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　　在主机架的3号插槽插入IM365用于本地扩展。插入另外一个机架，并在3号槽插入IM365。这时该扩展机架上的IM365会与主机架上的IM365自动连接。在扩展机架上插入4个8路的模拟量输入模块和2个8路的模拟量输出模块。在硬件组态窗口的下面有详细信息窗口，其中显示了相应的模块的地址。各模块是自动编址的，我们也可以修改各个模块的地址。方法是双击想要修改的模块，在对话框中选择Address标签页，然后输入相应的地址即可。

　　在配置过程中，STEP7可以自动检查配置的正确性。当硬件目录中的一个模块被选中时，机架中允许插入该模块的槽会变成绿色，而不允许该模块插入的槽颜色无变化。将选中的模块拖到不能插入该模块的槽时，会提示不能插入的原因。硬件组态完成后，进行存盘并编译。这时硬件组态的参数将会保存到系统数据块（SDB）中。这时系统硬件组态完成了，可以将选择的组态下载到PLC中。

　　完成硬件组态后，就可以进行程序的编制。西门子S7系列PLC采用的是“块式程序结构”，用“块”的形式来管理用户编写的程序及程序运行所需要的数据，组成完整的PLC应用程序系统（软件系统）。“块”分为数据块和逻辑块，它们都存放在Blocks目录下[8]。这些块主要包括组织块(OB)、数据块(DB)、功能(FC)、功能块(FB)和背景数据块(DI)。我们选择的程序语言是梯形图(LAD)。

　　程序编制完成后需要对程序进行下载和调试。

　　5.1.3典型程序介绍



　　该程序段主要实现模拟量数据的转化以及传感器故障报警。在污水处理过程中，需要实时的采集和显示温度、流量、液位等模拟量信号。该程序的目的就是将采集的信号转化为原始的工程量进行显示。由于在污水处理的现场存在信号干扰，所以将内码值在+200和-200之间的输入视为干扰，不进行处理。然后将该内码值送给FC105处理。FC105SCALE功能是接收一个整型值(INT)，并将其转换为以工程单位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之间的实型值。



　　该程序检测温度传感器是否故障。当一个温度模拟量对应的整数值在-1000-2000范围之外，我们视为传感器故障。为了防止干扰引发的误判断，我们对故障时间进行计时。只有当时当该时间超过1000秒时，我们才对其进行报警处理。当时间未到，出现了正常信号时，需要对计时清零。

5.2上位组态画面

　　本系统采用SIMATICWinCC组态软件对系统进行监控。用户登陆系统后看到主画面显示整个污水处理厂的工艺流程。通过主画面上的几个按钮可以进入各个分画面。分画面包括工艺流程的各个部分以及报警、趋势画面。监控画面包括系统中的各个开关量和模拟量。监控系统还可以完成实时报警显示和报表打印。

　　5.2.1WinCC简介

　　西门子公司的WinCC是WindowsControlCenter（视窗控制中心）的简称。它集成了SCADA、组态、脚本（Script）语言和OPC等先进技术，为用户提供了Windows操作系统（Windows2000或XP)环境下使用各种通用软件的功能。WinCC继承了西门子公司的全集成自动化（TIA）产品的技术先进和无缝集成的特点。WinCC运行于个人计算机环境，可以于多种自动化设备及控制软件集成，具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项，使用方式灵活，功能齐全。用户在其友好的界面进行组态、编程和数据管理，可形成所需要的操作画面、控制画面、监视画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。

　　5.2.2设计思路

　　程序运行时首先进入主画面。主画面显示污水处理的整个工艺流程，同时在主画面中显示各个流程关键的开关量和模拟量的状态，如设备的状态、闸门前后液位、流量等。如果想了解现场更加详细的状态以及对设备进行远程控制需要进入工艺流程的分画面。分画面中可以显示实时报警、趋势曲线。同时对重要模拟量进行归档，以便形成历史趋势曲线，便于以后进行查看和分析。如果用户想对画面进行操作，如设备控制、参数更改等，必须输入用户名和密码进行登陆，以防止其他人员的误操作。在登陆状态下，不同的用户具有不同的权限。在中央监控室可以对现场的设备进行操作，参数采集以及现场仪表的数据显示。

　　5.2.3设计步骤

　　一、启动WinCC并新建项目

　　启动WinCC，单击“开始”>SIMATIC>WinCC>WindowsControlCenter6.0。选择“文件”>新建，此时会出现项目类型选择对话框。选择单用户项目，输入项目名称，在这里输入“sewerage”，并选择项目的存储位置。

　　二、安装通讯驱动程序

　　添加一个通讯驱动程序，鼠标右击工程浏览器中浏览窗口中的“变量管理”，选择“添加新的驱动程序”。在“添加新的驱动程序”对话框中选择SIMATICS7ProtocolSuite.chn。单击驱动程序前面的“+”，将会显示当前驱动程序所有可用的通道单元。右击MPI通道单元，在快捷菜单中选择新的“驱动程序的连接”菜单项。在随后显示的连接属性对话框中输入PLCstation作为逻辑连接名，单击“确定”按钮。

　　三、定义变量

　　单击“变量管理”>SIMATICS7ProtocolSuite>MPI前面的“+”，展开各自节点，鼠标右击节点PLCstation，在快捷菜单中选择“新建变量组”，输入DI作为变量组名，同样的建立DO、AI和AO变量组。建立变量组的目的是为了更好的管理这些变量。如果在一个项目中因处理大量的数据而需要很多的变量时，建议将变量组织为变量组。只有这样才能在大型的项目中始终注意各种事件。一般可将完成同一功能的变量或属于同一设备的变量归结为一个组。在新建的几个变量组中添加多个“标签”，这些“标签”，这些标签对应PLC中的地址，数据类型也要和PLC中的数据类型保持一致。这样，当我们运行项目时，PLC的数据就被采集到计算机中。这些数据用于在监控画面中显示、归档、报表打印等。

　　四、创建过程画面

　　1.设计主画面



　　图5.4上位机主画面

　　主画面显示污水处理的整个工艺流程，包括显示重要的模拟量输入信号。在工艺流程主画面的下方是一排按钮，“主画面”用于回到工艺流程主画面；“工艺流程图”用于进入各个工艺流程分画面；“报表曲线”用于进入报表和趋势曲线画面；报警窗口用于显示实时报警和历史报警；“登陆”和“退出系统”用于用户登陆和退出监控系统。在监控系统运行时按“Ctrl+L”，可以进入登陆状态，用户可以在登录对话框中输入用户名和密码进行登陆。当用户点击“退出系统”时会显示退出登陆对话框，可以进行确认退出和取消退出，这样可以防止用户误点击退出系统。同时在画面中始终显示系统时间。

　　2.设计工艺流程分画面



　　图5.5格栅间画面

　　在工艺流程分画面的最上面有一排按钮，用于在不同的工艺流程段分画面之间切换包括。包括“格栅间”、“曝气尘沙池”、“鼓风机房”、“生化反应池”、“二沉池”、“紫外线消毒”几个按钮。下面以格栅间为例看一下工艺流程分画面的创建过程。选择菜单“查看”>“库”或单击工具栏上的图标，显示对象库中的对象中的目录。双击“全局库”后显示全局库中的目录树。单击对象库工具栏上的图标，可以预览对象库中的图形。选择相应的对象，并将其托至画面区中。拖动对象周围的黑色方块，改变对象的大小。同时在“标准对象”中选择静态文本以及“智能对象”中的输入输出对象放置在画面中。

　　3.趋势曲线画面

　　要在运行系统中显示趋势曲线和表格画面，首先需要进行过程值归档。过程值归档的目的是采集、处理和归档工业现场的过程数据。以这种方法获得的过程数据可用于获取与设备的操作状态有关的管理和技术标准。在运行系统中，可以以表格或趋势曲线的形式输出当前过程值或已归档的过程值，也可以将所归档的过程值作为记录打印输出。WinCC使用“变量记录”组件来组态过程值归档，可以选择组态过程值归档和压缩归档，定义采集和归档周期，并选择想要归档的过程值。在一个归档中可以定义要归档变量的不同采集类型。可以是非周期、连续周期、可选择周期以及一旦改变。

　　WinCC的图形系统提供两个ActiveX控件用于显示过程值归档。在WinCC的画面中插入WinCCOnlineTrendControl控件，以及WinCCOnlineTableControl控件。在控件的选项卡中设置标题、变量、字体等。

4.组态报警画面

　　在WinCC中，报警记录编辑器负责消息的采集和归档，包扩过程、预加工、表达式以及归档等消息的采集功能。消息系统给操作员提供了关于操作状态和过程故障状态的信息。他们将临界状态提早通知操作员，并帮助消除空闲时间。系统可以通过画面和声音的形式报告记录消息时间，还可以用电子和书面的形式归档。报警可以通知操作员在生产过程中发生的故障和错误消息，用于及早警告临界状态或缩短停机时间。

　　WinCCAlarmControl作为显示消息时间的消息视图使用。用户在组态时就可获得高度的灵活性，因为希望显示的消息视图、消息行和消息块均可在图形编辑器中进行组态。在WinCC运行系统中，报警事件将以表格的形式在画面中。在WinCC报警画面中，添加WinCCAlarmControl控件，然后双击该控件，打开属性对话框中的消息行选项卡，对在控件中显示的项目进行设置，能够显示报警日期、时间、消息文本和错误点。

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关键词： PLC WINCC 污水处理 自动化监控系统