCnC或其它應用程序的數據。該系統還可打印運行時獲得的數據，這些數據的布局可以組

40、態。可使用不同的記錄類型:從消息序列一記錄、系統消息記錄和操作員記錄，直至用戶報表。3 SIMATICWinCC組態簡便、高效在自動化解決方案的壽命周期內，工程成本要占到總成本的50%以上。如要顯著地降低這種成本，就必須要有簡單和高效的組態工具，以及直觀、友好系統。WinCC再一次指明了這一道路。你日積月累的PC應用技能可以應用于你的工業過程,這就是SIMATIC WinCC隱藏的設計思想。其結果就是在面向對象的多語言工程與組態環境下，提供方便組態的用戶界面、工具提示以及范圍廣泛的在線幫助和應用實例。6.2 利用組態軟件WinCC設計系統監控界面1 單擊WinCC項目管理器工具欄上的按鈕，打開

41、“WinCC資源管理器”對話框，如圖6.1所示。選擇所需要的項目類型，并單擊“確定”按鈕，即打開“創建新項目”對話框，如6.2所示。圖6.1 WinCC資源管理器對話框創建的項目 圖6.2 創建項目2 WinCC與SIMATIC S7 PLC的通訊設置 在WinCC組態軟件里提供了一個名為SIMATIC S7 Protocol Suite的通訊驅動程序。可以通過該通訊驅動程序與SIMATIC S7 300 PLC進行通訊。在WinCC項目管理器的瀏覽窗口中，右擊“變量管理”。選擇“添加新的驅動程序”菜單，打開“添加新的驅動程序”對話框選擇SIMATIC S7 Protocol Suite.ch

42、n。如圖4-7所示圖6.2 驅動程序對話窗口 把通道單元建立后，要通過計算機上的PC5611通訊卡才能與PLC進行通訊。在硬件上要使用MPI電纜對WinCC和PLC進行連接。其分配表如表6.3所示表6.3 硬件分配表WinCC通道通訊網絡PLC類型CPU型號遠程設備通訊卡MPI電纜PROFIBUS電纜S7-300CPU315-2DPET200PC56113 WinCC通訊中站地址和插曹號的設置 在WinCC里，單擊“屬性”按鈕，打開“連接參數MPI”對話框。在“站地址”文本框中輸入地址為2，網絡段號為0，在“機架號”文本框中輸入CPU所在的機架號，在“插槽號”文本框中輸入2指定CPU所在插槽號

43、。如圖4-8所示4 組態變量 添加一個邏輯連接若要使用WinCC來訪問PLC的當前值，則在WinCC與PLC之間必須組態一個通訊連接。 添加一個通訊驅動程序，右擊瀏覽窗口中的“變量管理”，在快捷菜單中選擇“添加新的驅動程序”，如圖6.4所示圖6.4 MPI連接圖6.5 添加新的驅動程序在“添加新的驅動程序”對話框中，選擇一個驅動程序，例如SIMATIC S7 Protocol Suite.chn，并單擊“打開”按鈕，所選擇的驅動程序將顯示在變量管理的子目錄下。單擊所顯示的驅動程序前面的“+”，將顯示當前程序所有可用的通道單元。通道單元可用于建立與多個PLC的邏輯連接。邏輯連接表示與單個的、已定

44、義的PLC的接口。右擊MPI通道單元，在快捷菜單中選擇“新的驅動程序的連接”菜單項。在隨后打開的如圖6.6所示的“連接屬性”對話框中輸入NewConnection作為邏輯連接名，單機“確定”按鈕。圖6.6 建立邏輯變量建立內部變量 如果WinCC資源管理器“變量管理”節點還沒展開，可雙擊“變量管理”子目錄。 右擊“內部變量”圖表，在快捷菜單中選擇“新建變量”菜單項，如圖6.7所示。 圖6.7創建內部變量建立過程變量 在建立過程變量前，必須先安裝一個通訊驅動程序和建立一個邏輯連接。在前面已經建立了一個命名為PLC的邏輯變量 單擊“變量管理”/SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE/M

45、PI前面的“”，展開各自節點，右擊出現的NewConnection節點，在快捷菜單中選擇“新建變量”菜單項，如圖6.8所示。圖6.8建立一個過程變量在“變量屬性”對話框中給變量命名，并選擇數據類型。WinCC中的數據類型有別于PLC中使用的數據類型。如有需要可在“改變格式”列表選擇格式轉換。必須給過程變量分配一個在PLC中的對應地址，地址類型與通訊對象相關。單擊地址域旁邊的“選擇”按鈕，打開“地址屬性”對話框，如圖6.9所示。圖6.9 地址屬性對話框在過程變量的“地址屬性”對話框中，選擇數據列表框中過程變量所對應的 存儲區域。地址列表框和編輯框用于選擇詳細的地址信息。單擊“確定”按鈕，關閉“地

46、址屬性”對話框。單擊“確定”按鈕，“變量屬性”對話框。在畫面中要實現相匹配的變量，下面把變量的類型，參數的設置以及畫面中對象的功能以列表的形式出現，如表6.10所示表6.10 變量功能表名稱變量類型對應參數實現的功能啟動二進制變量E0.0啟動系統的運行停止二進制變量E0.1停止系統的運行急停二進制變量E0.2實現警急停車1#煤倉滿信號二進制變量E0.32#煤倉滿信號二進制變量E0.43#煤倉滿信號二進制變量E0.5煤倉開關二進制變量A0.0實現出煤Int T1無符號十六位數MW101#煤倉上煤實際時間Int T2無符號十六位數MW122#煤倉上煤實際時間Int T3無符號十六位數MW143#煤

47、倉上煤實際時間Int T4無符號十六位數MW161#煤倉上煤設定時間Int T5無符號十六位數MW182#煤倉上煤設定時間Int T6無符號十六位數MW203#煤倉上煤設定時間1#煤位置二進制變量M0.1實現監控畫面與時間同步2#煤位置二進制變量M0.2實現監控畫面與時間同步3#煤位置二進制變量M0.3實現監控畫面與時間同步5 建立過程畫面在對WinCC進行組態時，圖形系統用于創建在運行系統中顯示過程畫面。圖形編輯器是對圖形系統的組態軟件，是用與創建過程畫面的編輯器。右擊WinCC資源管理器的圖形編輯器，從快捷菜單中選擇“新建畫面”單項，將創建一個名為NewPdl0.pdl的畫面，并顯示在Wi

48、nCC資源管理器的右邊窗口中。右擊此文件，從快捷菜單中選擇“重命名畫面”菜單項，在隨后打開的對話框中輸入“主菜單pdl”。重復上述步驟創建第二個畫面命名為“上煤時間設定畫面.pdl”、第三個畫面命名為“配煤報警畫面.pdl”、第四個畫面命名為“煤量歸檔畫面.pdl” 雙擊建好的畫面名稱，可以打開圖形編輯器編輯畫面。6 主菜單畫面的編輯 打開主菜單畫面，在畫面中添加8個靜態文本、3個畫面切換按鈕、3個開關3個配煤倉、3根皮帶、2個電機、1個碎煤機和若干個煤塊。畫面中的對象和建立的變量對應連接，實現畫面的動作。如圖6.11所示圖6.11電廠輸煤系統主畫面7 上煤時間設定畫面的編輯電廠輸煤控制畫面，

49、在畫面中添加15個靜態文本、6個輸入/輸出和1個畫面切換按鈕，在畫面中所有對象和相關的變量進行連接，實現對時間的設定。如圖6.12所示。圖6.12上煤時間設定畫面8 配煤報警畫面的編輯在配煤報警畫面中添加1個靜態文本、1個輸入輸出、1個復選框、1個切換按鈕和1個報警控件。分別對輸入輸出、復選框、切換按鈕和在報警控件屬性里進行對變量的連接和組態。如圖6.14。9 煤量歸檔畫面的編輯打開煤量歸檔畫面，在畫面中添加1個靜態文本、1個WinCC在線趨勢控件、1個WinCC在線表格控件和1個按鈕。分別在WinCC在線趨勢控件的屬性對話框和WinCC在線表格控件的屬性對話框里進行參數的設定。如圖6.13所示。圖6.13 歸檔畫面如圖6.14 報警畫面結 論本次設計在老師的指導和自己的不懈努力和下完成了。在設計過程中，遇到的