WinCC组态软件使用分析

WinCC组态软件使用分析

摘要：

随着计算机网络技术和可编程控制器(PLC)及现场总线技术（Fieldbus）的迅猛发展和日益成熟，WinCC，这一运行于Microsoft Windows 2000和XP下的Windows控制中心，已发展成为欧洲市场中的领导者，乃至业界遵循的标准。如果你想使设备和机器最优化运行，如果你想最大程度地提高工厂的可用性和生产效率，WinCC当是上乘之选。本文介绍了WinCC及其组态方法，自动监控系统的软硬件构成, 分析了WinCC 与PLC 之间的通讯机制, 并对利用组态软件WinCC 设计自动监控程序的方法以及在不同领域的实际应用介绍。

关键词：可编程控制器(PLC) 现场总线技术（Fieldbus）WinCC组态软件通讯

1 引言

随着计算机网络技术和可编程控制器(PLC)及现场总线技术（Fieldbus）的迅猛发展和日益成熟，性能先进、运行可靠稳定的水电站综合自动化系统得到广泛的应用，逐步替代了传统的继电保护与自动化设备，通过对主设备运行状态参量的实时、快速数字处理，完成故障诊断、保护动作，确保复杂的机组启停控制、变压器保护等系统得以可靠的实现。

要真正提高水电站自动化水平和质量，除了硬件还必须有与之相配套的高效、可靠、易用、功能强大的自动化软件。而工业控制组态软件就是可以从可编程控制器、各种数据采集卡的现场设备中实时采集数据、发出控制命令并监控系统运行状态的一种软件包。他能充分利用Windows强大的图形编辑功能，以动画的方式显示监控设备的运行状态，方便地构成监控画面和实现控制功能，并可以生成报表、历史数据等，为开发者提供了便利的开发平台。

西门子组态软件WinCC无论从功能性、开放性还是现代化程度而言，都是满足新要求的最优的工业自动化监控解决方案。

2 WinCC及其组态方法

2.1 WinCC概述

WinCC(Windows Control Center)是视窗控制中心(Windows Control Center)的简称，由德国西门子公司与微软公司共同开发的软件系统，是结合西门子在过程自动化领域中的先进技术和微机软件的强大功能的产物，是世界上第一个集成的人机界面(HMI)软件系统，它真实地将工厂控制软件集成到自动化过程中。WinCC将Windows NT应用程序的现代体系结构与使用方便的图形设计程序结合在一起，提供了适用于工业的图形显示、消息报警、过程值归档以及报表打印等模块，具有高性能的过程耦合、快速的画面更新、以及可靠的数据管理功能，可以很方便地生成人机界面，建立完整的过程监控解决方案。

2.2 WinCC组态方法

这里以WinCC上位机通过Profibus-DP网和S7-300PLC通讯为例说明WinCC 软件的组态步骤如下:

(1)启动WinCC，建立一个新的WinCC项目，在“变量管理器”中选择添加PLC驱动程序。

(2)在PROFIBUS协议中新建一个驱动程序连接并组态逻辑连接参数。

(3)在连接中加入外部变量(即过程变量)并设置变量。

(4)在图形编辑器中制作监控画面。

(5)制作报表、数据归档、报警以及用户管理和项目安全等功能。

变量分为外部和内部变量，内部变量与PLC无关，一般起数值传递和实现画面动态的作用，外部变量是对应于存在PLC或外部应用的存储器地址中数据的变量，这种变量可以通过PLC存储器地址的一一对应来访问，这样等于建立了WinCC 与过程通信所要监视的对象。WinCC中项目组态可使用的变量数为256个。

WinCC包括几个主要的功能编辑器:图形设计编辑器、全局脚本编辑器、报警存档编辑器、变量存档编辑器、报表设计编辑器、用户管理和项目安全编辑器。下面就通讯、画面、报警、用户管理几个关键方面加以介绍。

(1) 通讯组态为了使WinCC系统与各种不同类型的PLC进行通讯，需要使用通讯驱动程序，WinCC通讯驱动程序连接数据管理器和PLC，WinCC的应用程序从数据管理器中请求数据，根据连接的PLC，通讯驱动程序包含一个或多个通道单元，通讯驱动程序利用其通道单元构成WinCC和过程处理之间的接口，它使用通讯处理器来向PLC发送请求消息，然后通讯处理器将相应请求的过程值返回给WinCC。

(2) 图形画面组态工业控制一般需要监控的设备比较多，可将设备按照水电厂中各部分的功能步骤分布在多张画面内，画面之间的切换用WinCC中按钮的鼠标动作来实现。使用WinCC的C语言脚本编程，在按钮鼠标动作中调用它的内部函数来实现。此外，在监控系统中必须始终显示报警信息，为此，用C语言脚本在背景画面的底部设计一条类似Windows状态栏的报警栏，通过画面颜色闪烁来提示操作者有故障发生，操作人员可以利用按钮切换到报警记录画面了解故障的详细信息。

(3)报警在工业现场安全是极其重要的， WinCC的报警系统可用于监控生产过程事件、来自自动化级的事件以及WinCC系统事件，并记录过程中出现的故障和操作状态。以声音和闪烁报警方式显示当前的报警事件，如阀门不动作报警、水泵报警、通信出错报警和模拟量超出限度报警，并可查阅和打印当前的及历史的信息列表，以帮助及早发现危机情况，并尽可能减少和避免停机。

(4) 用户管理为使各种用户行使他们的权限，设有浏览用户、操作用户和管理员。管理员具有最高权限，可以增加和删减操作用户。浏览用户系统给其Guest名字和Guest密码，而操作用户可以自行修改密码。

3 系统构成

为了实现计算机控制并保证可靠性, 系统采用组态软件WinCC V5. 1 ASIA。上位机通过通讯卡CP5611 按PROFIBU S 方式与下位机通讯, 以图形和表格形式显示系统运行状态, 发出控制命令并完成报警、归档和报表打印等消息处理。下位机采用西门子S7- 300 PLC 可编程控制器, PLC 向上位机传递设备的实时状态, 接受并执行上位机的实时控制指令。在与上位机通讯中断的情况下, PLC 也能独立通过控制继电器、接触器等电气元件实现对回转窑、引风机、给料机等现场设备的控制。