摘要：
WinCC(Windows Control Center，窗口控制中心)是西門子公司(SIMENS)實現PLC與上位機之間的通訊及上位機監控畫面的製作的組態軟體：主要介紹如何利用WinCC建立監控畫面，並使監控畫面根據現場實際情況動態顯示。並以壓縮機的控制系統為例，介紹了使用WinCC系統的硬體配置，並介紹通過WinCC組態監控系統，創建動態人機界面，實現過程監控的具體步驟。最後結合自身經驗，總結了一些功能實現的編程技巧與相關源程序。
關鍵詞：
WinCC；組態軟體；人機界面；過程監控；往複壓縮機
Abstract:
WinCC（Windows Control Center）is the configuration software produced by Siemens which can make PLC communicate with PC and make up mornitoring menu on PC .Analysed how to make up Mornitoring menu and dynamically display the field data on the menu .Taking the control system of computer controlled compressors for example,analysed the method of establish dynamic HMI(Human Machine Interface)and monitoring process with WinCC system.Also summarized some programming skills to fulfill required functions.
Key Word：
WinCC； Configuration software ；HMI；Process Monitoring；Reciprocating compressor
1． 引言：
氫氣壓縮機是石油煉化企業制氫裝置的關鍵設備，氫壓機工況的好壞對平穩生產具有重要意義。某石化企業採用NEA公司的3+1SVL300型號的往複式壓縮機。該往複式壓縮機採用一台電機傳動，傳動系統較為複雜，轉動慣量大，存在眾多的間隙非線性環節，影響系統的穩定性和動態性能。為了能夠保證生產裝置的平穩運行，氫氣壓縮機採用了先進的自動控制系統。該系統通過Siemens公司的WinCC組態，實現過程監控。上位機為諾基亞公司的普通PC機，顯示器為諾基亞公司的普通PC顯示器，下位機為一台Siemens公司s7-300型CPU，上位機與下位機通過MPI電纜聯接。
2．WinCC組態軟體:
WinCC-為在標準PC和Windows NT環境下實現HMI(人機界面)的功能。SIMATIC WinCC是第一個使用最新的32位技術的過程監視系統。搶先式多任務的特點適合於對過程事件的快速反應。
WinCC是一個開放的HMI軟體，可與世界上主要控制器廠商的產品進行數據通訊。它與SIMATIC-S5／S7/505系列的通訊介面，如Profibus,FDL，DP，DDE，0PC等都包括在WinCC基本軟體包中。此外，其他的通訊介面，如FMS，PMC，SIPART DR或連接其他廠商控制器的介面(AEG，Modicon，Allen-Bredlly，GE-Fanuc,Mitsubishi)在WinCC的可選功能中提供。
另外，它隨系統而擴展，包括運行版和開發完全版。在容量上分為128，256，1024和64個PowerTag變數，指來自控制器和外部過程的變數(內部變數不計算在內)。WinCC允許將一個32位的模擬量的PowerTag變數分為獨立的32個數字量，使用上與正常的數字量的PowerTag變數的相同。因此可提供給整個過程的I／0點數比所標的PowerTag變數數多。
總之，WinCC將Windows應用程序的現代體結構與使用方便的圖形設計程序結合在一起，能很方便地生成人機界面，建立完整的過程監控解決方案。各系統集成商還可以WinCC作為其系統的擴展基礎，通過開放介面開發自己的應用軟體。
3.WinCC的系統配置
經初步統計上位機與PU需通訊的過程變數，最終定購了容量為256PowerTag的WinCC開發完全版。實際用到的外部變數為216個。此外，上位機的硬體配置將直接影響到WinCC的運行性能，所以，採用高性能的PC機系統將明顯獲得高的系統性能。在此，PC主機的配置為：中央處理器為PIII—750E；內存為64M；硬碟為20G；操作系統為Windows NT4.0。
4.監控系統需求
(1)實時顯示壓縮過程中的各種數據，例如：四級液壓油缸的振動，四級液壓油缸的位移，三級新氫氣的溫度、壓力等；
(2)各種數據歷史趨勢的查看，直觀方便；
(3)實現故障報警功能，並能查看歷史故障信息；
(4)壓縮機的各項工藝參數能很方便的輸入和修改，並能存儲、調用歷史數據；
(5)實現自動啟動和自動關機。
5 監控系統的實現
WinCC是一個實用且與SIMATIC產品無縫連接的組態軟體，其界面友好，功能強大，可以實現控制界面設計、硬體組態、變數管理、標籤歸擋、報警歸擋、列印歸擋與用戶管理等功能。選用WinCC作為組態軟體，在調試過程中解決了往複式壓縮機監控系統的特殊性，實現了系統的功能。
5．1 通信功能的實現
系統採用的PLC是S7-300系列，通信模板是CP5611MPl，上位機與PLC用MPI電纜連接，採用MPI協議。為使上位工控機與下位PLC成功實現通信，先對CP5611初始化，再在WinCC的變數管理模塊中添加名稱為SIMATIC S7 PROTOCOL SUTTE的驅動器。接著在MPI通道中新建驅動程序連接，設置相應的S7網路參數，這樣通信通道就建成了。之後的具體工作是新建變數(Tag)，將外部變數與PLC的DB塊、位存儲器、輸入、輸出中的位(比)或字(word)連接起來。(為了便於管理，最好將變數劃分為不同的組。)通過WinCC內部函數GetTag、SetTag實現WinCC與PLC交換數據，從而實現界面顯示、控制PLC動作的功能。
5．2 控制系統的控制界面的實現
SIMATIC WinCC提供可視化的、友好的控制界面，其圖形設計器功能強大。它支持直接引入AutoCAD圖紙和Windows元文件，可在16個不同的層面上作圖。圖形對角包括：標準化和圖形化的對角、按鈕和滑塊、檢查框和複選框、應用和圖形窗口、0LE對象、ActiveX控制、I／0域、文字列表、狀態顯示、組顯示等。圖形組件的最終外觀由組態工程師動態控制。圖形的動態控制參數，如位置、幾何形狀、顏色和樣式，可通過WinCC變數的改變或程序直接控制。
5．3 壓縮機各類顯示的實現
WinCC提供趨勢歸檔功能。過程數據、內部變數數據和任何應用中產生數據的或手輸數據可以被周期性地或以某個具體受控方式收集和記錄下來。可以形成以下幾種數據：平均值。總值、最低和最高峰值、自由公式的計算值。結果被儲存在一個固定存儲介質中，存儲間隔可以在500ms和1年之間任意設定。打開WinCC的變數記錄編輯器，為需要圖示的變數創建歸檔，新建趨勢歸檔窗口模板和表窗口模板，將變數與創建的歸檔變數連接。顯示時將模板加入到應用程序窗口中，則運行時可動態顯示趨勢曲線。
5．4 故障自動報管的實現
SIMATIC WinCC不僅捕捉過程消息和本地事件，而且將這些內容存入瞬時或連續的檔案庫中，並在需要時有選擇地提取它們以供使用——通過聲音、影像序列或直接由報警轉移到相關的過程畫面。這樣可以避免危急情況、縮短危急時間或減少危急造成的影響。消息結構可以根據設備的特殊要求而設定。通過劃分最多16個消息等級，既可以做簡單的故障和狀態報文，也可以為幾個設備區域分別做警報、警告、故障和錯誤報文、消息可從3個途徑得到：單獨的「位」消息，來自自動化系統的順序報文，模擬量超限報警。 系統通過WinCC中的Tag和PLC中的位(比)的對應關係，對變數的屬性進行設置，當從下位機PLC中採集的數據改變時，則工控機上出現報警信息。
5．5 工藝參數存儲的實現
WinCC提供User Archives(用戶歸檔)可選功能。它的作用是以用戶自定義的結構將WinCC中的數據保存在內置的WinCC資料庫中。這些數據可通過表格的方式由Active X控制項顯示。考慮到需要存儲的參數數目較少，所以未定User Achives，使用WinCC內置的C語言腳本(標準的ANSIC)，以文本文件的形式存儲數據。對文件的讀寫，即實現了數據的調用、存儲和修改功能.
5．6 利用集成的ODBC／SQL資料庫查詢、處理數據
在標準的及功能強大的Sybase SQL Anywhere資料庫中保存了所有組態的表格(如變數和消息文字的表格)，同時所有的過程數據也是利用該資料庫進行歸檔的。WinCC的功能模塊對資料庫的存取是對用戶是透明的，其他應用程序可使用標準的ODBC／SQL介面訪問WinCC資料庫，如有必要也可使用朋應用程序介面連接資料庫。在系統的前期開發階段，需要對壓縮機的動態性能進行分析。因此對1台電機的響應曲線歸檔后，將過程數據提取出來，以作分析研究顯得非常重要。解決方法是利用SIEMENS提供的ISQL工具，通過標準的ODBC／SQL介面直接訪問Sybase資料庫。Siemens-common-sqlany目錄下啟動isql．exe．在隨後出現的Interactive SQL登錄對話框中以用戶名bda和密碼sql卻登錄，則程序自動連接到當前正在運行的winCC資料庫。在命令行使用資料庫查詢語言觀即可對資料庫進行操作。例如，執行命令select*from systable，顯示所有組態的表格，其中對一級液壓油缸的數據歸檔時建立的名稱為pva-speed，則其在資料庫中的表名為PDE#PVA.f.speed．接著對錶PDE#PVA.f.speed操作，即可得到歸檔的具體數據。也可以將表輸出到文件，以作分析。
5．７自動啟動、自動關機的實現
在往複式壓縮機PLC監控系統中，上位機是運行WinCC軟體的單一用途的計算機，希望上位機一啟動就自動進入組態的工藝畫面，為此還必須實現Windows NT自動登錄，這一功能可以按下面的步驟實現：
第一步：將WinCC軟體的快捷方式放進StartProgrammes—start—up菜單。
第二步：進入WinCC的Computer properties設置窗口，點擊Graphies Runtime菜單條，將StartPicture設為自進入的畫面。
第三步：將WinCC置為Activate狀態，然後退出WinCC．
第四步：啟動regedit,進入Windows註冊表。找到HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\WindowsNT\CurrentVersion\Winlogon,將鍵AutoAdminLogon的值設為1，添加名稱為DefaultPassword的鍵,將其值設為上位機的登錄密碼。
再重新啟動，就可以自動登錄，並自動進人工藝畫面。
自關機的實現可以藉助WinCC的動態一(Dynamic-Wizard)完成。先創建關按鈕並選中它，在動態一嚮導中雙擊Exit WinCC or Windows菜單，選擇滑鼠左鍵或右鍵觸發，接著選擇Exit Windows without restart，完成後生成代碼為DMExitWinCCEx(DM—SDMODE—SYSTEM)的C函數。程序運行時，點擊關機按鈕，則自動關機。
6 結束語
利用winCC作為監控軟體，不但可以簡化上位機與PLC的通訊，方便地讀取來自於PLC的數據及向PLC傳送數據，而且很容易配置形象、逼真的監控畫面，也利於保證程序運行的安全性。
參考文獻：
[1] 盧建華．使用WinCC實現監控．武漢科技大學學報，2000(3)．
[2] 鄒彤．WinCC組態軟體的編程技巧．化工自動化及儀錶，2001(2)
