S7_300控制系统中大量报警点的监控系统程序设计
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以 64 个 报 警 点 为 例 ：M120．0～M123．7，M124．0～M127．7， 存 储 在 寄 存 器 双 字 MD120 和 MD124 中 ， 在 FC100 里 调 用 自 定 义 报 警 功 能 块 FC103 后 ， 各 报 警 点 状 态 （ALN） 存 储 在 MD120，各 报 警 点 记 忆 位 （ALM）存 储 在 MD140，各 报 警 点 对 应 的确认位（ALA）对应 MD160。 PC 上位机监 控 画 面 通 过 总 线 与 PLC 通讯， 监控画面中历 史 报 警 数 据 记 录 来 自 MD140 中 的 数
对于大型化工反应过程，由于工艺过程复杂，反应釜众多， 报警点非常多，采用一般方法，监控系统程序设计中对大量报警 点的处理比冗繁。 采用模块化编程并结合 WinCC Flexible 中报 警区域功能，使报警监控程序设计更为简捷。 1 报警监控系统要求
某大型化工反应过程由 11 个反应釜（C201－C211）以 及 公 用能源工程等系统组成，由 7 个 S7－300 PLC 控 制 系 统 控 制 并 通过 PROFIBUS－DP 总线通讯。 各反应釜以及公用能源工程系 统中对压力、温度、流量、液位、pH 值、变频器、检测仪表 及 CPU 等 的 状 态 等 进 行 监 测 ，报 警 监 测 点 一 共 多 达 1184 个 ，要 求 PC 机报警监控系统对所有报警点集中显示， 并具有对各报警点记 录、存档、确认清除的功能。 2 报警监控系统设计 2．1 系统概述
图 4 报警信息设置 2．6 设计图形界面
利 用 WinCC Flexible 提 供 的 丰 富 的 绘 图 工 具 以 及 图 库 提 供的模型，可以使报警监控画面很好地模拟现场。 系统结合现场 工艺流程，主要设计了如下几个画面：报警信息主画面、各反应 罐工艺流程画面 （报警点标注在流程画面上的相应设备上）、报 警条件参数设置界面、数据备份存档画面、密码及权限设置界面 等。 监控系统运行时，当 PLC 程序中某个报警点满足条 件 输 出 时，报警信息就会显示在监控画面上并闪烁，此时如果在监控画 面 上 点 击 “确 认 ”键 （ACK），但 相 应 的 报 警 点 条 件 仍 满 足 ， 报 警 信 息停止闪烁并继续显示； 如果相应的现场工艺过程或仪表状态 恢复正常，报警条件不再满足，在点击“确认”键前，报警信息会 一直闪烁，点击“确认”后该报警信息消失。 3 结束语
图 1 报警监控系统总线连接示意图 2．2 设备定义与连接设置
PC 机 通 过 CP5611 卡 与 各 S7－300 PLC CPU315－2DP 通过 PROFIBUS－DP 方式连接， 通信波特率设置为 1．5Mbps。 在 Step7 V5．4 硬 件 组 态 中 设 置 各 PLC 的 DP 地 址 并 定 义 各 CPU 的 逻 辑 名 称 ，WinCC Flexible 软 件 中 在 “controllers”选 项 设置 与 各 PLC 的 连 接 。 “Driver”选 项 选 择 “SIMATIC S7－300 ／
Abstract Using a general method,it is usually cumbersome to design the alarm monitor program for large chemical process control system in which there are numerous alarm points．This paper introduces a method for alarm monitor program in S7－300 control system based on STEP7 V5．4 and WinCC Flexible． Keywords:numerous alarm points,PLC,WinCC Flexible,SIMATIC,PROFIBUS－DP
为了便于程序的复用，编程时采用模块化编程。 根据需要监 控的报警点及报警点的判断标准，分析各输入量、输出量之间逻 辑关系， 分配地址单元， 确定报警监控系统程序中各模块的功 能。 各 PLC 中报警监控系统主要功能块如下：FC100 为报警监 控程序主程序块，FC103 为自定义报警功能块， 在 FC100 中对 其 调 用 ，FC201～FC240 为 各 报 警 点 的 判 断 和 输 出 程 序 块 。 其 中 ，FC103 自 定 义 报 警 功 能 块 的 输 入 和 输 出 变 量 及 其 数 据 类 型 设置如下：in：ALN (new alarm)，type：DWORD；out：ALF(alarm flashing)，type：DWORD；in out：ALM (alarm memory)，type： DWORD，ALA（alarm acknowledge），type：DWORD；自定义报 警功能块 FC103 如图 2 所示。
本报警 监 控 系 统 以 PC 为 上 位 机 ，使 用 WinCC Flexible 人 机界面管理软件， 实现对反应过程中所有报警点的监控。 通过 PROFIBUS－DP 现场总线与各 S7－300 PLC 通 讯 ，实 现 上 位 机 WinCC Flexible 和下位机 PLC 之间的数据传输。 报警监控系统 总线连接示意图如图 1 所示。
在 WinCC Flexible 中 “Area pointers”选 项 中 添 加 报 警 确 认 “Alarm．Ack．OP” 数据区域和报警信息的显示 “Alarm Messages” 数 据 区 域 。 以 C201 反 应 釜 报 警 指 针 区 域 设 置 为 例 。 “Alarm Ack．OP”中设置 PLC 逻辑名称 ：C201＿SPS315，起始地 址为 MW160，字长 ：10 words；“Alarm Messages”中设置 PLC 逻辑名称：C201＿SPS315，起始地址为 MW140，字长：10 words。 “报警确认”寄存器字和“报警记忆”寄存器字的设置分别与下位 机 Step7 程序中各个报警点确认双字（ALA）和报警点记忆双字 （ALM）的地址一致。在 WinCC Flexible 软件中“Messages”中设 置各个报警点出现时对应的文字说明，便于查看及故障判断。 由 于寄存器双字 MD 包含 32 位报警点，高位在前，低位在后，所以 设置报警信息时注意各寄存器的每一位对应报警点的说明信息 的顺序。 报警信息设置如图 4 所示。 以前 16 行报警信息设置为 例： 从报警信息第一行 0001 至第 16 行信息 0016 对应设置为 AM009，AM010，AM011，AM012，AM013，AM014，AM015，AM016， AM001，AM002，AM003，AM004，AM005，AM006，AM007，AM008。 报 警 信 息 可 以 写 上 具 体 信 息 ， 比 如 ：AM001 PLC malfunction （I ／ O, Controller）， 当 在 监 控 画 面 显 示 报 警 信 息 “AM001 PLC malfunction （I ／ O，Controller）” 时 ， 表 示 对 应 的 报 警 记 忆 点 M140．0 状态为 1。 显示报警信息“AM009”时，表示对应的 报 警 记忆点 M141．0 状态为 1。 报警指针区域设置和报警信息显示设 置完毕后， 在监控主画面上添加 “Message View” 列表框，在 “Messages Classes”选择“Alarm Messages”即可。
2009，22（3）：17－18 ［2］薛 迎 成 ，何 坚 强． 工 业 控 制 机 及 组 态 控 制 技 术 ［M］． 北 京 ：电 力 出 版 社 ，
2007 ［3］刘 华 波 ，张 赟 宁．基 于 SIMATIC S7 的 高 级 编 程 ［M］．电 子 工 业 出 版
社 ，2007 ［收 稿 日 期 ：2010．4．1 ］
400 V6．0”，“communication peer” 选 项 设 置 所 连 PLC 的 DP 地址，PC 机 DP 地址设置为 29。 2．3 变量定义
变量的基本类型共有两类：内存变量、I ／ O 变量。I ／ O 变量是 指 可 与 外 部 数 据 采 集 设 备 （PLC、 仪 表 等 ） 或 其 它 应 用 程 序 （DDE、OPC 服务器等）。 内存变量是指那些不需要 和 其 它 应 用 程 序 交 换 数 据 ， 也 不 需 要 从 下 位 机 中 得 到 数 据 ， 只 在 WinCC Flexible 内需要的变量。 比如 WinCC Flexible 中设置登陆用名 及密码和权限的 Tag 所对应的变量， 这种 tag 名设置时只需设 置其 数据类型（bool，int，string），而不需要设置“controller”项 。 变量 tag 名的定义在“Tags”中进行，通过填写基本属性、报警配 置、记录配置、数据量程变换、功能五个属性页面上定义变量。 对 于 I ／ O 类型的变量，还需要在“基本属性”选项卡上指定变量所 连 接 的 设 备 （ 此 处 即 选 择 Step7 V5．4 硬 件 组 态 中 所 定 义 的 CPU 的 名 称 ），并 通 过 “寄 存 器 ”的 定 义 与 PLC 设 备 上 具 体 通 道 号对应，并选择相应的数据类型。 以 C201 罐温度高限设定值为 例 ， 设 置 如 下 ： 变 量 名 ：T1， 变 量 类 型 ：Real， 连 接 设 备 ： C201＿SPS315 （Step7 V5．4 硬件组态中所定义的 CPU 逻辑 名 称 ），对 应 数 据 变 量 ：DB100．DBD230。 2．4 下位机中程序设计
《工业控制计算机》2010 年第 23 卷第 9 期
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图 2 自定义报警功能块 FC103 据 ， 监 控 画 面 上 的 报 警 确 认 对 应 MD160 中 数 据 位 。 主 程 序 块 FC100 中对自定义报警功能块 FC103 的调用如图 3 所示。
图 3 FC100 中对自定义报警功能块 FC103 的调用 2．5 报警指针区域设置和报警信息显示设置
摘要 大型化工反应过程控制系统中报警点非常多，用一般方法，监控程序设计中对大量报警点的处理比较繁琐。 介绍了一种 基于 STEP7 V5．4 和 WinCC Flexible 对 S7－300 控制系统中大量报警点监控的处理方法。 关键词：大量报警点，PLC，WinCC Flexible，SIMATIC，PROFIBUS－DP
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S7－300 控制系统中大量报警点的监控系统程序设计
ห้องสมุดไป่ตู้
S7－300 控制系统中大量报警点的监控系统程序设计
Design of Numerous Alarm Points Monitor Program in S7－300 Control System
章 宇 李 军 陈国珍 （科莱恩（天津）有限公司，天津 300300）
在 SIMATIC STEP7 V5．4 软 件 中 自 定 义 报 警 功 能 块 ，采 用 模块化编程，并结合 WinCC Flexible 软件中对报警信息的处理 功能，大大简化了大量报警点的监控系统程序的设计，此方法在 实际应用中有较强的实用价值。
参考文献 ［1］梁 红 艳． 冷 却 液 铝 泵 气 穴 腐 蚀 试 验 监 控 系 统 ［J］． 工 业 控 制 计 算 机 ，
对于大型化工反应过程，由于工艺过程复杂，反应釜众多， 报警点非常多，采用一般方法，监控系统程序设计中对大量报警 点的处理比冗繁。 采用模块化编程并结合 WinCC Flexible 中报 警区域功能，使报警监控程序设计更为简捷。 1 报警监控系统要求
某大型化工反应过程由 11 个反应釜（C201－C211）以 及 公 用能源工程等系统组成，由 7 个 S7－300 PLC 控 制 系 统 控 制 并 通过 PROFIBUS－DP 总线通讯。 各反应釜以及公用能源工程系 统中对压力、温度、流量、液位、pH 值、变频器、检测仪表 及 CPU 等 的 状 态 等 进 行 监 测 ，报 警 监 测 点 一 共 多 达 1184 个 ，要 求 PC 机报警监控系统对所有报警点集中显示， 并具有对各报警点记 录、存档、确认清除的功能。 2 报警监控系统设计 2．1 系统概述
图 4 报警信息设置 2．6 设计图形界面
利 用 WinCC Flexible 提 供 的 丰 富 的 绘 图 工 具 以 及 图 库 提 供的模型，可以使报警监控画面很好地模拟现场。 系统结合现场 工艺流程，主要设计了如下几个画面：报警信息主画面、各反应 罐工艺流程画面 （报警点标注在流程画面上的相应设备上）、报 警条件参数设置界面、数据备份存档画面、密码及权限设置界面 等。 监控系统运行时，当 PLC 程序中某个报警点满足条 件 输 出 时，报警信息就会显示在监控画面上并闪烁，此时如果在监控画 面 上 点 击 “确 认 ”键 （ACK），但 相 应 的 报 警 点 条 件 仍 满 足 ， 报 警 信 息停止闪烁并继续显示； 如果相应的现场工艺过程或仪表状态 恢复正常，报警条件不再满足，在点击“确认”键前，报警信息会 一直闪烁，点击“确认”后该报警信息消失。 3 结束语
图 1 报警监控系统总线连接示意图 2．2 设备定义与连接设置
PC 机 通 过 CP5611 卡 与 各 S7－300 PLC CPU315－2DP 通过 PROFIBUS－DP 方式连接， 通信波特率设置为 1．5Mbps。 在 Step7 V5．4 硬 件 组 态 中 设 置 各 PLC 的 DP 地 址 并 定 义 各 CPU 的 逻 辑 名 称 ，WinCC Flexible 软 件 中 在 “controllers”选 项 设置 与 各 PLC 的 连 接 。 “Driver”选 项 选 择 “SIMATIC S7－300 ／
Abstract Using a general method,it is usually cumbersome to design the alarm monitor program for large chemical process control system in which there are numerous alarm points．This paper introduces a method for alarm monitor program in S7－300 control system based on STEP7 V5．4 and WinCC Flexible． Keywords:numerous alarm points,PLC,WinCC Flexible,SIMATIC,PROFIBUS－DP
为了便于程序的复用，编程时采用模块化编程。 根据需要监 控的报警点及报警点的判断标准，分析各输入量、输出量之间逻 辑关系， 分配地址单元， 确定报警监控系统程序中各模块的功 能。 各 PLC 中报警监控系统主要功能块如下：FC100 为报警监 控程序主程序块，FC103 为自定义报警功能块， 在 FC100 中对 其 调 用 ，FC201～FC240 为 各 报 警 点 的 判 断 和 输 出 程 序 块 。 其 中 ，FC103 自 定 义 报 警 功 能 块 的 输 入 和 输 出 变 量 及 其 数 据 类 型 设置如下：in：ALN (new alarm)，type：DWORD；out：ALF(alarm flashing)，type：DWORD；in out：ALM (alarm memory)，type： DWORD，ALA（alarm acknowledge），type：DWORD；自定义报 警功能块 FC103 如图 2 所示。
本报警 监 控 系 统 以 PC 为 上 位 机 ，使 用 WinCC Flexible 人 机界面管理软件， 实现对反应过程中所有报警点的监控。 通过 PROFIBUS－DP 现场总线与各 S7－300 PLC 通 讯 ，实 现 上 位 机 WinCC Flexible 和下位机 PLC 之间的数据传输。 报警监控系统 总线连接示意图如图 1 所示。
在 WinCC Flexible 中 “Area pointers”选 项 中 添 加 报 警 确 认 “Alarm．Ack．OP” 数据区域和报警信息的显示 “Alarm Messages” 数 据 区 域 。 以 C201 反 应 釜 报 警 指 针 区 域 设 置 为 例 。 “Alarm Ack．OP”中设置 PLC 逻辑名称 ：C201＿SPS315，起始地 址为 MW160，字长 ：10 words；“Alarm Messages”中设置 PLC 逻辑名称：C201＿SPS315，起始地址为 MW140，字长：10 words。 “报警确认”寄存器字和“报警记忆”寄存器字的设置分别与下位 机 Step7 程序中各个报警点确认双字（ALA）和报警点记忆双字 （ALM）的地址一致。在 WinCC Flexible 软件中“Messages”中设 置各个报警点出现时对应的文字说明，便于查看及故障判断。 由 于寄存器双字 MD 包含 32 位报警点，高位在前，低位在后，所以 设置报警信息时注意各寄存器的每一位对应报警点的说明信息 的顺序。 报警信息设置如图 4 所示。 以前 16 行报警信息设置为 例： 从报警信息第一行 0001 至第 16 行信息 0016 对应设置为 AM009，AM010，AM011，AM012，AM013，AM014，AM015，AM016， AM001，AM002，AM003，AM004，AM005，AM006，AM007，AM008。 报 警 信 息 可 以 写 上 具 体 信 息 ， 比 如 ：AM001 PLC malfunction （I ／ O, Controller）， 当 在 监 控 画 面 显 示 报 警 信 息 “AM001 PLC malfunction （I ／ O，Controller）” 时 ， 表 示 对 应 的 报 警 记 忆 点 M140．0 状态为 1。 显示报警信息“AM009”时，表示对应的 报 警 记忆点 M141．0 状态为 1。 报警指针区域设置和报警信息显示设 置完毕后， 在监控主画面上添加 “Message View” 列表框，在 “Messages Classes”选择“Alarm Messages”即可。
2009，22（3）：17－18 ［2］薛 迎 成 ，何 坚 强． 工 业 控 制 机 及 组 态 控 制 技 术 ［M］． 北 京 ：电 力 出 版 社 ，
2007 ［3］刘 华 波 ，张 赟 宁．基 于 SIMATIC S7 的 高 级 编 程 ［M］．电 子 工 业 出 版
社 ，2007 ［收 稿 日 期 ：2010．4．1 ］
400 V6．0”，“communication peer” 选 项 设 置 所 连 PLC 的 DP 地址，PC 机 DP 地址设置为 29。 2．3 变量定义
变量的基本类型共有两类：内存变量、I ／ O 变量。I ／ O 变量是 指 可 与 外 部 数 据 采 集 设 备 （PLC、 仪 表 等 ） 或 其 它 应 用 程 序 （DDE、OPC 服务器等）。 内存变量是指那些不需要 和 其 它 应 用 程 序 交 换 数 据 ， 也 不 需 要 从 下 位 机 中 得 到 数 据 ， 只 在 WinCC Flexible 内需要的变量。 比如 WinCC Flexible 中设置登陆用名 及密码和权限的 Tag 所对应的变量， 这种 tag 名设置时只需设 置其 数据类型（bool，int，string），而不需要设置“controller”项 。 变量 tag 名的定义在“Tags”中进行，通过填写基本属性、报警配 置、记录配置、数据量程变换、功能五个属性页面上定义变量。 对 于 I ／ O 类型的变量，还需要在“基本属性”选项卡上指定变量所 连 接 的 设 备 （ 此 处 即 选 择 Step7 V5．4 硬 件 组 态 中 所 定 义 的 CPU 的 名 称 ），并 通 过 “寄 存 器 ”的 定 义 与 PLC 设 备 上 具 体 通 道 号对应，并选择相应的数据类型。 以 C201 罐温度高限设定值为 例 ， 设 置 如 下 ： 变 量 名 ：T1， 变 量 类 型 ：Real， 连 接 设 备 ： C201＿SPS315 （Step7 V5．4 硬件组态中所定义的 CPU 逻辑 名 称 ），对 应 数 据 变 量 ：DB100．DBD230。 2．4 下位机中程序设计
《工业控制计算机》2010 年第 23 卷第 9 期
45
图 2 自定义报警功能块 FC103 据 ， 监 控 画 面 上 的 报 警 确 认 对 应 MD160 中 数 据 位 。 主 程 序 块 FC100 中对自定义报警功能块 FC103 的调用如图 3 所示。
图 3 FC100 中对自定义报警功能块 FC103 的调用 2．5 报警指针区域设置和报警信息显示设置
摘要 大型化工反应过程控制系统中报警点非常多，用一般方法，监控程序设计中对大量报警点的处理比较繁琐。 介绍了一种 基于 STEP7 V5．4 和 WinCC Flexible 对 S7－300 控制系统中大量报警点监控的处理方法。 关键词：大量报警点，PLC，WinCC Flexible，SIMATIC，PROFIBUS－DP
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S7－300 控制系统中大量报警点的监控系统程序设计
ห้องสมุดไป่ตู้
S7－300 控制系统中大量报警点的监控系统程序设计
Design of Numerous Alarm Points Monitor Program in S7－300 Control System
章 宇 李 军 陈国珍 （科莱恩（天津）有限公司，天津 300300）
在 SIMATIC STEP7 V5．4 软 件 中 自 定 义 报 警 功 能 块 ，采 用 模块化编程，并结合 WinCC Flexible 软件中对报警信息的处理 功能，大大简化了大量报警点的监控系统程序的设计，此方法在 实际应用中有较强的实用价值。
参考文献 ［1］梁 红 艳． 冷 却 液 铝 泵 气 穴 腐 蚀 试 验 监 控 系 统 ［J］． 工 业 控 制 计 算 机 ，