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1、大连理工大学成人教育学院本科生毕业论文(设计)题目名称： 基于WINCC的白酒生产线控制平台的设计与实现 学习形式： 成人教育 层 次： 本科 专 业： 计算机科学与技术 年 级： 计升一班 学 生： 指导教师： 评 阅 人： 完成日期 2009 年 10月26日基于WinCC的白酒生产线控制平台的设计与实现内容摘要随着计算机技术的发展以及工业自动化水平的不断提高，利用计算机技术对生产进行管理以及对生产过程实施数据采集和监控，越来越受到人们的关注。本文以某白酒厂的白酒生产线控制平台项目为依托，运用自动化技术和组态软件技术即WinCC和Step7软件,对整个控制平台（包括流程画面，库存报表，Pl
2、C模块，白酒勾兑系统）的设计与实现，达到对整个酒厂的白酒生产线进行实时监控和操作，从而提高生产效率，节约生产成本。关键词：组态系统；WinCC；Step7；VB目 录内容摘要I1 绪论 11.1 课题的提出11.1.2 组态软件构成21.1.3 西门子WinCC组态软件简介41.1.4 西门子PLC71.2 课题研究的意义和目的82 白酒生产线控制平台方案92.1 白酒生产线控制平台设计要求92.1.1 工艺流程92.1.2 设计要求102.2 白酒生产线控制平台设计原则102.3 白酒生产线控制平台概要设计112.3.1 白酒生产线控制平台系统结构112.3.2 系统软件组成132.4 本章
3、小结133 白酒生产线控制平台详细设计与实现143.1 白酒生产线平台的操作界面设计143.1.1 控制平台主界面的设计143.1.2 流程控制画面设计153.1.3 库存报表设计173.2 白酒生产线控制平台的外部变量的定义183.3 PLC模块功能设计203.3.1 转换板部分程序设计203.3.2 翻页数据和路径选择部分功能设计213.4 白酒勾兑系统设计233.5 本章小结24结 论25参考文献26附录A白酒勾兑系统VB程序28致 谢31 II 基于WinCC的白酒生产线控制平台的设计与实现1 绪论1.1 课题的提出1.1.1 组态软件概述“组态”的概念是伴随着集散控制系统（Distr
4、ibuted Control System）的出现及计算机控制技术的日趋成熟才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的，并随着DCS商品化而发展起来的。目前自动化产品呈现出智能化、小型化、网络化、PC化、低成本的发展趁势，并逐渐形成了各种标准的网络结构、硬件规范。使得自动化系统的“水平”和“垂直”集成变得更加容易。监控组态软件己经成为其中的桥梁和纽带，是自动化系统中的重要组成部分。组态的含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行特定任务，满足使用者要求的目的。监控组态软件是面向监控与数据采集（Supervisory Control And D
5、ata Acquisition，SCADA）的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大。早期人机界面HMI（Human Machine Interface）是其主要内涵，即主要解决人机图形界面的问题。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制SCADA、通信及联网、开放数据接口、对UI设备的广泛支持已经成为它的主要内容。随着技术的发展，监控组态软件会不断被赋予新的内容。上世纪80年代末Wonderware公司在世界上推出第一个商品化的组态软件Intouch，短短的十多年，监控组态软件在全球迅猛发展，目前世界组态软件达到几十种之多，知名的有Fix，Intouch，Cimplicity
6、，LabView，WinCC，KingView等。组态软件之所以得到用户和DCS厂商的青睐，主要有2个原因：(1) 个人计算机操作系统日趁稳定可靠，实时处理能力增强且价格便宜。(2) 个人计算机的软件及开发工具丰富，使得组态软件功能强大，开发周期相应缩短，软件升级和维护相对方便容易1。1.1.2 组态软件构成在组态软件中，通过组态生成的一个目标应用项目在计算机硬盘中占据唯一的物理空间，可以用唯一的一个名称来标识，就被称为一个应用程序。在同一计算机中可以存储多个应用程序，组态软件通过应用程序的名称来访问其组态内容，打开其组态内容进行修改或将其应用程序装入计算机内存投入实时运行。无论是美国Wond
7、erware公司推出的世界上第一个监控组态软件Intouch还是现在的各类组态软件，从总体结构上看，一般都是由系统开发环境与系统运行环境两大部分组成2。(1) 系统开发环境：是监控系统设计人员为实施其控制方案，在组态软件支持下进行应用程序的系统生成工作所依赖的集成开发平台。通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，供系统运行环境运行时使用。系统开发环境由若干个组态程序组成，如I/O通信组态程序、图形界面组态程序等。(2) 系统运行环境：将目标应用程序装入计算机内存并投入实时运行，同时将开发环境下定义的图形组态、控制组态等与实时数据库中的数据联系起来实时反映现场工程运行状况的动画效
8、果。系统运行环境由若干个运行程序组成，如通信I/O运行程序、图形界面运行程序等。系统开发环境系统开发环境与运行环境相对独立，维系两者的纽带是实时数据库，如图1.1所示3。系统开发环境实时数据库I/O通讯组态程序数据报表组态程序图形界面组态程序故障报警组态程序故障报警运行程序I/O通讯运行程序图形界面运行程序数据表表运行程序控制策略运行程序控制策略组态程序图1.1 组态软件的组成结构图图1.2 监控组态软件在监控系统中的位置在一个自动化监控系统中，投入运行的监控组态软件是系统的数据收集处理中心、远程监视中心和数据转发中心，处于运行状态的监控组态软件与各种控制、检测设备(如PLC、智能仪表)共同构
9、成快速响回控制中心。控制方案和算法一般在设备上组态并执行，也可以在PC上组态，然后下装到设备中执行，根据设备的具体要求而定，如图1.2所示。监控组态软件投入运行后，操作人员可以在它的支持下完成下面6项任务。(l) 查看生产现场的实时数据及流程画面；(2) 自动打印各种实时/历史生产报表；(3) 自由浏览各实时/历史趁势画面；(4) 及时得到并处理各种过程报警和系统报警；(5) 在需要时，人为干预生产过程，修改生产过程参数和状态；(6) 与管理部门计算机联网，为MIS提供生产实时数据。1.1.3 西门子WinCC组态软件简介组态软件WinCC是西门子产品的套装软件，是一个集成的人机界面(HMI)
10、系统和监控管理 (SCADA)系统。WinCC是视窗控制中心(Windows Control Center )简称。它提供了适用于工业的图形显示、消息归档(报警)，以及报表的功能模板。高性能的过程融合，快速的画面更新以及可靠的数据使其具有高度的实用性。WinCC还提供了开放的界面用于用户解决方案。这使得将WinCC集成复杂、广泛的自动控制解决方案成为可能。可以集成通过ODBC和SQL方式的归档数据访问，以及通过OLE2.0和ActiveX控件的对象和文档的链接。这些机制使WinCC成为Windows世界中性能卓越、善于沟通的伙伴。WinCC提供各种PLC的驱动软件，因为在Step7中配置的变量
11、表可以在于WinCC的连接时直接使用，使PLC与上位计算机的联接变得非常容易。用户如果联合使用WinCC与Step7，可以大幅度地降低工程时间。WinCC组态软件具有以下性能特点：(1) 包括所有SCADA功能在内的客户机及服务器系统；(2) 可灵活裁减，由简单任务扩展到复杂任务；(3) 众多的选件和附件扩展了基本功能；(4) 使用Microsoft SQLserver2005作为其组态数据和归档数据的存储数据库，可使用ODBC，DAO，OLE-DB和ADO方便的访问数据库；(5) 强大的标准接口(如OLE，ActiveX和OPC)可方便的与其他应用程序交换数据；(6) 可选择语言的组态软件和
12、在线语言切换；(7) 集成到MES(制造执行系统)ERP(企业资源管理)中。WinCC组态软件的系统结构包括控制中心、系统控制器、数据管理器和功能编辑器等。1）控制中心控制中心组合了单用户或多用户系统操作所需要的全部数据，并确保按等级顺序存储。控制中心使用户通过WinCC应用进行浏览，并对其数据进行一些操作。2）系统控制器系统控制器管理各站之间的系统通讯。对于多用户系统，系统控制器也提供网络范围的项目浏览，以及客户机与服务器之间的通讯。3）数据管理器在WinCC项目中用于处理中央任务的启动。数据管理器在每个站中与系统控制器一起紧密地工作，其主要任务是处理变量管理器。其通讯通道用于访问过程数据。
13、WinCC功能编辑器有7种，以实现监控界面和监控程序的设计。1) 图形编辑器图形编辑器用于创建过程画面并使其动态化。所有的WinCC运行应用都集中在图形编辑器生成的可视界面中，设计完好的可视界面使用户易于对过程数据、系统报警、信息和其他事件进行说明并做出响应。在WinCC的图形编辑器中用户将在组态模式中用各种工具和对象生成图形画面，可以用包含在对象和样式选项板中的众多的图形对象来创建过程画面，可以通过动作编程将动态添加到单个图形对象上，向导提供了自动生成的动态支持并将他们链接到对象，用户同时可以在库中存储自己编辑的图形对象。通过用变量标签、C脚本以及其他方法对应于过程数据的变化定义图形的行为；
14、在运行模式下实现过程数据和静态图形之间的连接。2) 报警编辑器报警记录提供了显示和操作选项来获取和归档结果。可以任意地选择消息块、消息级别、消息类型、消息显示，系统向导和对话框在组态期间提供相应的支持。为了在运行中显示消息，可以使用包含在图形编辑器的对象选项板中的报警控件。3) 变量管理器变量管理器将对项目所使用的变量和通讯驱动程序进行管理。变量记录被用来从运行过程中采集数据并准备将它们显示和归档，可以自由地选择归档、采集和归档定时器的数据格式。可通过WinCC在线趋势和表格控件显示过程值。由过程通道为其提供变量值的变量，将被引用为WinCC中的过程或外部变量，对于过程变量，变量管理器可通过W
15、inCC与自动化系统的连接以及数据交换如何执行来确定通讯驱动程序，相关的变量将在该通讯驱动程序的目录结构中创建。4) 报表编辑器报表编辑器是为消息、操作、归档内容和当前或已归档的数据的定时器或时间控制文档的报表系统，可以自由选择用户报表或项目文档的形式。提供了带工具和图形选项板的用户界面，同时支持各种报表类型，具有多种标准的系统布局和打印作业。5) 全局脚本全局脚本是函数和动作的通称，根据其不同的类型，可用于一个给定的项目或众多项目中。脚本被用于给对象组态动作并通过系统内部语言编译器来处理。全局脚本动作用于过程执行的运行中，一个触发可以开始这些动作的执行。WinCC提供了两个不同编辑器，一是图形编辑器中的动作编辑器，用于在对象处创建动作；二是全局脚本编辑器，用于创建项目函数和全局
