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Wincc在玻璃配料监控系统中的应用

导读: wincc组态软件是设计人机交互界面的主要工具,通过它可以设置一些图形,组合元件和动画来形象逼真的模拟复杂的现场生产过程,这大大减少了人员的数量和工作量,提高了玻璃配料系统的生产工作效率。

1  引言
                
        随着工业控制计算机和集成自动化系统日新月异的高速发展,组态软件在其中扮演的角色可谓是越来越重要。由于原有的人工生产配料方式远不能满足当前高度自动化的需要,全自动配料控制系统得到广泛的应用。wincc组态软件是设计人机交互界面的主要工具,通过它可以设置一些图形,组合元件和动画来形象逼真的模拟复杂的现场生产过程,这大大减少了人员的数量和工作量,提高了玻璃配料系统的生产工作效率。

2  玻璃配料工艺
               
  玻璃配料控制过程是一个多输入,多输出,且各种物料的输入输出协调控制,对物料及时准确地进行监测和调节的系统[1]。玻璃配料监控系统是将几种原料由料仓经加料给料机输送进料斗,当物料存贮在料斗中时,由安装在料斗上的称重传感器完成对各种物料的实时重量的计量。物料在plc控制下同时由卸料给料机输送给运行的皮带,然后由皮带将所有物料输送进混合机进行混合,最后混合好的物料被送到下一级进行处理。

  本自动玻璃配料监控系统采用西门子公司 s7-200 plc (cpu 226)和西门子公司组态软件wincc (v6.0 sp3)共同设计构建。两者相结合的设计方案可以充分发挥 plc 和wincc各自的优点。s7-200 plc 可靠性高,抗干扰能力强,接线简单,可独立完成对设备的控制,特别适合应用与工业控制领域。plc主要承担对输送设备,称量系统的过程进行实时控制,并完成对系统故障检测;上位机作为 hmi向plc输送配料参数和完成计量的统计工作,同时通过wincc组态软件显示,报警和报表打印,方便造作员在微机控制室里观察系统的整个生产过程,而不需要去现场实地观察。

3  wincc的概念和结构

  3.1 wincc的介绍

  wincc是windows control center(视窗控制中心)的简称,它是集数据采集与过程控制于一体的专用组态软件。wincc集成了scada,组态,脚本(script)语言和opc等先进技术,除提供用于过程可视化和操作的全部基本功能之外还提供宽范围的编辑功能和接口为用户各种通用软件的功能。wincc包括项目管理器,变量管理器,图形编辑器,消息系统,报表系统,全局脚本等功能模块,特别适合与plc连接共同使用作为工业控制过程中上位机的人机接口。

  3.2 wincc实现数据处理

  来自工业过程现场的数据由plc进行统一采集处理,并将数据放置在plc的数据块中。wincc通过opc读取这个数据块,并将读出来的数据显示在过程画面中。在写数据时,wincc通过opc将数据写到plc数据块的相应位置。opc作为wincc和plc数据交换的桥梁,起到了重要作用。 
            
4  控制单元组态的实现

  4.1 通讯组态

  wincc与plc之间数据的通讯是通过驱动程序连接完成的。wincc 提供了一个称为simatic s7 protocol suite 的通讯驱动程序,此通讯驱动程序完全支持本系统所使用的s7-200系列plc。上位机wincc与 plc 的通讯采用多点通讯(mpi)的方式。mpi网络是一种串行多点连接网络,本系统使用的数据传输率为9.6kbps。

  组态通讯功能,首先在wincc中组态一个通讯连接:在wincc变量管理器中选择添加支持s7协议的通讯驱动程序simatic s7 protocol suite.chn,然后在变量管理窗口中的通讯驱动程序下的 mpi通道单元,建立一个新的mpi连接,命名为glassconnetion,并为新的通讯连接组态“连接属性”,最后在变量管理器中与plc通讯的过程变量和用于测试的内部变量,这样就完成了wincc与s7-200 plc之间通讯连接的组态。

  4.2 图形画面组态原理
               
  本系统中需要监控的设备比较多,可以对每个主要功能建立一个画面。因为在系统运行时不是所有单元都需要同时监控,所以在一个主背景画面中可由操作员根据需要选择要显示的画面。具体做法如下:

  选择“对象选项板”->“智能对象”->“画面窗口”,在主画面(main.pdl)背景中创建一个新的画面窗口(main_pw) ,画面名称为要显示的画面窗 口的名称,尺寸为要显示的画面窗口的尺寸。
               
  在“图形编辑器”中通过“新建”可以建立本系统中的几个主要画面:主画面(main.pdl),生产过程画面(process.pdl),参数配置画面(paraconfig.pdl),参数核对画面(paracheck.pdl),趋势画面(trends.pdl),报表画面(reports.pdl)等。
               
  在wincc图形编辑器中用基本元件和图形库中的对象制作玻璃配料系统的监控画面。通过将变量与每个画面对象连接,就可以实现画面中各对象与现场设备的相连,即实现了在画面上监视控制现场设备的功能。
               
  配料系统的wincc主界面中建立了8个按钮,分别被组态用来切换到其他界面和退出运行系统。其动作组态均为c语言动作组态。以流程画面(见图1)为例,其c语言程序如下:

            #include “apdefap.h”
                void onclick(char*ipszpicturename,char*ipszobjectname,char*     
               ipszpropertyname) //该函数为wincc自带的标准函数,响应鼠标动作事件
                {
                setpicturename(“main.pdl”, “main_pw”, “process.pdl”);
                }    //在主画面中的画面窗口显示过程画面
                退出系统按钮c语言程序如下:
                #include“apdefap.h”
                void onclick(char*ipszpicturename,char*ipszob-
                jectname,char*ipszpropertyname)
                {
                deactivatertproject() ;
                }       //退出运行系统
               
  以上两个动作所使用setpicturename()和deactivertproject()都是wincc系统内部函数。wincc中的全局脚本是在c语言平台上进行的,全局脚本带有标准函数和内部函数,就像库函数一样方便使用,而且全局脚本也支持用户自定义的函数,增大了灵活性。

  以下将对几个重要画面的功能做介绍。

  4.3  组态案例

  (1) 主画面:生产过程画面是观察生产过程实时运行情况的最重要的画面,如图1所示。9个料仓旁边具有指示灯显示物料加料状态,如:仓壁振动,快加,慢加。料仓下面的加料给料机以动画形式形象模拟加料的过程。通过给料机,物料被送至画面中间部分的料斗中。生产过程画面中的每个料斗都组态了一个i/o域,用来显示当前物料重量的实时值。卸料给料机不但也可以动态显示卸料过程,还可以通过组态好的显示灯显示卸料状态,如:快卸,慢卸。湿基,误差,过程值,配料付数等重要参数的值均清楚的显示在画面中。让操作员一目了然得掌控这个配料过程。当出现报警或错误时,立即产生报警画面和相关信息,整个系统暂停,操作员可以立即采取措施来解除报警。

  (2) 参数配置界面:数据库是组态软件的重要组成部分,要实现命令执行的实时性,数据库是联系上位机和下位机的必不可少的纽带。数据库中的i/o变量就是从plc中采集的实时数据,从而实现了数据的连接和交换,这种交换是双向的动态的。
               
  参数的配置是和数据库有着紧密的联系。在参数配置画面,操作者可以根据生产的需要设置每种物料的具体参数,并可以进行操作方式选择如手动或自动。这样设计的目的是在自动配料出现问题时,采用手动方式可暂时继续生产,不至于是整条生产线停滞。物料参数设置完成,检查无误后可以发送配方,进入参数核对画面,如图2所示。

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