基于wincc交流變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文（含外文翻譯）

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　基于WinCC的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來越高，集成了人機(jī)界面（HMI）系統(tǒng)和監(jiān)控管理（SCADA）系統(tǒng)的通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件

2、的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了完美的過程可視化。為各種工業(yè)領(lǐng)域提供完備的操作和監(jiān)視功能?；赪inCC(視窗控制中心)的交流電機(jī)調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用了西門子公司(SIEMENS)全面開放的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)WinCC組態(tài)軟件。</p><p>　　本設(shè)計(jì)首先介紹了本課題的背景以及論文要完成的工作，分析了交流調(diào)速技術(shù)、現(xiàn)場總線和監(jiān)控系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀及未來的發(fā)展前景。之后介紹了WinCC組態(tài)軟件的功能及特點(diǎn)和交流調(diào)速系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與

3、硬件設(shè)計(jì)。最后是設(shè)計(jì)WinCC的人機(jī)界面，開發(fā)設(shè)計(jì)上位監(jiān)控系統(tǒng)，完成了基于WinCC對(duì)上位監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，包括監(jiān)控界面制作，控制電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行，參數(shù)設(shè)定等。</p><p>　　關(guān)鍵詞：人機(jī)界面，WinCC組態(tài)軟件，變頻調(diào)速</p><p>　　The Design of Variable Frequency Speed Regulation System Monitoring In

4、terface Based on WinCC</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid increase of industrial automation level, people to demand more and more industrial automation, integration of

5、the human machine interface (HMI) system and monitor management (SCADA) system of general industry automation configuration software appear, realize the perfect process visualization. For all kinds of industrial field pr

6、ovides comprehensive operation and monitoring function.Based on WinCC(Windows control center) of AC motor speed control system design, the SIEMENS company(</p><p>　　This paper firstly introduces the backgrou

7、nd of the subject and the paper completed work, analyzes the exchange control technology, the profibus control and monitoring system of situation at home and abroad and its development in the future. Introduced after Win

8、CC configuration software functions and features and AC drive system network design and hardware design. The last is WinCC human-machine interface of the design, the development of design superior monitoring system, and

9、completed the WinC</p><p>　　Key Words : Human-machine interface，WinCC configuration software，Variable frequency speed regulation 目 錄</p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1

10、課題的研究背景1</p><p>　　1.2交流調(diào)速技術(shù)概況2</p><p>　　1.3 現(xiàn)場總線的應(yīng)用現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4 監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展情況4</p><p>　　1.5 本課題的主要研究內(nèi)容4</p><p>　　2 WinCC組態(tài)軟件介紹6</p><p>　

11、　2.1組態(tài)軟件介紹及選擇6</p><p>　　2.2 WinCC組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)7</p><p>　　2.2.1 WinCC組態(tài)軟件的功能7</p><p>　　2.2.2 WinCC組態(tài)軟件的特點(diǎn)8</p><p>　　3全數(shù)字交流調(diào)速系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案與硬件設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1系統(tǒng)網(wǎng)

12、絡(luò)總體設(shè)計(jì)方案9</p><p>　　3.2 監(jiān)控系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)10</p><p>　　3.3 PLC單元及其配置11</p><p>　　3.4 現(xiàn)場總線的選擇及其技術(shù)特點(diǎn)12</p><p>　　3.4.1 現(xiàn)場總線的選擇12</p><p>　　3.4.2 現(xiàn)場總線的特點(diǎn)14</p>&

13、lt;p>　　3.5 PROFIBUS-DP的特點(diǎn)15</p><p>　　3.6 變頻器參數(shù)設(shè)置16</p><p>　　4 基于WinCC的人機(jī)界面設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.1WinCC組態(tài)軟件應(yīng)用19</p><p>　　4.2人機(jī)界面的設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.2.1 WinCC

14、的體系結(jié)構(gòu)20</p><p>　　4.2.2 WinCC的性能特點(diǎn)22</p><p>　　4.2.3 系統(tǒng)中WinCC的設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.3 WinCC與S7-300之間通信的實(shí)現(xiàn)23</p><p>　　4.4 調(diào)試與測試結(jié)果24</p><p><b>　　結(jié)論26<

15、/b></p><p><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p>　　附錄A 外文原文30</p><p><b>　　附錄B 譯文36</b></p><p><b>　　1

16、緒論</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景</p><p>　　隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和迅猛發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時(shí)，當(dāng)工業(yè)被控對(duì)象一旦有變動(dòng)，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其

17、開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個(gè)控制項(xiàng)目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價(jià)格非常昂貴。通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實(shí)際工程問題提供了一種嶄新的方法，因?yàn)樗軌蚝芎玫亟鉀Q傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對(duì)象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動(dòng)化控制工程。</p><p>　　人機(jī)界面（Human–Machine Interface，簡稱HMI）是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換

18、信息的媒介和對(duì)話接口，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，是指人和機(jī)器在信息交換、功能接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱為界面所說的人機(jī)結(jié)合面。信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機(jī)器的硬接觸和軟接觸。人機(jī)界面可以對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控，包括過程監(jiān)測、報(bào)警提示、數(shù)據(jù)記錄等功能，從而使控制系統(tǒng)變得操作人性化、過程可視化 [1] 。</p><p>　　組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件，譯自英文SCADA，即Supervisory

19、Control and Data Acquisition (數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)，指的是一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。功能：(1)強(qiáng)大的界面顯示組態(tài)功能；(2)良好的開放性；(3)豐富的功能模塊；(4)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫；(5)可編程的命令語言；(6)周密的系統(tǒng)安全防范。其與人機(jī)界面的區(qū)別是所處運(yùn)行環(huán)境大

20、都是針對(duì)計(jì)算機(jī)/工控機(jī)而言的。</p><p>　　SIMATIC WinCC （Windows Control Center）是第一個(gè)使用最新的32 位技術(shù)、能高效控制自動(dòng)化過程的過程監(jiān)視系統(tǒng)，具有控制自動(dòng)化過程的強(qiáng)大功能、良好的開放性和靈活性。它基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作監(jiān)視系統(tǒng)，集成了人機(jī)界面（HMI）系統(tǒng)和監(jiān)控管理（SCADA）系統(tǒng)，集生產(chǎn)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化于一體，實(shí)現(xiàn)了相互之間的整合，因此，SIMATIC W

21、inCC很容易結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的和用戶的程序建立人機(jī)界面，并精確地滿足生產(chǎn)實(shí)際要求，它為各行各業(yè)提供完整、全面的SCADA功能，是一種復(fù)雜的SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控）系統(tǒng)，能高效控制自動(dòng)化過程，它基于Windows 平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)完美的過程可視化，能為各種工業(yè)領(lǐng)域提供完備的操作和監(jiān)視功能。WinCC提供成熟而可靠的運(yùn)行環(huán)境以及有效的組態(tài)，其整體的開放性，方便與標(biāo)準(zhǔn)程序和用戶程序組合在一起使用，建立人機(jī)界面，精確地滿足實(shí)際需要；其自帶的數(shù)據(jù)庫可以

22、實(shí)現(xiàn)歸檔，保存對(duì)用戶有價(jià)值的數(shù)據(jù)。</p><p>　　這在大量應(yīng)用和各種工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例中得以證明，包括：造紙和紙品加工、給水系統(tǒng)、水處理和污水凈化、電子系統(tǒng)、汽車工業(yè)、化工和制藥行業(yè)、印刷行業(yè)、能源供應(yīng)和分配、貿(mào)易和服務(wù)行業(yè)、塑料和橡膠行業(yè)、機(jī)械和設(shè)備成套工程、金屬加工業(yè)、食品、飲料和煙草行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、運(yùn)輸行業(yè)等等。</p><p>　　西門子視窗控制中心SIMATICWinCC(

23、Windows Control Center)是HMI/SCADA軟件中的后驅(qū)之秀，1996年進(jìn)入世界工控組態(tài)軟件市場，當(dāng)年就被美國Control Engineering雜志評(píng)為最佳HMI軟件，以最短的時(shí)間發(fā)展成第三個(gè)世界范圍內(nèi)成功的SCADA系統(tǒng)。而在歐洲，它無可爭議地成為第一。</p><p>　　1.2交流調(diào)速技術(shù)概況</p><p>　　隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流拖動(dòng)的薄弱環(huán)節(jié)逐

24、步顯現(xiàn)出來。由于換向器的存在，使直流電動(dòng)機(jī)的維護(hù)工作量加大，單機(jī)容量、最高轉(zhuǎn)速以及使用環(huán)境都受到限制。人們轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、便于維護(hù)、價(jià)格低廉的異步電動(dòng)機(jī)，但異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能難以滿足生產(chǎn)要求。于是，從20世紀(jì)30年代開始，人們就致力于交流調(diào)速技術(shù)的研究，然而進(jìn)展緩慢。在相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)，在變速傳動(dòng)領(lǐng)域，直流調(diào)速一直以其優(yōu)良的性能領(lǐng)先于交流調(diào)速。60年代以后，特別是70年代以來，電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，使得交流調(diào)速性能可以

25、與直流調(diào)速相媲美、相競爭。目前，交流調(diào)速逐步代替直流調(diào)速的時(shí)代已經(jīng)到來 [2] 。</p><p>　　交流電機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中常用的動(dòng)力設(shè)備，有時(shí)需要對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行性能檢測和性能測試；交流電機(jī)也是電機(jī)學(xué)和電力傳動(dòng)課程中重要的教學(xué)內(nèi)容，試驗(yàn)環(huán)節(jié)要求能夠在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理論教學(xué)的驗(yàn)證和數(shù)據(jù)測試。隨著變頻器的普及和自動(dòng)化水平的提高，變頻調(diào)速應(yīng)用范圍逐漸普及，但是變頻電機(jī)還沒有普及，有很多非變頻的普通電機(jī)用作變頻調(diào)速，這就要求

26、對(duì)普通電機(jī)進(jìn)行性能研究和運(yùn)行試驗(yàn)。在實(shí)際中這些要求還沒有得到較好的實(shí)現(xiàn)，無論是在電機(jī)生產(chǎn)、電機(jī)應(yīng)用還是中高等學(xué)校的電機(jī)課程教學(xué)中。在靜態(tài)數(shù)據(jù)或額定數(shù)據(jù)已知的基礎(chǔ)上，試驗(yàn)系統(tǒng)能夠?qū)涣麟姍C(jī)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行各種環(huán)境下的模擬運(yùn)行試驗(yàn)，運(yùn)行試驗(yàn)可以為起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)，負(fù)載可以是恒轉(zhuǎn)矩、恒功率、線性等，并且能夠借助上位機(jī)進(jìn)行運(yùn)行命令下達(dá)、數(shù)據(jù)采集和處理、特性曲線、動(dòng)態(tài)顯示，使得無論在實(shí)驗(yàn)室還是在檢測中心都可以方便、快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行交流電機(jī)的變頻調(diào)速

27、性能試驗(yàn)。所用硬件設(shè)備主要包括上位機(jī)、監(jiān)控軟件、變頻器、電動(dòng)機(jī)、磁粉制動(dòng)器、現(xiàn)場控制器、編碼器、可調(diào)穩(wěn)壓直流電源、通信模塊、電流和電壓互感器等。</p><p>　　目前看到的所有組態(tài)軟件都能實(shí)現(xiàn)類似的功能：幾乎所有運(yùn)行于32位Windows平臺(tái)的組態(tài)軟件都采用類似資源瀏覽器的窗口結(jié)構(gòu)，并對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種資源（設(shè)備、標(biāo)簽量、畫面等）進(jìn)行配置和編輯；處理數(shù)據(jù)報(bào)警及系統(tǒng)報(bào)警；提供多種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序；各類報(bào)表的生成

28、和打印輸出；使用腳本語言提供二次開發(fā)的功能；存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢，等等。</p><p>　　隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，交流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展方興未艾，各種新的控制策略正在不斷涌現(xiàn)，展現(xiàn)出更為廣闊的前景，必將進(jìn)一步推動(dòng)交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。</p><p>　　1.3 現(xiàn)場總線的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　在我國各種現(xiàn)場總線正在激烈的爭奪地位，一些世界主

29、要的現(xiàn)場總線組織在我國設(shè)立分支機(jī)構(gòu)加強(qiáng)在中國的宣傳和推廣如DeviceNet、Foundation Fieldbus 、LonWorks、P—NetProfibus 和WorldFIP 等。在一些專業(yè)領(lǐng)域國內(nèi)專家正在推廣一些專用現(xiàn)場總線如在航空航天領(lǐng)域某些高校和研究單位正在積極推廣MIL-ST D-1553 總線。一些現(xiàn)場總線在國內(nèi)的應(yīng)用已經(jīng)取得良好業(yè)績?nèi)鏔oundation Fieldbus 、HART 、LonWorks、Prof

30、ibus 和WorldFIP 等它們有的已經(jīng)打入國內(nèi)重點(diǎn)工程有的已經(jīng)在特定領(lǐng)域獲得廣泛認(rèn)同幾乎成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn) [3] 。</p><p>　　現(xiàn)場總線在發(fā)展過程中也存在一些困難，就目前狀況而言，還處于百家爭鳴、百花齊放階段，還沒有任何一種現(xiàn)場總線被國際同行認(rèn)定為是惟一的數(shù)通信標(biāo)準(zhǔn)，其中最常用的有8類現(xiàn)場總線：PROFIBUS（過程現(xiàn)場總線）、FF（基金會(huì)現(xiàn)場總線）、CAN（控制器局域網(wǎng)）、BIT總線、Lonwo

31、rks、HART、WorldFIP和INTERBUS。</p><p>　　1.4 監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展情況</p><p>　　前些年國內(nèi)大部分設(shè)備的監(jiān)控和管理還處于相當(dāng)落后的狀況，與國外相比具有很大的差距。在電氣控制上，自動(dòng)化監(jiān)控程度低，大部分的泵站僅有單級(jí)的常規(guī)控制。在管理水平上，大部分設(shè)備的管理記錄和統(tǒng)計(jì)都是手工操作。因此設(shè)備的控制和管理沒有形成區(qū)域化的網(wǎng)絡(luò)。早期設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)通常采

32、用集中采集控制系統(tǒng)的工作模式，即現(xiàn)場各處的參數(shù)通過統(tǒng)一的模擬信號(hào)，例如0.02-0.1Mpa的氣壓信號(hào)，4-20mA的直流電流信號(hào)，1-5V直流電壓信號(hào)等，送往集中監(jiān)控室。操作人員可以坐在監(jiān)控室內(nèi)觀察生產(chǎn)流程各處的狀態(tài)，可以把各單元儀表的信號(hào)按需要組成復(fù)雜控制系統(tǒng)。由于模擬信號(hào)的傳遞需要一對(duì)一的物理連接，信號(hào)變換緩慢，抗干擾能力差，因此經(jīng)常出現(xiàn)事故 [4] 。</p><p>　　經(jīng)過近些年國內(nèi)科技的飛速發(fā)展，在

33、監(jiān)控系統(tǒng)這個(gè)領(lǐng)域也取得了優(yōu)異的成績?，F(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)(RTU System,Remote Terminal Unit)。</p><p>　　在未來的工業(yè)領(lǐng)域，監(jiān)控系統(tǒng)及其界面設(shè)計(jì)的地位必然會(huì)越來越重要，應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)?huì)更廣，發(fā)展前景一片大好。</p><p&

34、gt;　　1.5 本課題的主要研究內(nèi)容</p><p>　　主要研究全數(shù)字交流調(diào)速在工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用情況、PLC在工業(yè)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀、各種制作工業(yè)控制人機(jī)界面軟件的應(yīng)用情況及優(yōu)缺點(diǎn)、工業(yè)控制中WinCC的使用、組態(tài)、通訊等。</p><p>　　通過上位機(jī)、PLC、變頻器、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)組成全數(shù)字交流調(diào)速系統(tǒng)，重點(diǎn)是完成系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)。</p>&l

35、t;p>　　通過人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制，參數(shù)設(shè)置，實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。</p><p>　　全文共分四章。第一章對(duì)本課題的研究背景進(jìn)行了簡單的介紹，并對(duì)交流調(diào)速技術(shù)現(xiàn)狀、現(xiàn)場總線應(yīng)用現(xiàn)狀及組態(tài)軟件應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，并對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析說明。第二章主要對(duì)系統(tǒng)的工藝要求進(jìn)行了說明，基本明確了系統(tǒng)的研究方法。第三章介紹了全數(shù)字交流調(diào)速系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案與硬件設(shè)計(jì)。在本章中，對(duì)系統(tǒng)所用

36、到的設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和特點(diǎn)闡述，并對(duì)重要的圖形界面分別做了說明。第四章先對(duì)組態(tài)軟件的基本知識(shí)做了介紹，并在常見的組態(tài)軟件中選擇了本設(shè)計(jì)使用的組態(tài)軟件。重點(diǎn)是人機(jī)界面設(shè)計(jì)，這也是本設(shè)計(jì)的重中之重。講了WinCC的體系結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)以及和S7-300之間的通信，最后闡述了本設(shè)計(jì)的調(diào)試與測試結(jié)果。</p><p>　　2 WinCC組態(tài)軟件介紹</p><p>　　2.1組態(tài)軟件介紹及選擇&

37、lt;/p><p>　　組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，它解決了控制系統(tǒng)通用性問題。其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和I/O產(chǎn)品，與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口，進(jìn)行系

38、統(tǒng)集成。</p><p>　　當(dāng)今國內(nèi)外常見的組態(tài)軟件主要有以下幾種：</p><p>　?。?） InTouch組態(tài)軟件 </p><p>　　在20世紀(jì)80年代末初，基于window3.1的InTouch組態(tài)軟件給工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)帶來了升級(jí)，InTouch組態(tài)軟件提供了豐富的圖庫，早期的InTouch組態(tài)軟件采用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換方式與驅(qū)動(dòng)程序通信，性能較差，最新的

39、InTouch7.0版已經(jīng)完全基于32位的Windows平臺(tái)，并且提供了OPC支持。</p><p>　?。?）FIX組態(tài)軟件 </p><p>　　美國Intellution公司一FIX組態(tài)軟件起家，1995年被愛默生集團(tuán)收購，成為愛默生集團(tuán)的全資子公司， Fix6.x軟件提供工控人員熟悉的概念和操作界面，并提供完備的驅(qū)動(dòng)程序。</p><p>　　（3）Cite

40、ch組態(tài)軟件 </p><p>　　Cit公司的Citech組態(tài)軟件具有簡潔的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序員，而不是工控用戶。Citech的組態(tài)軟件腳本語言并非是面向?qū)ο蟮?，而是類似于C語言。</p><p>　?。?）WinCC組態(tài)軟件 </p><p>　　德國西門子的WinCC組態(tài)軟件也是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，西門子公司提供類C語言的腳本，包括一個(gè)

41、調(diào)試環(huán)境。WinCC組態(tài)軟件內(nèi)嵌OPC支持，并可對(duì)分布式系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。</p><p><b>　?。?）組態(tài)王 </b></p><p>　　組態(tài)王軟件是國家第一家較有影響力的組態(tài)軟件開發(fā)公司產(chǎn)品。組態(tài)軟件提供了資源管理器式的操作界面，并提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語言支持。組態(tài)軟件也提供多種硬件驅(qū)動(dòng)程序。</p><p><b>

42、　　組態(tài)軟件的選擇</b></p><p>　　西門子公司(Siemens)的工業(yè)組態(tài)軟件WinCC(Windows Control Center)為開發(fā)適合現(xiàn)代化控制要求的系統(tǒng)提供了一個(gè)方便可靠、開放性好、功能強(qiáng)大的軟件平臺(tái)。WinCC是采用了最新的32位技術(shù)的過程監(jiān)控的軟件，具有良好的開放性和靈活性。無論是單用戶系統(tǒng)，還是多用戶系統(tǒng)，WinCC均是較好的選擇。WinCC監(jiān)控軟件提供了友好的操作界面

43、，用戶可根據(jù)需要形成操作畫面、監(jiān)控畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時(shí)趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報(bào)表等，因而在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用 [5] 。</p><p>　　基于WinCC的以上優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇WinCC組態(tài)軟件來完成。</p><p>　　2.2 WinCC組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)</p><p>　　2.2.1 WinCC組態(tài)軟件的功能</p><p&

44、gt;　?。?）豐富的功能模塊</p><p>　　提供豐富的控制功能庫，滿足用戶的測控要求和現(xiàn)場要求。利用各種功能模塊，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控，產(chǎn)生功能報(bào)表，顯示歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線、提供報(bào)警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，易于操作，系統(tǒng)既適用于單機(jī)集中式控制、DCS分布式控制，也可以是帶遠(yuǎn)程遇信能力的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)。</p><p>　?。?）強(qiáng)大的界面顯示組態(tài)功能</p><

45、p>　　目前，工控組態(tài)軟件大都運(yùn)行于Windows環(huán)境下，充分利用Windows的圖形功能完善界面美觀的特點(diǎn)，可視化的風(fēng)格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進(jìn)人開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省時(shí)間。豐富的圖形控件和工控圖庫，既提供所需的組件，又是界面制作向?qū)АＬ峁┙o用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的界面設(shè)計(jì)中解放出來，豐富的動(dòng)畫連接方式，如隱含、閃爍、移動(dòng)等等，使界面生動(dòng)、直觀。</p&

46、gt;<p><b>　?。?）良好的開放性</b></p><p>　　社會(huì)化的大生產(chǎn)，使得系統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬件不可能出自一家公司的產(chǎn)品，“異構(gòu)”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)之一。開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設(shè)備。開放性是衡量一個(gè)組態(tài)軟件好壞的重要指標(biāo)。組態(tài)軟件向下應(yīng)能與低層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上能與管理層通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的雙向通信?！?lt;/

47、p><p><b>　　（4）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫</b></p><p>　　配有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，可存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散量、字符型等，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。</p><p>　　（5）可編程的命令語言</p><p>　　有可編程的命令語言，使用戶可根據(jù)自己的需要編撰程序，增強(qiáng)圖形界面。</p><p&

48、gt;　　（6）周密的系統(tǒng)安全防范</p><p>　　對(duì)不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)限，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。</p><p>　　2.2.2 WinCC組態(tài)軟件的特點(diǎn)</p><p>　?。?）延續(xù)性和可擴(kuò)充性，用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改即可方便地完成軟件的更新和升級(jí)。</p&

49、gt;<p>　?。?）封裝性（易學(xué)易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，用戶不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能。</p><p>　?。?）通用性，每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完

50、成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。</p><p>　　3全數(shù)字交流調(diào)速系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案與硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　PLC 簡介 </b></p><p>　　SIMATIC S7-300 可編程

51、序控制器是德國SIEMENS 公司針對(duì)低中性能要求的設(shè)計(jì)的中小型模塊化PLC 系統(tǒng)，用組裝的方式來搭積系統(tǒng)，有機(jī)架（包括擴(kuò)展架）和各應(yīng)用模塊組成。它具有很高的抗干擾能力，具有較高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性，易于分布式實(shí)現(xiàn)，易于用戶掌握，這使得S7-300 備受各種企業(yè)的青睞。多種性能遞增的CPU 和豐富且功能方便的I/O 擴(kuò)展模塊，使用戶可以根據(jù)實(shí)際需要靈活組建，以適應(yīng)小/中規(guī)模性能要求的任務(wù)。當(dāng)控制任務(wù)復(fù)雜且規(guī)模巨大時(shí)，可隨時(shí)使用擴(kuò)展架對(duì)PLC

52、 進(jìn)行擴(kuò)展。 SIMATIC S7-300 系列PLC 采用緊湊的、無槽位限制的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各種單獨(dú)模塊之間可進(jìn)行廣泛組合和擴(kuò)展，控制單元主要由機(jī)架、電源模塊（PS），中央處理單元模塊（CPU）、接口模塊(IM)、信號(hào)模塊（SM）、功能模塊（FM）等部分組成[6] 。</p><p>　　分布式I/O 簡介 </p><p>　　構(gòu)建系統(tǒng)是，通常因?yàn)榘踩蛘呤┕し奖愕牡脑?，過程的輸入

53、和輸出離控制器的距離較遠(yuǎn)，如果輸入輸出模塊安裝在控制器的機(jī)架上，將需要鋪設(shè)很長的電纜，且通常連接的線路非常多，這樣，投資高、安裝不易且干擾大、出故障率高。分布式I/O設(shè)備便是這類系統(tǒng)的理想的解決方案。 </p><p>　　SIMATIC ET200 分布式I/O 系統(tǒng)是西門子公司SIMATIC S7 自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分。它是基于開放式PROFIBUS 現(xiàn)場總線可實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)場信號(hào)到控制器的數(shù)據(jù)通訊，憑借其高數(shù)據(jù)傳輸

54、率、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，確保在控制器CPU 和I/O 設(shè)之間通訊安全順暢。在工廠自動(dòng)化中，應(yīng)用SIMATIC ET200 分布式I/O 是解決控制量分散的一個(gè)優(yōu)秀方案。使用ET200 分布式I/O 可以明顯的降低接線成本，提高數(shù)據(jù)安全性，增加系統(tǒng)靈活性。</p><p>　　ET 200M 具有 S7-300 自動(dòng)化系統(tǒng)的組態(tài)技術(shù)，由一個(gè) IM 153-x 和多個(gè) S7-300 的 I/O模塊組成。ET 200M 分

55、布式 I/O 設(shè)備是具有 IP 20 防護(hù)等級(jí)的模塊化 DP 從站，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為12M /S。ET 200M 的另外一個(gè)重要的特點(diǎn)是與SIMATIC S7-300 I/O 模塊及功能模塊兼容，這就使得在具體器件選型時(shí)更容易。</p><p>　　交流變頻器6SE70簡介 </p><p>　　6SE70變頻器是全數(shù)字電壓型采用IGBT功率器件模塊化結(jié)構(gòu)的通用系列標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其主要特點(diǎn)有

56、整流單元帶能量回饋制動(dòng)、可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩限定、磁場定向控制、電機(jī)四象限運(yùn)行、瞬間電源故障后的平衡回復(fù)以及自動(dòng)加減速控制，錯(cuò)誤自診斷等功能，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使電動(dòng)機(jī)低噪聲運(yùn)行。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)[7] 。</p><p>　　6SE70變頻器的PWM調(diào)制脈沖形成環(huán)節(jié)，對(duì)于VVVF控制和矢量控制是相同的，該環(huán)節(jié)對(duì)于VVVF控制需要

57、調(diào)制深度和頻率兩個(gè)輸人量，當(dāng)采用矢量控制只是增加了一個(gè)關(guān)于轉(zhuǎn)矩電流分量相對(duì)于定子總電流矢量夾角的相移調(diào)整量，這就從原理上保證了加到電機(jī)上的三相電壓的對(duì)稱性。在矢量控制時(shí)，電機(jī)不會(huì)因矢量運(yùn)算錯(cuò)誤或定向不準(zhǔn)確而導(dǎo)致脈振，這一特點(diǎn)也使得6SE70變頻器能夠在成組傳動(dòng)(一臺(tái)變頻器帶多臺(tái)電機(jī))中采用矢量控制，從而使傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能提高。6SE70變頻器具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級(jí)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。6SE70變頻

58、器系列變頻器采用模塊化設(shè)計(jì)，配置非常靈活。有多種選件可以供客戶選用；用于與PC通訊的通訊模塊，基本模塊面板（BOP），高級(jí)操作面板（AOP）以及用于進(jìn)行現(xiàn)場總線通訊的PROFIBUS 通訊模塊 [8] 。</p><p><b>　　三相異步電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)選用JW-6314-180W三相異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)榇穗妱?dòng)機(jī)符合實(shí)驗(yàn)使用標(biāo)準(zhǔn)，且性能好，價(jià)

59、格低廉。</p><p>　　3.2 監(jiān)控系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)</p><p>　　本系統(tǒng)采用PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信，用PROFIBUS現(xiàn)場總線連接好，分布式PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、主-從通信模式，在STEP 7中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，編寫通信程序和控制程序。按設(shè)計(jì)需求，將PLC、4個(gè)ET200M、4個(gè)6SE70變頻器以及各個(gè)智能設(shè)備、工控機(jī)在全部掛在現(xiàn)場總線的電纜上，并在軟硬方面分配好地址

60、。 </p><p>　　編程理念是采用模塊化和步進(jìn)邏輯法，按照過程的時(shí)間段分為6個(gè)，上一個(gè)模塊完成將下一個(gè)模塊開啟，并將自身鎖定，依次類推，完成整個(gè)過程。</p><p>　　圖3.1 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)圖</p><p><b>　　圖3.2功能邏輯塊</b></p><p>　　3.3 PLC單元及其配置</p>

61、<p><b>　　機(jī)架 </b></p><p>　　機(jī)架用來安裝和固定PLC的各類模塊，S7-300的機(jī)架是特制的不銹鋼或鋁制異形板，其長度有160mm、200mm 、482mm、530mm、830mm5種。電源模塊、CPU模塊及其他信號(hào)模塊都可方便的安裝在導(dǎo)軌上。除CPU模塊外，其他信號(hào)模塊都帶有總線連接器，安裝時(shí)先將總線連接器裝在CPU模塊上，并固定在導(dǎo)軌上，然后依次將

62、各模塊裝入，通過背板總線對(duì)各模塊進(jìn)行物理上和電氣上的連接。 </p><p>　　本系統(tǒng)采用200mm的機(jī)架，以用來安裝電源模塊、CPU模塊。</p><p><b>　　電源模塊（PS） </b></p><p>　　電源模塊用于將市電電壓（交流120V/230V）轉(zhuǎn)換成工作電壓（直流24V），作為S7-300CPU和24V直流負(fù)載電路，如信

63、號(hào)模塊、傳感器、執(zhí)行器電源。它與CPU模塊和其他信號(hào)模塊之間通過電纜連接，而不是通過背板總線連接。S7-300系列PLC的電源模塊為PS305 和PS307系列。根據(jù)電流的大小，將PS307系列電源模塊分為PS307 (2A)、PS307(5A)、 PS307(10A) 3種型號(hào)。</p><p>　　中央處理器（CPU） </p><p>　　S7-300 的CPU 模塊（簡稱CPU）集

64、成了過程控制功能，用于執(zhí)行用戶程序。每個(gè)CPU 都有一個(gè)編程用的RS-485 接口，有的還帶有集成的現(xiàn)場總線的PROFIBUS-DP 接口或PtP（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）串行通信接口。 </p><p>　　CPU是控制系統(tǒng)的中心，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的中央控制，存儲(chǔ)并執(zhí)行程序，通過MPI與其他的處理器或者編程裝置實(shí)現(xiàn)通信功能，為背板總線提供5V電源。 </p><p>　　在緊湊型CPU 中所采取的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，現(xiàn)在

65、也應(yīng)用到全新標(biāo)準(zhǔn)型CPU300系列，這樣就大大提高了CPU 的性能：縮短機(jī)器時(shí)鐘時(shí)間、減少工程成本、降低運(yùn)行成本、降低安裝空間需求、增加了系統(tǒng)的靈活性。 </p><p><b>　　CP </b></p><p>　　通訊處理器用于PLC 之間、PLC 與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的通信，可以將PLC 接入PROFIBUS-DP和工業(yè)以太網(wǎng)，或用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信等。通

66、信處理器可以減輕CPU 處理通信的負(fù)擔(dān)，并減少用戶對(duì)通信的編程工作。在本系統(tǒng)中主要承擔(dān)ET200M 從站、6SE70交流調(diào)速器與S7-300主站的通信工作，緩解了主站通信壓力，縮短了系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間 [9] 。</p><p>　　S7-300 PLC的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　相對(duì)于其它廠家的PLC，西門子PLC有以下一些優(yōu)勢：性能穩(wěn)定，通用性好；程序的結(jié)構(gòu)化方面更強(qiáng)大；西門子的仿真軟件S

67、7-300要強(qiáng)大些；對(duì)于各種小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)中S7-300即方便又便宜；S7-300具有強(qiáng)大的功能支持及用戶進(jìn)行編程啟動(dòng)和維護(hù)等。</p><p>　　3.4 現(xiàn)場總線的選擇及其技術(shù)特點(diǎn)</p><p>　　3.4.1 現(xiàn)場總線的選擇</p><p>　　目前工業(yè)生產(chǎn)中常見的幾種現(xiàn)場總線是：PROFIBUS（過程現(xiàn)場總線）、FF（基金會(huì)現(xiàn)場總線）、CAN

68、（控制器局域網(wǎng)）、BIT總線、Lonworks、HART、WorldFIP、INTERBUS等。</p><p>　　PROFIBUS（過程現(xiàn)場總線）</p><p>　　PROFIBUS現(xiàn)場總線由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-PA組成。DP型用于分散外設(shè)間的高速傳輸，適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用；FMS意為現(xiàn)場信息規(guī)范，適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控

69、制器和低壓開關(guān)等一般自動(dòng)化；PA型則是用于過程自動(dòng)化的總線類型。</p><p>　　FF（基金會(huì)現(xiàn)場總線）</p><p>　　基金會(huì)現(xiàn)場總線以ISO/OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層為FF通信模型的相應(yīng)層次，并在應(yīng)用上增加了用戶層。用戶層主要針對(duì)自動(dòng)化測控應(yīng)用的需要，定義了信息存取的統(tǒng)一規(guī)則，采用設(shè)備描述語言規(guī)范了通用的功能塊集。FF分低速H1和高速H2兩種

70、通信速率。</p><p>　　CAN（控制器局域網(wǎng)）</p><p>　　CAN協(xié)議是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)互聯(lián)基礎(chǔ)上的，不過其模型結(jié)構(gòu)只有3層，即只取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂層的應(yīng)用層。其信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線，通訊速率最高可達(dá)1Mbps，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10,km(5Kbps下)，掛接設(shè)備數(shù)量最多可達(dá)110個(gè)。</p><p><b&g

71、t;　　BIT總線</b></p><p>　　該總線是Intel公司為單片微機(jī)在集散式測控系統(tǒng)中進(jìn)行通信傳輸而設(shè)計(jì)的一種主從式高速串行網(wǎng)。它借助于RUPI-44系列單片機(jī)，通過單片機(jī)中串行通訊接口單元SIU實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。</p><p><b>　　Lonworks</b></p><p>　　它采用ISO/OSI模型的全部7層通

72、訊協(xié)議，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡化為參數(shù)設(shè)置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質(zhì)，通訊速率從300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距離可達(dá)2700m（78Kbit/s），被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。Lonworks技術(shù)采用的LonTalk協(xié)議被封裝到Neuron（神經(jīng)元）的芯片中，并得以實(shí)現(xiàn)。采用Lonworks技術(shù)和神經(jīng)元芯片的產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、保安系統(tǒng)、辦公設(shè)備、交通運(yùn)

73、輸、工業(yè)過程控制等行業(yè)。</p><p><b>　　HART</b></p><p>　　其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的過渡產(chǎn)品。其通信模型采用物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層三層，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)主從應(yīng)答方式和多點(diǎn)廣播方式。由于它采用模擬數(shù)字信號(hào)混和，難以開發(fā)通用的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆的要求，并

74、可用于由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。</p><p><b>　　WorldFIP</b></p><p>　　WorldFIP的特點(diǎn)是具有單一的總線結(jié)構(gòu)來適用不同的應(yīng)用領(lǐng)域的需求，而且沒有任何網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋，用軟件的辦法來解決高速和低速的銜接。WorldFIP與FFHSE可以實(shí)現(xiàn)“透明聯(lián)接”，并對(duì)FF的H1進(jìn)行了技術(shù)拓展，如速率等。在與IEC611

75、58第一類型的連接方面，WorldFIP做得最好，走在世界前列。</p><p><b>　　INTERBUS</b></p><p>　　INTERBUS采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的開放化系統(tǒng)互聯(lián)OSI的簡化模型（1，2，7層），即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，具有強(qiáng)大的可靠性、可診斷性和易維護(hù)性。其采用集總幀型的數(shù)據(jù)環(huán)通信，具有低速度、高效率的特點(diǎn)，并嚴(yán)格保證了數(shù)據(jù)傳

76、輸?shù)耐叫院椭芷谛?；該總線的實(shí)時(shí)性、抗干擾性和可維護(hù)性也非常出色 [10] 。</p><p>　　鑒于以上介紹的幾種現(xiàn)場總線，根據(jù)幾種現(xiàn)場總線的特點(diǎn)，最終選擇了PROFIBUS（過程現(xiàn)場總線）。原因是其具有傳輸速率可在9.6kB/S～12MB/S間選擇，傳輸介質(zhì)可以用金屬雙絞線或光纖，提供通用的功能模塊管理規(guī)范，在一定范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)互操作，每條總線區(qū)段可連接32個(gè)設(shè)備等。</p><p>

77、　　3.4.2 現(xiàn)場總線的特點(diǎn)</p><p>　　(1) 全數(shù)字化通信 </p><p>　　(2) 開放型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) </p><p>　　(3) 互可操作性與互用性 </p><p>　　(4) 現(xiàn)場設(shè)備的智能化 </p><p>　　(5) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 </p><p>　　(

78、6) 對(duì)現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性</p><p>　　(7)現(xiàn)場控制設(shè)備具有通信功能，便于構(gòu)成工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　(8)通信標(biāo)準(zhǔn)的公開、一致，使系統(tǒng)具備開放性，設(shè)備間具有互可操作性</p><p>　　(9)功能塊與結(jié)構(gòu)的規(guī)范化使相同功能的設(shè)備間具有互換性</p><p>　　(10)控制功能下放到現(xiàn)場，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具備高度的分散

79、性 [11] </p><p>　　3.5 PROFIBUS-DP的特點(diǎn)</p><p>　　PROFIBUS-DP(Process Field Bus-Decentralized Periphery,分布式外設(shè)現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn))是PLC與遠(yuǎn)程I/O、驅(qū)動(dòng)裝置以及其他PROFIBUS 設(shè)備之間的主站-從站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的鏈接標(biāo)準(zhǔn)，主要用于PLC與外部控制設(shè)備之間高速數(shù)據(jù)通信，以組成生產(chǎn)線內(nèi)部的現(xiàn)場總

80、線網(wǎng)，在PROFIBUS中使用最為廣泛。</p><p><b>　　(1) 傳輸技術(shù) </b></p><p>　　PROFIBUS-DP的傳輸速率為96～12kbps最大傳輸距離在9.6~187.5kbps時(shí)為1000m，500kbps時(shí)為400m，1500kbps時(shí)為200m，3000~12000kbps時(shí)為100m，可用中繼器延長至10km。其傳輸介質(zhì)可以是雙

81、絞線，也可以是光纜，最多可掛接 127個(gè)站點(diǎn)。</p><p><b>　　(2) 總線存取 </b></p><p>　　各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主－從傳送。支持單主或多主系統(tǒng)?？偩€上最多站點(diǎn)（主－從設(shè)備）數(shù)為126。系統(tǒng)配置的描述包括：站數(shù)、站地址、輸入/輸出地址、輸入/輸出數(shù)據(jù)格式，診斷信息格式及所使用的總線參數(shù)。</p><p>

82、;<b>　　(3) 通信</b></p><p>　　點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（用戶數(shù)據(jù)傳送）或廣播（控制指令）。循環(huán)主－從用戶數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主－主數(shù)據(jù)傳送。 </p><p><b>　　(4) 診斷功能 </b></p><p>　　經(jīng)過擴(kuò)展的PROFIBUS-DP診斷能對(duì)故障進(jìn)行快速定位。診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。診斷信息

83、分三級(jí)： </p><p>　　本站診斷操作：本站設(shè)備的一般操作狀態(tài)，如溫度過高，壓力過低。 </p><p>　　模塊診斷操作：一個(gè)站點(diǎn)的某具體I/O模塊故障。 </p><p>　　通過診斷操作：一個(gè)單獨(dú)輸入/輸出位的故障。</p><p><b>　　(5) 運(yùn)行模式</b></p><p>

84、;　　系統(tǒng)運(yùn)行模式主要取決于DPM1的操作狀態(tài)，這此狀態(tài)由本地或總線的配置設(shè)備所控制。</p><p>　　運(yùn)行：在這種狀態(tài)下，DPM1處于數(shù)據(jù)傳輸階段，循環(huán)數(shù)據(jù)通信時(shí)，DPM1從DP站讀取輸入信息并向從站寫入輸出信息。</p><p>　　清除：在這種狀態(tài)下，DPM1讀取DP從站的輸入信息并使輸出信息保持在故障安全狀態(tài)。 </p><p>　　停止：在這種狀態(tài)下，

85、DPM1和DP從站之間沒有數(shù)據(jù)傳輸。</p><p><b>　　(6) 同步</b></p><p>　　控制指令允許輸入和輸出同步。同步模式：輸出同步；鎖定模式：輸入同步。 </p><p><b>　　(7) 功能</b></p><p>　　DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶有數(shù)據(jù)傳送。各DP從

86、站的動(dòng)態(tài)激活和可激活，DP從站組態(tài)的檢查。強(qiáng)大的診斷功能，三級(jí)診斷診斷信息。輸入或輸出的同步，通過總線給DP從站賦予地址。通過部線對(duì)DP主站（DPM1）進(jìn)行配置，每DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最大為246字節(jié) [12] 。</p><p>　　3.6 變頻器參數(shù)設(shè)置</p><p>　　6SE70變頻器參數(shù)設(shè)置</p><p>　　P060=2 固定

87、設(shè)置菜單</p><p>　　P366=0 0:具有PMU的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置；1：具有OP1S的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置</p><p>　　P970=0 參數(shù)復(fù)位</p><p>　　P060=5 系統(tǒng)設(shè)置菜單</p><p>　　P071=380v 裝置輸入電壓</p>&l

88、t;p>　　P095=10 異步/同步電機(jī)，國際標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　P100=3 1:V/f控制</p><p>　　3:無測速機(jī)的速度控制</p><p>　　4:有測速機(jī)的速度控制</p><p><b>　　5:轉(zhuǎn)矩控制</b></p><p&g

89、t;　　P101=380v 電機(jī)額定電壓</p><p>　　P102=57.9A 電機(jī)額定電流</p><p>　　P103=0 電機(jī)勵(lì)磁電流，如果此值未知，設(shè)P103=0當(dāng)離開系統(tǒng)設(shè)置此值自動(dòng)計(jì)算。</p><p>　　P108=730 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速</p><p>　　P10

90、9=4 電機(jī)極對(duì)數(shù)</p><p>　　P115=1 自動(dòng)參數(shù)設(shè)置，參數(shù)值P350-P354設(shè)定到額定值</p><p>　　P130=10 10:無脈沖編碼器;11:脈沖編碼器</p><p>　　P330=1 0:線性（恒轉(zhuǎn)矩）;1:拋物線特性</p><p>

91、　　P114=1 控制系統(tǒng)的工藝邊界條件，1：扭矩、齒輪傳動(dòng)和較大的慣性矩</p><p>　　P383=0 確定電機(jī)冷卻方式</p><p>　　P368=0 選擇設(shè)定值和命令源</p><p>　　P554=0011 起/停命令</p><p>　　P462=1

92、 斜坡函數(shù)發(fā)生器加速時(shí)間</p><p>　　P463=0 斜坡函數(shù)發(fā)生器加速時(shí)間的單位o:s;1:min;2:h</p><p>　　P464=1 斜坡函數(shù)發(fā)生器減速時(shí)間</p><p>　　P465=0 斜坡函數(shù)發(fā)生器減速時(shí)間的單位o:s;1:min;2:h</p><

93、;p>　　P580=0018 正向/反向控制信號(hào)</p><p>　　P581=0020 高速/低速控制信號(hào)</p><p>　　P568=0014 正向點(diǎn)動(dòng)控制信號(hào)</p><p>　　P569=0016 反向點(diǎn)動(dòng)控制信號(hào)</p><p>　　P401=50Hz 正

94、向高速頻率值</p><p>　　P402=30Hz 正向低速頻率值</p><p>　　P403=-50Hz 反向高速頻率值</p><p>　　P404=-30Hz 反向低速頻率值</p><p>　　P448=10Hz 正向點(diǎn)動(dòng)頻率值</p><p>　　P44

95、9=-10Hz 反向點(diǎn)動(dòng)頻率值</p><p>　　P443.0=0041 設(shè)置主給定值為正向高速頻率值</p><p>　　P443.1=0042 設(shè)置主給定值為正向低速頻率值</p><p>　　P443.2=0043 設(shè)置主給定值為反向高速頻率值</p><p>　　P443.3=0044

96、 設(shè)置主給定值為反向低速頻率值</p><p>　　P571=1 允許正向運(yùn)轉(zhuǎn)</p><p>　　P572=1 允許反向運(yùn)轉(zhuǎn)</p><p>　　P561=0012 變頻器允許工作控制信號(hào)</p><p>　　P060=0 結(jié)束參數(shù)設(shè)置</p>

97、<p>　　圖3.3 6SE70變頻器參數(shù)設(shè)置圖</p><p>　　4 基于WinCC的人機(jī)界面設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1WinCC組態(tài)軟件應(yīng)用</p><p>　　在組態(tài)軟件中，通過組態(tài)生成的一個(gè)目標(biāo)應(yīng)用項(xiàng)目在計(jì)算機(jī)硬盤中占據(jù)惟一的物理空間(邏輯空間)，可以用惟一的名稱來標(biāo)識(shí)，稱為應(yīng)用程序。</p><p>　　組態(tài)軟

98、件的結(jié)構(gòu)劃分有多種標(biāo)準(zhǔn)，下面按照軟件的系統(tǒng)環(huán)境和軟件體系組成兩種標(biāo)準(zhǔn)討論其體系結(jié)構(gòu)。</p><p>　　(1)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 </p><p>　　設(shè)計(jì)人員為實(shí)施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下，進(jìn)行應(yīng)用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，供系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。</p><p>　　系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境由若干個(gè)

99、組態(tài)程序組成，如圖形界面組態(tài)程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)程序等。</p><p>　　(2)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境 </p><p>　　在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，目標(biāo)應(yīng)用程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境由若干個(gè)運(yùn)行程序組成，如圖形界面運(yùn)行程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行程序等。</p><p>　　設(shè)計(jì)人員最先接觸的一定是系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，通過系統(tǒng)組態(tài)和調(diào)試，最終將目標(biāo)應(yīng)用程序在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)

100、境投入實(shí)時(shí)運(yùn)行，完成工程項(xiàng)目。</p><p>　　組態(tài)軟件的主要作用 </p><p>　　在圖形畫面生成方面，構(gòu)成現(xiàn)場過程的圖形畫面被劃分成三類簡單的對(duì)象：線、填充圖形和文本。每個(gè)簡單對(duì)象都有影響其外觀的屬性，對(duì)象的基本屬性包括：線的顏色、填充顏色、高度、寬度、取向、位置移動(dòng)等。這些屬性可以是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)的。靜態(tài)屬性在系統(tǒng)投入運(yùn)行后保持不變，與原來組態(tài)時(shí)一致。而動(dòng)態(tài)屬性則與表達(dá)

101、式的值有關(guān)，表達(dá)式可以是來自I/O設(shè)備的變量，也可以是由變量和運(yùn)算符組成的數(shù)學(xué)表達(dá)式。這種對(duì)象的動(dòng)態(tài)屬性隨表達(dá)式的值的變化而實(shí)時(shí)改變，這種組態(tài)過程通常叫做動(dòng)畫鏈接。</p><p>　　在圖形界面上還具備報(bào)警通知和確認(rèn)、報(bào)表組態(tài)及打印、歷史數(shù)據(jù)查詢與顯示等功能。各種報(bào)警、報(bào)表、趨勢都是動(dòng)畫鏈接的對(duì)象，其數(shù)據(jù)源都可以通過組態(tài)來指定。這樣每個(gè)畫面的內(nèi)容就可以根據(jù)實(shí)際情況由設(shè)計(jì)人員靈活設(shè)計(jì)，每幅畫面中的對(duì)象數(shù)量均不受限

102、制 [15] 。</p><p>　　圖4.1組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)處理流程</p><p>　　4.2人機(jī)界面的設(shè)計(jì)</p><p>　　WinCC V6.0采用標(biāo)準(zhǔn)的Microsoft SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歸檔，同時(shí)具有Web瀏覽器功能，管理人員在辦公室就可以看到生產(chǎn)流程的動(dòng)態(tài)畫面，從而更好地調(diào)度指揮生產(chǎn)。 </p><

103、p>　　作為SIMITIC全集成自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，WinCC確保與SIMATIC S5、S7個(gè)505系列PLC連接的方便和通信的高效；WinCC與STEP 7編程軟件的緊密結(jié)合縮短了項(xiàng)目開發(fā)的周期，此外WinCC還有對(duì)SIMATIC PLC進(jìn)行系統(tǒng)診斷的選項(xiàng)，為硬件維護(hù)提供方便。 </p><p>　　WinCC集成了SCADA、組態(tài)、腳本語言等先進(jìn)技術(shù)，為用戶提供了Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下使用

104、各種通用軟件的功能，繼承了西門子公司的全集成自動(dòng)化(TIA)產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)和無縫集成的特點(diǎn) [16] 。</p><p>　　4.2.1 WinCC的體系結(jié)構(gòu) </p><p>　　WinCC 類似與Windows中的資源管理器，它組合了控制系統(tǒng)所有必要的數(shù)據(jù)，以樹形目錄的形式分層排列存儲(chǔ)。WinCC分為基本系統(tǒng)、WinCC選件和WinCC附件。 </p><p>

105、　　WinCC基本機(jī)構(gòu)包括：</p><p><b>　　變量管理器 </b></p><p>　　變量管理器管理著WinCC中所有使用的外部變量、內(nèi)部變量和通信驅(qū)動(dòng)程序等。WinCC中與外部控制器沒有過程連接的變量叫做內(nèi)部變量，內(nèi)部變量可以無限制使用。與外部控制器有過程連接的變量叫做過程變量，也稱為外部變量。</p><p>　　圖4.2 新

106、建內(nèi)部變量</p><p><b>　　圖形編輯器 </b></p><p>　　圖形編輯器用于設(shè)計(jì)各種圖形畫面。 </p><p>　　圖4.3 圖形編輯器</p><p><b>　　報(bào)警記錄 </b></p><p>　　報(bào)警記錄用于采集和歸檔報(bào)警消息。 </p&

107、gt;<p><b>　　變量記錄 </b></p><p>　　變量記錄用于處理測量值的采集和歸檔。</p><p><b>　　報(bào)表編輯器 </b></p><p>　　報(bào)表編輯器提供許多標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)表，也可自行設(shè)計(jì)各種格式的報(bào)表，可以按照設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行打印工作。 </p><p>&

108、lt;b>　　全局腳本 </b></p><p>　　全局腳本是根據(jù)項(xiàng)目需要編寫ANSI-C或VBS腳本代碼。</p><p><b>　　文本庫 </b></p><p>　　文本庫編輯不同語言版本下的文本消息。 </p><p><b>　　用戶管理器 </b></p&g

109、t;<p>　　用話管理器用來分配、管理和監(jiān)控用戶對(duì)組態(tài)和運(yùn)行系統(tǒng)的訪問權(quán)限。 </p><p><b>　　交叉引用 </b></p><p>　　交叉引用用于檢索畫面、函數(shù)、歸檔和消息中所使用的變量、函數(shù)、OLE對(duì)象和ActiveX控件等 [17] 。</p><p>　　4.2.2 WinCC的性能特點(diǎn)</p>

110、<p>　　(1) WinCC基于最新發(fā)展的軟件技術(shù)，與Microsfot的密切合作能保證用戶獲得將來不斷更新的技術(shù)。</p><p>　　(2) 包括所有的SCADA功能在內(nèi)的客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)：即使最基本的WinCC系統(tǒng)仍能提供生成復(fù)雜可視化任務(wù)的組件和函數(shù)，生成畫面、腳本、報(bào)警、趨勢和報(bào)告的編輯器由最基本的WinCC系統(tǒng)組件建立。</p><p>　　(3) 集成ODBC

111、/QSL數(shù)據(jù)庫：SQL2000標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫集成于WinCC，所有面向列表的組態(tài)數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)于此庫中，可以容易的使用標(biāo)準(zhǔn)查詢語言(SQL)或使用ODBC驅(qū)動(dòng)訪問WinCC數(shù)據(jù)庫，如這些訪問選項(xiàng)允許WinCC對(duì)其他Windows程序和數(shù)據(jù)庫開放它的數(shù)據(jù)。</p><p>　　(4) 提供所有主要PLC系統(tǒng)的通訊通道：作為標(biāo)準(zhǔn)，WinCC支持所有連接SIMATIC S5/S7/505控制器的通訊通道，還包PROF