WinCC组态技术在实时监控系统中的应用

WinCC组态技术在实时监控系统中的应用

发表时间：2010-01-20T16:26:56.233Z 来源：《现代经济信息》2009年9月下供稿作者：李丽君

[导读] 由于现代化工业对工业控制要求越来越高，使得工控软件的发展正适应了这一要求

李丽君（大同煤矿集团公司煤气厂037001）

［摘要］由于现代化工业对工业控制要求越来越高，使得工控软件的发展正适应了这一要求，成为工业自动化及其系统的一件有力武器，使得对系统运行过程的实时监控也迅速发展了。本文阐述了作为全集成自动化系统重要组成部分的SIMATIC公司WinCC组态软件的诸多好处，及利用其开发设计实时监控系统的意义。

［关键词］监控系统组态软件

1介绍

随着世界工业自动化的日益发达和工业生产要求的逐渐提高，人们对自动化监控系统的人性化互动与系统定义的要求也越来越高。工业控制要求不仅实现人机对话，还要易于操作，实时性好，开发周期短，便于修改、扩充和升级等等。而工控软件的发展正适应这一要求，成为工业自动化及其系统的一件有力武器，使得对系统运行过程进行的实时监控迅速发展了［1］。

工控组态软件（industrial control configuration software）是利用系统软件提供的工具，通过简单形象的组态工作，构成系统所需的软件［2］。组态(configuration)是指通过专用的软件定义系统的过程。国外工业控制软件有德国西门子公司的WinCC、美国Wonderware公司的InTouch，美国Intellution公司的Fix等；国产工控组态软件则以组态王、力控、昆仑通态为代表。

而WinCC组态软件因其SIMATIC作为全集成自动化系统的重要组成部分，应用在开发设计实时监控系统中，可确保与SIMATIC S5，S7和505系列的PLC方便连接和高效通讯，并与STEP 7编程软件的紧密结合而缩短项目开发的周期。此外，WinCC还有对SIMATIC PLC进行系统诊断的选项，也给硬件维护提供了方便；其对硬件的调整升级，相应的软件升级和维护也十分方便灵活。与下位机通信后，还可实现遥测、遥控，使整个系统处于最佳运行状态。

本文以多台联网空压机的实时监控系统为例，阐述了WinCC组态技术充分利用计算机丰富软硬件资源，开发设计了以计算机（主要是PC机）为核心的实时监控系统。将计算机技术和测量输出技术融于一体，以计算机软件代替传统控制方式的大量人工操作或某些硬件的功能，用计算机显示器上的各种视图模拟再现生产过程，实现计算机控制的自动化实时监控系统［3］。与以前的传统控制方式和手段相比，速动性、可靠性、灵敏性以及选择性都有较大的提高，而且规范的软件工程思想，也确保了最终的成果能成为二次开发及复用的标准化软件系统。

2空压机实时监控系统设计

2.1空压机介绍及参数选取

煤矿和化工企业广泛采用空气压缩机满足生产对压缩空气的需求，而目前国内运行的空压机大都采用一般的继电器控制［4］，其监控、保护技术水平低下，不能达到有关安全规程的规定要求，故障率高、维护量大。长期以来由操作人员对各测点进行逐个观察、记录和分析运行中的进出口气温、油温、水温，不仅工作劳动强度大，而且所记录的数据不够准确，效率低；另外，值班室与运行机组分开，各仪表都安装在设备上，值班人员不能随时掌握设备运行数据。当出现异常情况(如温度过高、断油、断水等故障)，不能立即报警和停机保护，使设备发生重大事故。这种落后的监控控制手段和控制方案已经不能使空压机稳定、合理地运行，由此经常造成停产和压缩空气的供能品质不达标准，导致了空压机较高的运行与维护成本。

通过分析存在问题，考虑国际先进进步性和市场性价比，选择应用WinCC组态技术开发设计多台联网（一般选用螺杆式空压机和两级往复活塞式压缩机混合方式［5］）控制空压机的实时监控系统。螺杆式与活塞式比较，效率高；但价格昂贵，维修不易。根据其工作原理［6］和控制要求，确定活塞式空压机监控量为运行时的电流、励磁电流、一级缸压力、二级缸压力、风包压力、风包流量、风包温度、一级缸排气温度、二级缸进气温度、二级缸排气温度、比功率、启动/停止等信号。螺杆式因输入电压、输入电流较大［7］，确定监测量为运行时的电流、电压、风包温度、风包压力、风包流量、比功率、启动/停止等信号。总管监测量为总压力、总流量。

2.2WinCC组态设计

采用WinCC组态技术设计多机联网运行［8］空压机的实时监控系统，核心思想是通过计算机超强的处理能力，以软件实现实际生产过程变化，把传统控制中进行人工操作或数据分析与处理、数据输出与表达的硬件，利用方便的PC机软硬件代替。

建立WinCC组态监控系统。首先启动WinCC，建立一个单用户项目——添加通讯驱动程序——选择通道单元——输入逻辑连接名，确定与S7—300端口的通讯连接。然后在驱动程序连接下建立结构类型和元素，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），给除二进制变量外的过程变量和内部变量设定上限值和下限值（当过程值超出上限值和下限值的范围时，数值将变为灰色，并且不可以再对其进行任何处理）。

接着创建和编辑主导航画面、单台空压机组态画面、远程监控画面、分析诊断画面、数据归档画面、报警显示画面、报警在线限制值画面、报表打印画面、用户登录方式画面等。对画面中添加的按钮、窗口和静态文本等，进行组态变量连接、状态显示设置等等。

再对远程控制画面中的启动/停止按钮进行变量连接，设置手动控制和自动控制两种方式，并且手动控制为高级控制方式。通过设置随变量值的变化范围而改变颜色的比功率棒图进行故障诊断分析；通过对过程值的归档，建立历史和当前的表格与曲线两种状态的监控界面；利用报警和报表打印等，实现信息上报、及时反馈的功能，实现最佳的生产状态监测控制。还可通过用户管理权限的设置，为不同级别的用户设置权限和等待空闲时间，以更好地安全防护。

3结束语

随着集团信息管理水平的不断提高，现场控制层、车间管理层和企业决策层的信息集成化已是企业发展的必然趋势。应用组态技术开发的控制系统可以与之方便地建立通讯协议连接，实现全局控制。目前，此监控系统需要完善的主要方面就是与下位机，即应用PLC技术控制的现场监控硬件设备，通过相宜的通讯协议与上位机实现传输和控制。

参考文献：

［1］王灵章.组态软件的系统构成及其简介.中国工控网，2002.

［2］苏昆哲，何华.深入浅出西门子WinCC V6（第2版）［M］. 北京：北京航空航天大学出版社，2005.