wincc主画面模板Word下载.docx
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摘要
本次毕业设计的课题是基于wincc的水箱水位串级控制系统的设计。
在设计中充分利用wincc良好的人机界面、数据采集功能、计算机技术、通讯技术和自动控制技术,以实现对水箱液位的串级控制。
并结合step7环境编程的便利性,采用可靠的现场总线接口建立wincc和wincc、双容水箱之间的数据通讯。
利用wincc开发服务器端画面,在wincc客户端环境中编写控制程序,最终实现对水箱液位的精确控制。
借助数据采集模块﹑wincc组态软件和pid控制算法,设计并组建远程计算机过程控制系统,完成控制系统实验和结果分析。
方法使用简单可靠,可广泛应用于工业生产过程中的液位控制问题。
此系统同样可以满足工厂对控制系统的需求,有着巨大的应用前景。
关键词:
双容水箱;
水位控制;
wincc组态软件;
pid控制算法
abstRact
thegraduationdesignsubjectisbasedonwinccdoubleletwaterlevelcascadecontrolsystemdesign.inthedesignmakefulluseofwincchuman-computerinterface,datacollectionfunction,thecomputertechnology,thecommunicationtechnologyandtheautomaticcontroltechnology,soastorealizethewaterlevelofthecascadecontrol.andcombinedwithstep7environmentoftheconvenienceofprogramming,thereliablefieldbusinterfacebuildwinccandwincc,doubleletwatertankofdatacommunicationbetween.usewinccdevelopmentserverpicture,inwinccclientenvironmentwritecontrolprogram,andfinallyachievethewaterleveltotheprecisecontrol.drawingondataacquisitionmodule,winccconfigurationsoftwareandpidcontrolalgorithm,thedesignandformaremotecomputerprocesscontrolsystem,completecontrolsystemexperimentandanalysis.methodsusingsimple,reliable,andcanbewidelyusedinindustrialproductionprocessofliquidlevelcontrolproblem.thissystemcanalsomeettheneedsofthefactoryforthecontrolsystem,andhashugeapplicationprospect.
keywords:
doubleletwatertank;
theliquidlevelcontrol;
siemenss7-400wincc;
winccconfigurationsoftware;
pidcontrolalgorithm
1.1系统组成
水箱水位控制系统装置由被控对象和上位控制系统两部分组成。
系统动力支路分两路:
一路由三相(380V恒压供水)不锈钢磁力驱动泵、压力仪表、西门子气动调节阀、交流电磁阀、西门子电磁流量计及手动调节阀组成;
另一路由西门子变频器、三相磁力驱动泵(220V变频调速)、涡轮流量计及手动调节阀组成第一章水箱水位控制系统简介
1.1.1被控对象
被控对象由不锈钢储水箱、上、中串接圆筒形有机玻璃水箱和敷塑不锈钢管道等组成。
(1)水箱:
包括上水箱、中水箱和储水箱。
上、中水箱采用淡蓝色圆筒型有机玻璃,不但坚实耐用,而且透明度高,便于直能接观察到水位的变化和记录结果。
上、中水箱尺寸均为:
d=25cm,h=20cm。
水箱结构独特,由三个槽组成,分别为缓冲槽、工作槽和出水槽,进水时水管的水先流入缓冲槽,出水时工作槽的水经过带燕尾槽的隔板流入出水槽,这样经过缓冲和线性化的处理,工作槽的水位较为稳定,便于观察。
水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器,可对水箱的压力和水位进行检测和变送。
上、中水箱可以组合成一阶、二阶回路水位控制系统和双闭环水位串级控制系统。
储水箱由不锈钢板制成,尺寸为:
长×
宽×
高=68cm×
52㎝×
43㎝,完全能满足上、中水箱的实验供水需要。
储水箱内部有两个椭圆形塑料过滤网罩,以防杂物进入水泵和管道。
(2)管道及阀门:
整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成,所有的手动阀门均采用优质球阀,彻底避免了管道系统生锈的可能性。
有效提高了实验装置的使用年限。
其中储水箱底部装有出水阀,当水箱需要更换水时,把出水阀打开将水直接排出。
1.1.2电源控制台
电源控制屏面板:
充分考虑人身安全保护,带有漏电保护空气开关、电压型漏电保护器、电流型漏电保护器。
仪表综合控制台包含了原有的常规控制系统,由于它预留了升级接口,因此它在总线控制系统中的作用就是为上位控制系统提供信号。
1.1.3总线控制柜
总线控制柜有以下几部分构成:
1、直流电源:
采用直流稳压电源,给主控单元和dp从站供电。
2、控制站:
控制站主要包含cpu、dp/pa耦合器、分布式i/odp从站和变频器dp从站构成。
1.1.4系统特点
被控参数全面,涵盖了连续性工业生产过程中的水位、压力及流量等典型参数。
本装置由控制对象、综合上位控制系统、上位监控计算机三部分组成。
真实性、直观性、综合性强,控制对象组件全部来源于工业现场。
执行器中既有气动调节阀,又有变频器、可控硅移相调压装置,调节系统除了有设定值阶跃扰动外,还可以通过对象中电磁阀和手动操作阀制造各种扰动。
一个被调参数可在不同动力源、不同执行器、不同的工艺管路下演变成多种调节回路,以利于讨论、比较各种调节方案的优劣。
系统设计时使2个信号在本对象中存在着相互耦合,二者同时需要对原独立调节系统的被调参数进行整定,或进行解耦实验,以符合工业实际的性能要求。
能进行单变量到多变量控制系统及复杂过程控制系统实验。
各种控制算法和调节规律在开放的实验软件平台上都可以实现。
1.1.5系统软件
系统软件分为上位机软件和下位机软件两部分,下位机软件采用siemens的step7,上位机软件采用siemens的winccV6.0,上、下位机软件在后面的实验中将分别叙述。
2.2双容水箱控制系统结构
双容水箱是两个串联在一起的水箱,整个系统有上水箱、中水箱、储水箱及管和阀门组成。
本系统由双容水箱作为控制对象,水箱的水位h1和h2作为被控量。
水箱里水位的变化,由压力传感器转换成4~20ma的标准电信号,在由i/o接口的a/d转换成二进制编码的数字信号后,送入计算机端口。
经计算机算出的控制量通过d/a转换成1~5V的控制电信号,加到功放上,通过改变调节阀的开度向水箱。
水从上水箱进入,上水箱闸板开度8毫米,进入中水箱,中水箱闸板开度5-6毫米。
要保证中水箱闸板开度大约下水箱闸板开度,这样控制效果好些。
水流入量qi由调节阀u控制,流出量qo则由用户通过闸板来改变。
被调量为下水位h。
双容水箱系统结构如图1所示。
.
图1
第二章串级控制系统单元元件的选择
2.1串级控制系统的概述
图5-1是串级控制系统的方框图。
该系统有主、副两个控制回路,主、副调节器相串联工作,其中主调节器有自己独立的给定值R,它的输出m1作为副调节器的给定值,副调节器的输出m2控制执行器,以改变主参数c1。
图2串级控制系统方框图
R-主参数的给定值;
c1-被控的主参数;
c2-副参数;
f1(t)-作用在主对象上的扰动;
f2(t)-作用在副对象上的扰动。
2.2主、副调节器控制规律的选择
在串级控制系统中,主、副调节器所起的作用是不同的。
主调节器起定值控
制作用,它的控制任务是使主参数等于给定值(无余差),故一般宜采用pi或pid调节器。
由于副回路是一个随动系统,它的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律,对副参数的动态性能和余差无特殊的要求,因而副调节器可采用p或pi调节器。
2.3主、副调节器正、反作用方式的选择
正如单回路控制系统设计中所述,要使一个过程控制系统能正常工作,系统必须采用负反馈。
对于串级控制系统来说,主、副调节器的正、反作用方式的选择原则是使整个系统构成负反馈系统,即其主通道各环节放大系数极性乘积必须为正值。
各环节的放大系数极性是这样规定的:
当测量值增加,调节器的输出也增加,则调节器的放大系数kc为负(即正作用调节器),反之,kc为正(即反作用调节
器);
本装置所用电动调节阀的放大系数kv恒为正;
当过程的输入增大时,即调
节器开大,其输出也增大,则过程的放大系数k0为正,反之k0为负。
第三章控制系统的设计
3.1s7-400wincc概述
simatics7-400是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。
模块化无风扇的设计,坚固耐用,容易扩展和广泛的通讯能力,容易实现的分布式结构以及用户友好的操作使simatics7-400成为中、高档性能控制领域中首选的理想解决方案。
simatics7-400的应用领域包括:
通用机械、汽车制造、立体仓库、机床与工具、过程控制、控制与装置仪表、纺织机械、包装机械、控制设备制造、专用机械。
多种级别(功能逐步升级)的cpu,种类齐全的通用功能的模板,使用户能根据需要组合成不同的专用系统。
当控制系统规模扩大或变得更加复杂时,不必投入很多费用。
任何时候只要适当的增加一些模板,便能使系统升级和充分满足您的需要。
simatics7-400可编程控制器彩用模块化设计,模块种类的品种繁多,功能齐全,应用范围十分广泛,可用于集中形式的扩展,也可用于带et200m分布式结构的配置。
s7系列wincc用din标准导轨安装,各模块用总线连接器连接在一起,系统配置灵活、维护简便、易扩展。
一个系统可包括:
电源模板(ps):
将simatics7-400连接到120/230Vac或24dc电源上。
中央处理单元(cpu):
有多种cpu可供用户选择,有些带有内置的pRoFibus-dp接口,用于各种性能可包括多个cpu以加强其性能。
数字量输入和输出(di/do)和模拟量输入和输出(ai/ao)的信号模板(sm)。
篇三:
如何提高wincc组态效率
由于画面模板中所引用的所有变量都需要有共同的前缀,所以在定义变量及命名时要做全盘的考虑。
最常见的方法是将模板中的变量定义到一个结构变量中,这样生成实例时所有变量就有共同的前缀了。
例如,对于足辊段的调节器定义一个属于pid_c(结构)类型的变量F_Flow。
就会自动生成如下变量:
F_Flow.man_onF_Flow.RangeF_Flow.piF_Flow.tiF_Flow.manF_Flow.mV_inF_Flow.sp_intF_Flow.pV_in.sp_int.pV_in.mV_in.man.man_on.Range.pi.ti
在对模板编程时只要引用成员变量名即可。
如设定值(sp)的i/o域属性输出值(outputvalue)连接到“.sp_int”(注意分隔符“.”)。
在调用模板时只要设定其标签前缀属性(tagprefix):
settagprefix(lpszpicturename,”op_box”,”F_Flow”);
其中”op_box”为画面窗口对象(picturewindows)的名称。
有时结构已经定义好,又需要在模板中加入一个不在结构中的变量,也不必修改结构。
如上例,增加一个微分调节时间,只要定义变量F_Flow_di,引用时用如下格式:
”_di”。
因此在使用模板时对变量的命名也是十分重要的,用好了可以事半功倍。
3变量替换
wincc为一个画面元素的动态化提供了多种途径:
变量、动态对话框、动作脚本。
如果我们用变量和动态对话框来实现控制任务时,可以利用变量提换工具快速更改引用的变量,使相同的组态应用到不通的对象上。
对于脚本就不那么简单了。
在wincc5.0之后的版本中,当我们编辑一个c动作的时候会发现脚本编辑器中会自动生成如下代码:
//wincc:
tagname_section_staRt
//syntax:
#definetagnameinaction"
dmtagname"
//nexttagid:
1
tagname_section_end
picname_section_staRt
#definepicnameinaction"
picturename"
//nextpicid:
picname_section_end
其实这就是wincc为我们提供的提提换变量而特意准备的。
例如我们有四个活套。
对于1号活套当检测到有钢时由“01l.spare_1”变量触发变换颜色显示;
当活套起套时由“01l.stat”变量触发改变活套y轴位置显示。
其他活套仅仅是将“01l”用“02l”、“03l”、“04l”替换。
通常的方法是先写好1号活套,复制成四个,再逐一修改脚本和触发条件中的变量。
但如果我们在脚本中不直接使用变量,而采用下面的形式定义:
tagname_section_staRt#definegetstell"
01l.spare_1"
#defineloopup"
01l.stat"
//wincc:
就可以顺利完成变量的提换了。
应用时先选中需要编辑的对象,如2#活套,再选择菜单“编辑”—“链接”—“标签连接”进行变量替换,如下图所示。
否则这种方法只能替换触发条件中的变量,而不能替换脚本中的变量。
变量的使用
查找和替换
4项目函数
有时编辑一些对象时会发现其脚本程序非常类似,这时最好将这些脚本程序写成项目函数,在需要时调用。
例如,为用颜色来反映设备运行状态,就可以编写setcolorstatus函数:
#include"
apdefap.h"
longsetcolorstatusmill(intstatus){
switch(status){
case1:
//readyreturn(co_oFF);
case2:
//on
case3:
//1+2notresetreadyreturn(co_on);
//enablecase8:
//Run1case16:
//Run2case9:
//1+8mcc
case10:
//2+8convertresetreadycase11:
//1+2+8convertnotresetreadycase17:
//1+16mcc
case18:
//2+16convertresetreadycase19:
//1+2+16convertnotresetreadyreturn(co_Run);
case32:
//Faultcase34:
return(co_alaRm);
default:
return(co_not_Ready);
}}
这个函数在应用的时候要指定一个表示状态的标签(这个标签要按照表一所示的变量来规划),比如编辑对象颜色属性(backgroundcolor)的脚本: