实验项目设计项目名称：基于 WinCC 的耐火材料生产线的监控年 级： 2006 级 学生专业： 自 动 化 学生学号： 指导教师： 学生姓名： 2010.01.10基于 WinCC 的耐火材料生产线的监控摘 要 该设计使用西门子上位机组态软件 WinCC 实现了对耐火材料生产线的监控，并仿真其生产工艺，具备报警记录，相关参数的趋势显示及归档，用户管理等功能。关键字 西门子 组态软件 WinCC 耐火材料 生产线一、课题目的及设计要求1、课程目的：通过测试联系能够系统掌握 WinCC 的使用。2、基本要求：按照工艺要求设计监控画面；具备报警记录功能；具备相关参数的趋势显示及归档；具备用户管理功能。使用 C 动作或 VBS 脚本仿真生产工艺；具备报表功能。二、工艺具体设计与实现1、耐火材料监控生产线分为三部分：称重配料、提升混合、包装。监控主画面如图 1 所示：图 1 监控主画面2、系统实现的监控功能 配方设定及用户管理初始画面如图 2 所示，储料罐料位报警记录主画面如图 3 所示，变量趋势显示及归档主画面如图 4 所示：图 2 配方设定及用户管理初始画面图 3 储料罐料位报警记录主画面 图 4 变量趋势显示及归档主画面称重配料工段 包括大小储料罐（每一个储料罐中盛放一种料）各六个，下面分别接有给料设备及给料速率控制设备，以保证配料精确度。控制过程：先设定 A、B、C 中所要盛装的各物料的重量（配方量） ，后由对应给料设备为配料秤给料， 达到配方额定值 80%时，给料设备及速率控制设备启动，控制给料量，达到 100%时，对应给料设备及速率控制设备停止，配方全部完成，然后配料秤自动放料于 1 号皮带机。监控要求：在此过程中包含储料罐的下料位监控。当储料罐中的料量低于10%时，产生报警。并在趋势中显示出来储料罐中料位的变化，并对储料罐中料位值进行归档。对储料罐中的料量设置用户权限，只有特定权限才能修改储料罐中料量的设定量。在此工段设置状态指示，例如工段启动、停止指示，给料速率控制设备启动、停止指示。在配料秤中实时监控配方比例或显示储料罐中料位的变化。能够动态的显示料块的移动。设置方法：设定每个储料罐中的料量为 100，配料秤中的配方为 200，在每一个各料的混合比例 1：1：1：1, 即每次每个储料罐下放一半的料，通过编写vb 或 c 脚本语言编写给料设备的放料，达到配方的 80%，即配料秤中的料位160 时，让下料的速度减慢。当达到配方时设置指示配方完成，将料下放到传送带上。混合提升工段涉及 1 号、2 号提升机及混练机。 （监控界面所需绘制的项目）本工段进行过程：配料秤自动放料后，由 1 号皮带机，输送进入 1 号提升斗提升进入混练机（01）进行混练（混练时间 410min）后自动放料于 2 号皮带机，输送到 2 号提升斗经提升进入自动包装机（02） 。控制参数：搅拌时间。控制要求：有工段运行停止状态指示，在监控界面上显示混炼时间，能够动态的显示料的移动。包装工段包装工段包括自动包装机、皮带机。本工段进行过程：自动包装机将按照设定量进行包装，再次组态界面中应该显示出包装的袋数。控制要求：能够显示包装袋数。系统总体的运行工艺在称重配料工段将料配置好后，将料下放到传送带上，此工段停止工作，提升混合工段开始工作，混合结束后停止，与此同时配料、包装工段开始工作。只要提升混合工段工作，包装单元一直工作，直到包装完成。混炼机在提升混合工段一开始工作便启动，到混炼结束时停止工作。为方便各个画面相互切换，在监控主画面设定“配方” 、 “报警记录” 、 “趋势归档”按钮，单击按钮可进入相应子画面；每个子画面设置“返回主界面”按钮供返回监控画面；各画面相应设置退出按钮，可从任意画面退出该运行系统。如图 14 所示。3、系统所用变量系统内部变量如图 5 所示，自定义的内部变量如图 6 所示： 图 5 系统内部变量 图 6 自定义的内部变量4、工艺总流程实现先进入配方画面点击“设定初值”按钮，将每个储料罐中的料量（Asd1）均设为 100，每组需配方总量（Azong）为 200，单个储料罐为配方贡献的料位增加值（Azj1 ）初始为 0。如图 7、8 所示：图 7 配方画面未设定配方时自定义内部变量值一览图 8 “设定初值”后变量值一览点击“开始”按钮，配料工段开始标志位（Aks）置 1，同时称重配料工段指示灯亮，表示开始配料，其余工段指示灯未亮；本设计通过 C 动作模拟料位下降，开始“料位显示” （A）增加速率较快，是将单个储料罐以 5 为步进下降，表现出每组“料位显示”以 20 递增。如图 912 所示： 图 9 停止灯亮，停止状态 图 10 开始灯亮，工作状态 图 11 配料段工作，料位显示以 20 递增 图 12 初次只有配料段工作，料位显示处于较快增加状态达到配方的 80%，即“料位显示”160 时， “料位显示”减慢，编写 C 动作此时每个储料罐以 1 为步进递减，表现出“料位显示”以 4 递增，同时“减速”（Ajs1 ）标志置 1， “减速”框亮，表示给料速率控制设备启动，直到显示为200。如图 13 所示： 图 13 初次只有配料段运行， “减速”灯亮， “料位显示”较慢增加“料位显示” （A）到达 200 时， “开始下放” （Axf1）标志位置 1， “开始下放”框亮，表示配料完成，设备将配料下放到传送带上，同时“减速” （Ajs1）置 0 熄灭、配料工段指示灯熄灭表示配料结束、混合提升工段指示灯亮开始混合、传送带及提升上灯闪烁表示料的移动、 “混炼时间” （Atime）开始计时，包装工段未开始。如图 14 所示：图 14 配料工段结束，混合提升段指示灯亮，1 号传送带闪烁稍后混合提升工段继续工作，包装工段也开始工作，配料段开始第二轮配料（因为实际下放料需要时间，所以“开始下放”灯在传送带闪烁时还会亮一小段时间） 。如图 15 所示： 图 15 三个工段同时工作状态配料段的“开始下放” （Axf1）标志置 0，表示下放料完毕，配料、混炼、包装工段继续进行， “混炼时间” （Atime）增加，包装袋数增加。如图 16 所示：图 16 配方下放完毕，三工段继续进行“混炼时间” （Atime）计时到预设值 10 时重新从 0 开始计，表示一次混炼完成，同时混炼和包装工段停止，表示一次配方完成，同时看到“加工袋数”（Ads）显示为 6，表示一次配料可加工出 6 袋。如图 17、18 所示： 图 17 混炼时间计时满，之后重新开始计时图 18 等待第二轮配料段结束后，混炼段重新计时，累计加工袋数各工段重复进行， “混炼时间”重复计数， “加工袋数”累计增加显示。如图19 显示： 图 19 各工段重复进行，加工袋数累增5、用户管理及配方设定5.1 用户管理设立两个用户：Admin 和 guest。只有 Admin 用户具有将配方设定值清零的授权，即点击“配方清零”按钮可将单个储料罐料位设定值（Asd1）和每组配方总量（Azong ）清零； guest 用户试图点击该按钮无清零效果，并提示未授权。如图 2025 所示：图 20 登录后点注销可退出登录 图 21 未授权操作提示图 22 未登录用户未授权 图 23 弹出对话框需输入密码登录 图 24 右侧显示已登录用户名 图 25 右侧显示已登录用户名guest 用户未获授权 Admin 用户被授权可清零配方登录、注销编程：为“登录” 按钮鼠标动作事件编写 C 脚本如图 26 所示：图 26 “登录”按钮 C 脚本为按钮“注销 ”编写的 C 脚本如图 27 所示：图 27 “注销”按钮 C 脚本为在过程画面中显示已登录的用户，可以使用系统提供的两个内部变量CurrentUser 或CurrentUserName 的一个。在画面中插入一个 I/O 域，与CurrentUser 或CurrentUserName 连接，设置 I/O 域的格式为字符串，运行项目可看到，当有用户登录时，登陆的用户名显示在此 I/O 域，如上图 24、25 所示。5.2 配方设定点击“设定初值”按钮可将每个储料罐中的料量（Asd1）均设为 100，每组需配方总量（Azong ）为 200，单个储料罐为配方贡献的料位增加值（Azj1）初始为 0。如图 8 所示；Admin 用户点击“配方清零”可将配方值初始化为零，如图 7 所示。6、报警记录报警记录可设定某些变量超过或低于某值时产生报警并归档记录。本设计选取单个储料罐料位剩余值（Asy1）作参数，高于 101 时，提示料位偏高，低于 10 时提示料位偏低。如图 2830 所示：图 28 单罐料位剩余值上下限值设定图 29 运行过程中料位偏低时实时报警显示 图 30 报警记录历史归档显示7、变量趋势/表格显示及归档记录实时显示指定变量的的变化，以趋势图或表格的方式记录，并保存。本设计可以将单个储料罐剩余料位值（Asy1） 、单个料位增加值（Azj1）和加工袋数（Ads）实时记录显示。如图 31、32 所示：图 31 3 个变量显示实时记录 图 32 由于重复性运行，变量显示具备周期性三、附录下附仿真耐火监控生产线生产工艺的 C 脚本，该脚本完成的功能有：点击相应按钮可触发系统运行、停止、设定配方值、配方值清零等；模拟储料罐料位下降、包括速率减小动作；控制配料、混合、包装工段指示灯，料位下放和传送带移动；记录混合提升工段的搅拌时间；累计记录包装工段的包装袋数；协调各工段运行及正确切换运行状态。仿真生产工艺的 C 脚本：#include apdefap.hdouble _main(char* lpszPictureName, char* lpszObjectName, char* lpszPropertyName)/ WINCC:TAGNAME_SECTION_START/ syntax: #define TagNameInAction DMTagName/ next TagID : 1/ WINCC:TAGNAME_SECTION_ENDstatic unsigned int vAzj1,vAds,vAkst,vAtime,vAsy1=GetTagSWord(Asd1);unsigned int vAsd1,vA,vAzong;unsigned char vAks,vAbz;/ WINCC:PICNAME_SECTION_START/ syntax: #define PicNameInAction PictureName/ next PicID : 1/ WINCC:PICNAME_SECTION_ENDSetTagSWord(Azj1,0); /初始化 A 增加量为 0vAzj1=GetTagSWord(Azj1); /内部变量赋给函数内值vAzong=GetTagSWord(Azong); /Return-Type: short int