基于WinCC的耐火材料生产线的监控设计论文.docx
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基于WinCC的耐火材料生产线的监控设计论文
课程设计报告
基于WinCC的耐火材料生产线的监控
学院：
自动化工程学院
专业班级：
08级自动化2班
姓名：
学号：
指导教师：
刘华波
完成时间：
2011年12月1日
基于WinCC的耐火材料生产线的监控
一、课题目的及基本要求
1、课程目的：
通过测试联系能够系统掌握WinCC的使用。
2、基本要求：
①按照工艺要求设计监控画面；
②具备报警记录功能；
③具备相关参数的趋势显示及归档；
④具备用户管理功能。
⑤使用C动作或VBS脚本仿真生产工艺；
⑥具备报表功能。
二、工艺具体设计与实现
1、耐火材料监控生产线
分为三部分：
称重配料、提升混合、包装。
如图1所示。
图1监控主画面
2、工艺要求
（1）称重配料工段
包括大小储料罐（每一个储料罐中盛放一种料）各六个，下面分别接有给料设备及给料速率控制设备，以保证配料精确度。
控制过程：
先设定A、B、C中所要盛装的各物料的重量（配方量），后由对应给料设备为配料秤给料，达到配方额定值80%时，给料设备及速率控制设备启动，控制给料量，达到100%时，对应给料设备及速率控制设备停止，配方全部完成，然后配料秤自动放料于1号皮带机。
监控要求：
在此过程中包含储料罐的下料位监控。
当储料罐中的料量低于10%时，产生报警。
并在趋势中显示出来储料罐中料位的变化，并对储料罐中料位值进行归档。
对储料罐中的料量设置用户权限，只有特定权限才能修改储料罐中料量的设定量。
在此工段设置状态指示，例如工段启动、停止指示，给料速率控制设备启动、停止指示。
在配料秤中实时监控配方比例或显示储料罐中料位的变化。
能够动态的显示料块的移动。
设置方法：
设定每个储料罐中的料量为100，配料秤中的配方为200，在每一个各料的混合比例1：
1：
1：
1,即每次每个储料罐下放一半的料，通过编写vb或c脚本语言编写给料设备的放料，达到配方的80%，即配料秤中的料位160时，让下料的速度减慢。
当达到配方时设置指示配方完成，将料下放到传送带上。
（2）混合提升工段
涉及1号、2号提升机及混练机。
（监控界面所需绘制的项目）
本工段进行过程：
配料秤自动放料后，由1号皮带机，输送进入1号提升斗提升进入混练机（01）进行混练（混练时间4—10min）后自动放料于2号皮带机，输送到2号提升斗经提升进入自动包装机（02）。
控制参数：
搅拌时间。
控制要求：
有工段运行停止状态指示，在监控界面上显示混炼时间，能够动态的显示料的移动。
（3）包装工段
包装工段包括自动包装机、皮带机。
本工段进行过程：
自动包装机将按照设定量进行包装，再次组态界面中应该显示出包装的袋数。
控制要求：
能够显示包装袋数。
（4）系统总体的运行工艺
在称重配料工段将料配置好后，将料下放到传送带上，此工段停止工作，提升混合工段开始工作，混合结束后停止，与此同时配料、包装工段开始工作。
只要提升混合工段工作，包装单元一直工作，直到包装完成。
混炼机在提升混合工段一开始工作便启动，到混炼结束时停止工作。
3、系统所用变量
系统内部变量如图2所示，自定义的内部变量如图3所示：
图2系统内部变量图3自定义的内部变量
4、工艺流程实现
①先进入配方画面点击“设定初值”按钮，将每个储料罐中的料量（Asd1）均设为100，每组需配方总量（Azong）为200，单个储料罐为配方贡献的料位增加值（Azj1）初始为0。
如图4、5所示：
图4配方画面未设定配方时自定义内部变量值一览
图5“设定初值”后变量值一览
②点击“开始”按钮，配料工段开始标志位（Aks）置1，同时称重配料工段指示灯亮，表示开始配料，其余工段指示灯未亮；本设计通过C动作模拟料位下降，开始“料位显示”（A）增加速率较快，是将单个储料罐以5为步进下降，表现出每组“料位显示”以20递增。
如图6~9所示：
图6停止状态↑图7工作状态↑
图8配料段工作，料位显示以20递增→
图9初次只有配料段工作，料位显示处于较快增加状态
③达到配方的80%，即“料位显示”160时，“料位显示”减慢，编写C动作此时每个储料罐以1为步进递减，表现出“料位显示”以4递增，同时“减速”（Ajs1）标志置1，“减速”框亮，表示给料速率控制设备启动，直到显示为200。
如图10所示：
图10初次只有配料段运行，“减速”灯亮，“料位显示”较慢增加
④“料位显示”（A）到达200时，“开始下放”（Axf1）标志位置1，“开始下放”框亮，表示配料完成，设备将配料下放到传送带上，同时“减速”（Ajs1）置0熄灭、配料工段指示灯熄灭表示配料结束、混合提升工段指示灯亮开始混合、传送带及提升上灯闪烁表示料的移动、“混炼时间”（Atime）开始计时，包装工段未开始。
如图11所示：
图11配料工段结束，混合提升段指示灯亮，1号传送带闪烁
⑤稍后混合提升工段继续工作，包装工段也开始工作，配料段开始第二轮配料（因为实际下放料需要时间，所以“开始下放”灯在传送带闪烁时还会亮一小段时间）。
如图12所示：
图12三个工段同时工作状态
⑥配料段的“开始下放”（Axf1）标志置0，表示下放料完毕，配料、混炼、包装工段继续进行，“混炼时间”（Atime）增加，包装袋数增加。
如图13所示：
图13配方下放完毕，三工段继续进行
⑦“混炼时间”（Atime）计时到预设值10时重新从0开始计，表示一次混炼完成，同时混炼和包装工段停止，表示一次配方完成，同时看到“加工袋数”（Ads）显示为6，表示一次配料可加工出6袋。
如图14、15所示：
图14混炼时间计时满，然后图15等待第二轮配料段结束后，
重新开始计时混炼段重新计时，累计加工袋数
⑧各工段重复进行，“混炼时间”重复计数，“加工袋数”累计增加显示。
如图16显示：
图16各工段重复进行，加工袋数累增
5、用户管理及配方设定
5.1用户管理
①设立两个用户：
Admin和guest。
只有Admin用户具有将配方设定值清零的授权，即点击“配方清零”按钮可将单个储料罐料位设定值（Asd1）和每组配方总量（Azong）清零；guest用户试图点击该按钮无清零效果，并提示未授权。
如图17~22所示：
图17登录后点注销可退出登录图18未授权操作提示
图19未登录用户未授权图20弹出对话框需输入密码登录
图21右侧显示已登录用户名图22右侧显示已登录用户名
guest用户未获授权Admin用户被授权可清零配方
②登录、注销编程：
为“登录”按钮鼠标动作事件编写C脚本如图23所示：
图23“登录”按钮C脚本
为按钮“注销”编写的C脚本如图24所示：
图24“注销”按钮C脚本
③为在过程画面中显示已登录的用户，可以使用系统提供的两个内部变量@CurrentUser或@CurrentUserName的一个。
在画面中插入一个I/O域，与@CurrentUser或@CurrentUserName连接，设置I/O域的格式为字符串，运行项目可看到，当有用户登录时，登陆的用户名显示在此I/O域，如上图21、22所示。
5.2配方设定
点击“设定初值”按钮可将每个储料罐中的料量（Asd1）均设为100，每组需配方总量（Azong）为200，单个储料罐为配方贡献的料位增加值（Azj1）初始为0。
如图5所示；
Admin用户点击“配方清零”可将配方值初始化为零，如图4所示。
6、报警记录
报警记录可设定某些变量超过或低于某值时产生报警并归档记录。
本设计选取单个储料罐料位剩余值（Asy1）作参数，高于101时，提示料位偏高，低于10时提示料位偏低。
如图25~27所示：
图25单罐料位剩余值上下限值设定
图26运行过程中料位偏低时图27报警记录历史归档显示
实时报警显示
7、变量趋势/表格显示及归档记录
实时显示指定变量的的变化，以趋势图或表格的方式记录，并保存。
本设计可以将单个储料罐剩余料位值（Asy1）、单个料位增加值（Azj1）和加工袋数（Ads）实时记录显示。
如图28、29所示：
图283个变量显示实时记录
图29由于重复性运行，变量显示具备周期性
三、附录
仿真耐火监控生产线生产工艺的C脚本，该脚本完成的功能有：
①点击相应按钮可触发系统运行、停止、设定配方值、配方值清零等；
②模拟储料罐料位下降、包括速率减小动作；
③控制配料、混合、包装工段指示灯，料位下放和传送带移动；
④记录混合提升工段的搅拌时间；
⑤累计记录包装工段的包装袋数；
⑥协调各工段运行及正确切换运行状态。
仿真生产工艺的C脚本：
#include"apdefap.h"
double_main（char*lpszPictureName,char*lpszObjectName,char*lpszPropertyName）
{
//WINCC:
TAGNAME_SECTION_START
//syntax:
#defineTagNameInAction"DMTagName"
//nextTagID:
1
//WINCC:
TAGNAME_SECTION_END
staticunsignedintvAzj1,vAds,vAkst,vAtime,vAsy1=GetTagSWord（"Asd1"）;
unsignedintvAsd1,vA,vAzong;
unsignedcharvAks,vAbz;
//WINCC:
PICNAME_SECTION_START
//syntax:
#definePicNameInAction"PictureName"
//nextPicID:
1
//WINCC:
PICNAME_SECTION_END
SetTagSWord（"Azj1",0）;//初始化A增加量为0
vAzj1=GetTagSWord（"Azj1"）;//内部变量赋给函数内值
vAzong=GetTagSWord（"Azong"）;//Return-Type:
shortint
vAks=GetTagBit（"Aks"）;
if（vAks==1）//如果A开始按钮按下，执行配料操作
{
if（vAzj1<=（vAzong*0.8/4））//如果单个A增加小于A总的80%
{
SetTagBit（"Axf1",0）;//同时A下放标志置0，表示停止放料
vAsy1=vAsy1-5;//单个A剩余以5为步进递减
vAzj1+=5;//单个A增加以5步进递增显示
SetTagSWord（"Asy1",vAsy1）;
SetTagSWord（"Azj1",vAzj1）;
vA=4*vAzj1;//A组已配的总料位显示
SetTagSWord（"A",vA）;//Return-Type:
BOOL
}
if（（vAzong*0.8/4）<=vAzj1&vAzj1<（vAzong/4））//如果单个A增加＞A总（1/4）
//的80%且小于A总的1/4
{
SetTagBit（"Ajs1",1）;//内部变量A减速标志为1，要减速了
SetTagBit（"Axf1",0）;//减速时强制下放标志为0
vAsy1=vAsy1-1;//料位下降减慢
SetTagSWord（"Asy1",vAsy1）;//Return-Type:
BOOL
vAzj1+=1;//单个A增加以1为步进递增
SetTagSWord（"Azj1",vAzj1）;//Return-Type:
BOOL
vA=4*vAzj1;//A组已配的总料位显示
SetTagSWord（"A",vA）;//Return-Type:
BOOL
if（vAzj1==50）//如果单个A增加达到50
{
SetTagSWord（"Aks",0）;//A开始标志置0，单个A增加在下
//个周期触发时将变为0且不再递增
SetTagBit（"Ajs1",0）;//A减速标志置0，表示//停止减速
SetTagBit（"Axf1",1）;//同时A下放标志置1，//开始放料
vAkst=1;
SetTagSWord（"Akst",vAkst）;//配料阶段A开始停标志置1，配料暂停
}
}
}//下个周期触发时Azj1变为0，Aks为0，上面大的if（vAks==1）语句不//再执行
if（GetTagSWord（"Akst"）==1）//如果A开始停标志为1
{
vAtime+=2;//混炼开始计时
SetTagSWord（"Atime",vAtime）;//Return-Type:
BOOL
SetTagSWord（"Aks",1）;//重新开始配料
SetTagSWord（"Abz",1）;//包装标志置1，表示开始包装
vAds+=1;//包装袋数计算
SetTagSWord（"Ads",vAds）;//A袋数显示
if（vAtime>10）//如果计时到混炼完成
{
vAtime=0;
SetTagSWord（"Atime",vAtime）;//重新计数
SetTagSWord（"Akst",0）;//混炼一次后等待下次配料完成
}
}
return（GetTagBit（"Aks"））;//Return-Type:
BOOL
}
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