1、.,1,WinCC組態(tài)軟件,劉美俊,.,2,WinCC(Windows Control Center，視窗控制中心)是SIEMENS與Microsoft公司合作開發(fā)的、開放的過程可視化系統(tǒng)。無論是簡單的工業(yè)應(yīng)用，還是復(fù)雜的多客戶應(yīng)用領(lǐng)域，甚至在有若干服務(wù)器和客戶機的分布式控制系統(tǒng)中，都可以應(yīng)用WinCC系統(tǒng)。 WinCC是在PC(Personal Computer)基礎(chǔ)上的操作員監(jiān)控系統(tǒng)軟件，WinCC V6.0+SP2 是運行在Windows XP+SP2標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的HMI(Human Machine Interface，人機界面)，具有控制自動化過程的強大功能和極高性能價格比的SCADA

2、(Supervisory Control And Data Acquisition，監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集)級的操作監(jiān)視系統(tǒng)。,.,3,WinCC的顯著特性就是全面開放，它很容易將標(biāo)準(zhǔn)的用戶程序結(jié)合起來，建立人機界面，精確地滿足生產(chǎn)實際要求。通過系統(tǒng)集成，可將WinCC作為其系統(tǒng)擴展的基礎(chǔ)，通過開放接口開發(fā)自己的應(yīng)用軟件。,在組態(tài)軟件中，通過組態(tài)生成的一個目標(biāo)應(yīng)用項目在計算機硬盤中占據(jù)惟一的物理空間(邏輯空間)，可以用惟一的名稱來標(biāo)識，稱為應(yīng)用程序。 組態(tài)軟件的結(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)。,.,4,(1)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 設(shè)計人員為實施其控制方案，在

3、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)運行環(huán)境運行時使用。 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境由若干個組態(tài)程序組成，如圖形界面組態(tài)程序、實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)程序等,.,5,(2)系統(tǒng)運行環(huán)境 在系統(tǒng)運行環(huán)境下，目標(biāo)應(yīng)用程序裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行。系統(tǒng)運行環(huán)境由若干個運行程序組成，如圖形界面運行程序、實時數(shù)據(jù)庫運行程序等。 設(shè)計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)運行環(huán)境投入實時運行，完成工程項目。,.,6,組態(tài)軟件的主要作用,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

4、對象：線、填充圖形和文本。每個簡單對象都有影響其外觀的屬性，對象的基本屬性包括：線的顏色、填充顏色、高度、寬度、取向、位置移動等。這些屬性可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)的。靜態(tài)屬性在系統(tǒng)投入運行后保持不變，與原來組態(tài)時一致。而動態(tài)屬性則與表達(dá)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算符組成的數(shù)學(xué)表達(dá)式。這種對象的動態(tài)屬性隨表達(dá)式的值的變化而實時改變，這種組態(tài)過程通常叫做動畫鏈接。 在圖形界面上還具備報警通知和確認(rèn)、報表組態(tài)及打印、歷史數(shù)據(jù)查詢與顯示等功能。各種報警、報表、趨勢都是動畫鏈接的對象，其數(shù)據(jù)源都可以通過組態(tài)來指定。這樣每個畫面的內(nèi)容就可以根據(jù)實際情況由設(shè)計人員靈活

5、設(shè)計，每幅畫面中的對象數(shù)量均不受限制。,.,7,.,8,實時數(shù)據(jù)庫是更為重要的一個組件，隨著PC處理能力的增強，實時數(shù)據(jù)庫更加充分地體現(xiàn)了組態(tài)軟件的長處。實時數(shù)據(jù)庫可以存儲每個工藝點的多年數(shù)據(jù)，用戶既可以測覽工廠當(dāng)前的生產(chǎn)情況，又可以了解過去的生產(chǎn)情況。 通信及第三方程序接口組件是系統(tǒng)開放的標(biāo)志，是組態(tài)軟件與第三方程序交互及實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問的重要手段之一。它主要有三個作用: 1）用于雙機冗余系統(tǒng)申，主機與從機之間的通信。 2）用于構(gòu)建分布式HMI/SCADA應(yīng)用時多機間的通信。 3）在基于Internet或Browser/Server(B/S)應(yīng)用中實現(xiàn)通信功能。,.,9,組態(tài)軟件通過I/O驅(qū)

6、動程序從現(xiàn)場I/O設(shè)備獲得實時數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的加工后，一方面以圖形方式直觀地顯示在計算機屏幕上，另一方面按照組態(tài)要求和操作人員的指令將 控制數(shù)據(jù)送給I/O設(shè)備，對執(zhí)行機構(gòu)實施控制或調(diào)整控制參數(shù)。 對已經(jīng)組態(tài)的歷史趨勢的變量存儲歷史數(shù)據(jù)，對歷史數(shù)據(jù)檢索請求給予響應(yīng)。當(dāng)發(fā)生報警時及時將報警以聲音、圖像的方式通知給操作人員，并記錄報警的歷史信息，以備檢索。 下圖直觀地表示出了組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)處理流程。,.,10,組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)處理流程,.,11,WinCC軟件簡介,WinCC是世界上3個 (WinCC，iFix，inTatch)最成功的SCADA系統(tǒng)之一，由WinCC系統(tǒng)組件建立的各種編輯器可以

7、生成畫面、腳本、報警、趨勢和報告，即使是最基本的WinCC系統(tǒng)，也能提供生成復(fù)雜可視化任務(wù)的組件和函數(shù)。 WinCC是一個模塊化的自動化軟件，可以靈活地進(jìn)行擴展，可應(yīng)用在辦公室和機械制造系統(tǒng)中。從簡單的工程應(yīng)用到復(fù)雜的多用戶應(yīng)用，從直接表示機械到高度復(fù)雜的工業(yè)過程圖像的可視化監(jiān)控和操作。 WinCC在開放式編程接口的基礎(chǔ)上開發(fā)了范圍廣泛的選件和附件，使之能夠適應(yīng)各個工業(yè)領(lǐng)域不同工業(yè)分支的不同需求。,.,12,啟動WinCC后，WinCC資源管理器隨即打開。WinCC資源管理器是組態(tài)軟件的核心，整個項目結(jié)構(gòu)都顯示在WinCC資源管理器中。從WinCC資源管理器中調(diào)用特定的編輯器，既可用于組態(tài)，也

8、可對項目進(jìn)行管理，每個編輯器分別形成特定的Wincc子系統(tǒng)。 主要的WinCC子系統(tǒng)包括： 1) 圖形系統(tǒng) 用于創(chuàng)建畫面的編輯器，也稱作圖形編輯器。 2）報警系統(tǒng) 對報警信號進(jìn)行組態(tài)的過程，也稱報警記錄。 3) 歸檔系統(tǒng) 變量記錄編輯器，用于確定對何種數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔。 4) 報表系統(tǒng) 用于創(chuàng)建報表布局的編輯器，也稱作報表編輯器。 5) 用戶管理器 用于對用戶進(jìn)行管理的編輯器。 6) 通信 提供WinCC與SIMATIC各系列可編程控制器的連接。,.,13,在WinCC的圖形系統(tǒng)處理過程操作中，屏幕上所有的輸入和輸出信號，通過WinCC的圖形設(shè)計器完成系統(tǒng)設(shè)備的可視化圖形的設(shè)計和操作。 在圖形設(shè)計

9、器中，WinCC提供了豐富的圖形對象, 標(biāo)準(zhǔn)化和圖形化的對象； 按鈕、檢查框、框和滑塊； 應(yīng)用窗口和顯示窗口； OLE對象、ActiveX控件； I/O域、文本列表； 棒狀圖、狀態(tài)顯示和組顯示； 客戶化的用戶對象。 圖形組件的外觀由組態(tài)工程師動態(tài)控制，圖形的動態(tài)控制參數(shù)，如幾何形狀、顏色和樣式，可通過WinCC變量的改變或程序直接控制。,.,14,WinCC的庫模塊,.,15,WinCC的通信結(jié)構(gòu)及原理,WinCC使用變量管理器來處理項目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及存儲在項目數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。WinCC的所有應(yīng)用程序必須以WinCC變量的形式從變量管理器中請求數(shù)據(jù)，這些應(yīng)用程序包括圖形運行系統(tǒng)、報警記錄運行系

10、統(tǒng)和變量記錄運行系統(tǒng)等。 變量管理器管理運行時的WinCC變量，通過集成在WinCC項目中的通信驅(qū)動程序從過程中取出請求的變量值。通信驅(qū)動程序利用其通道單元構(gòu)成WinCC與過程處理之間的接口，在大多數(shù)情況下其硬件連接是利用通信處理器來完成的。WinCC通信驅(qū)動程序使用通信處理器向PLC發(fā)送請求消息，然后通信處理器將相應(yīng)請求的回答發(fā)回WinCC。,.,16,創(chuàng)建WinCC項目,創(chuàng)建WinCC項目的過程主要包括：啟動WinCC、創(chuàng)建項目、選擇并安裝PLC或驅(qū)動程序、定義變量、創(chuàng)建并編輯過程畫面、設(shè)置WinCC運行系統(tǒng)屬性、激活WinCC運行系統(tǒng)中的畫面、使用模擬器測試過程畫面等。 1 啟動WinC

11、C 點擊Windows任務(wù)欄中的“開始”，通過“SIMATIC”啟動WinCC，操作順序為：“SIMATIC”“WinCC” “Windows control center ”,.,17,.,18,2 創(chuàng)建新項目 打開WinCC的對話框，此對話框提供三個選項：創(chuàng)建“單用戶項目（默認(rèn)設(shè)置）”；創(chuàng)建“單用戶項目”；創(chuàng)建“多客戶機項目”。 例如要創(chuàng)建一個名為“start”的項目，選擇“單用戶項目”，按“確定”鍵，輸入項目名稱“start”. 如果項目已經(jīng)存在，選擇“打開”對話框，搜索擴展名為“.mcp”的文件，下次啟動WinCC時，系統(tǒng)自動打開上次建立的項目，下圖所示為WinCC資源管理器窗口顯示的

12、內(nèi)容。,.,19,WinCC資源管理器,.,20,圖中左邊瀏覽器窗口顯示了WinCC資源管理器的體系結(jié)構(gòu)，從根目錄一直到單個項目。右邊數(shù)據(jù)窗口顯示所選對象的內(nèi)容，在WinCC資源管理器瀏覽器窗口中，點擊“計算機”圖標(biāo)，在數(shù)據(jù)窗口中即可看到一個帶有計算機名稱（NetBIOS名稱）的服務(wù)器，用鼠標(biāo)右鍵點擊此計算機，彈出“屬性”菜單，在隨后出現(xiàn)的對話框中，設(shè)置WinCC運行系統(tǒng)的屬性，例如：啟動程序、使用語言以及取消激活等等。 3 添加PLC驅(qū)動程序 為了使WinCC能夠與PLC通信，需要選擇PLC驅(qū)動程序，所選的驅(qū)動程序取決于使用的PLC的類型，在此選擇SIMATIC S7 PLC 用鼠標(biāo)右鍵點擊

13、WinCC資源管理器瀏覽器窗口中的“變量管理器”，添加PLC驅(qū)動程序，在彈出的菜單中，點擊“添加新的驅(qū)動程序”，如圖所示。,.,21,添加新的驅(qū)動程序,.,22,在“添加新的驅(qū)動程序”對話框中，選擇所需要的驅(qū)動程序（例如 SIMATIC S7 Protocol Suite），點擊“打開”按鈕進(jìn)行確定，所選的驅(qū)動程序就出現(xiàn)在變量管理器下。 單擊顯示程序前方的圖標(biāo)，將顯示所有可用的通道單元。 用鼠標(biāo)右鍵單擊通道單元MPI，在彈出的菜單中，點擊“新建驅(qū)動程序連接”，在隨后顯示的“連接屬性”對話框中，輸入名稱（如SPS），點擊“確定”按鈕即可，如圖,.,23,創(chuàng)建新連接,.,24,4 變量和變量組 如

14、果WinCC資源管理器中的“變量管理器”處于關(guān)閉狀態(tài)，則必須先雙擊，將其激活，然后用鼠標(biāo)右鍵點擊“內(nèi)部變量”，在彈出的菜單中，點擊“新建變量”，在“變量屬性”對話框中，將變量命名為“TankLevel”，從數(shù)據(jù)類型列表中，選擇“無符號的16位數(shù)”，然后點擊“確定”即可。 在“變量屬性”對話框中，單擊“選擇”按鈕，打開“地址屬性”對話框，從變量的數(shù)據(jù)區(qū)域列表框中，選擇數(shù)據(jù)區(qū)域“位存儲器”，檢查地址類型是否為“字”，設(shè)置MW“0”。 如圖所示。,.,25,新建變量,.,26,5 創(chuàng)建過程畫面 在WinCC資源管理器中，右擊“圖形編輯器”，在彈出的菜單中，單擊“新建畫面”選項，選擇新建畫面，系統(tǒng)默認(rèn)

15、畫面名為“NewPdl.pdl”（pdl為畫面描述文件），右擊“NewPdl.pdl”，在彈出的菜單中，單擊“重命名畫面”選項，如圖所示,.,27,創(chuàng)建畫面,.,28,1）創(chuàng)建水罐 在圖形編輯器的的菜單欄中單擊“查看”“庫”，對象庫將以它自己的工具欄和對象文件夾的形式出現(xiàn)，雙擊“全局庫”，再雙擊右邊子窗口的“PlantElement”文件夾，雙擊“Tanks”文件夾，單擊圖形編輯器庫中的,圖標(biāo)，預(yù)覽查看可用的罐，單擊“Tank1”，按住鼠標(biāo)左鍵，將罐拖到文件窗口中，用罐周圍的黑框調(diào)整罐的大小，如圖所示。,.,29,創(chuàng)建水罐,.,30,顯示動態(tài)水位 右擊水罐，在彈出的菜單中，單擊“屬性”選項，彈出“對象屬性”畫面，在該畫面中，單擊左邊子窗口上“自定義1”選項，在右邊子窗口中，右擊“Process”旁邊的燈泡，在彈出的菜單中，選擇“變量”，在彈出的“變量項目”畫面中，單擊“TankLevel”，并確定，使變量TankLevel為動態(tài)，燈泡變?yōu)榫G色，右擊“當(dāng)前”，選擇500毫秒，如圖所示。,.,31,對象屬性及變量動態(tài)畫面,.,32,激活項目 可點擊WinCC資源管理器菜單欄中的“文件”“激活”，復(fù)選標(biāo)記隨即顯示，以顯示所激活的運行系統(tǒng)，也可在WinCC資源管理器的工具欄中點擊,按鈕。 經(jīng)過一段時間的裝載后，將出現(xiàn)“WinCC運行系統(tǒng)”畫面，如圖所示,.,33,.,3