本科毕业设计基于WinCC的轴流压缩机防喘振控制系统的界面设计与调试.doc

1 绪论1.1 引言 高炉是钢铁生产中的重要设备之一。由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总量的大部分。 长期以来在冶金工业生产中与高炉配套使用的压缩机大多是离心式压缩机。由于离心式压缩机的流量不能实现与炉况变化的同步调节，效率较低，因此近几年国内企业生产出了调节范围宽、效率高、节能效果显著、更适合高炉宽工况需要的轴流压缩机替代原与高炉配套的离心式压缩机。陕西鼓风机（集团）有限公司生产的轴流压缩机无论在气动性能上还是在制造技术上，都达到了相当高的国际水平，广泛应用于各个领域。轴流式压缩机因其具有大流量、高效率等诸多优点而被广泛应用于冶金、石化装置中，成为各种大型成套工程的关键设备。但轴流式压缩机的喘振现象却始终是影响压缩机安全、稳定运行的最重要因素。因为，一旦喘振得不到及时地遏制，进而发展为逆流，持续逆流就会发生毁机的严重后果。由此，压缩机的防喘振控制就显得非常重要1.2 轴流压缩机防喘振控制系统的现状及发展轴流压缩机是 20世纪中期才逐渐用于工业生产中，尤其近几年由于能源紧缺，高效率、大流量的轴流压缩机越来越多地用于以前被认为是离心压缩机的领域，除高炉鼓风、空分装置、催化裂化装置、硝酸四合一机组（三合一机组）、大型风源风洞等传统领域外，轴流压缩机的应用领域还不断扩大。全静叶可调式轴流压缩机是我国引进瑞士苏尔寿风机技术生产的轴流式压缩机，由于轴流式压缩机在送风性能、能源使用效率及提高冶炼系数等方面较离心式压缩机有较大的优势，目前，我国钢铁行业中的炼铁高炉使用的鼓风机正在处于一个由离心式向轴流式更新的过程中， 由于轴流压缩机有着比离心式压缩机更加精密的机械结构和更多的控制对象， 因此，其对控制系统有着比离心式压缩机更高的要求。早期我国进口的全静叶可调式轴流压缩机控制系统由DCS加常规调节仪表构成。由于调节仪表的功能限制，防喘振调节与DCS之间无法做到全集成化控制，使机组的控制指标大打折扣因此我们充分利用西门子高端PLC的高可靠性、强大的网络能力和运算能力，与工业控制计算机构成完整的控制系统，并已经在冶炼高炉轴流压缩机上使用，特别是采用特殊的送风流量、压力调节和防喘振调节算法在提高压缩机工作效率、保护轴流压缩机及安全生产方面取得了良好的效果。1.3 课题背景及意义本设计研究的主要内容是轴流压缩机的防喘振控制系统，主要是设计，设计一套独立的由可编程控制器PLC、智能调节器、调节阀及各种检测仪表组成的机组监控系统，以保证轴流压缩机组的安全可靠地运行。对于防喘振，我们主要关心各个参数（温度，压力，流量）是否正常。以往的操作人员不得不亲自到现场去检测各个表的读数，不但费时费力，而且对操作人员的耳膜有损坏，一旦有些参数发生异常情况不能及时反映给操作人员，就很容易损坏机器，影响机器的运行，造成成本过高。同时，操作人员还得对某些参数进行记录，这是一项繁琐的工作，不仅增加了工作量，还增加了运行成本。随着计算机应用在工业领域的日益发展，SIMATIC WinCC工业组态软件顺应而出。它的出现，大大简化了人员和设备配置。高性能的过程耦合、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组态软件能充分利用Windows强大的图形编辑功能，以动画形式显示监控设备的运行状态，方便构成监控画面和实现控制功能，并可以生成报表、历史数据等，为工业监控软件开发提供了便利的软件开发平台，从整体上提高了工控软件的质量。此外，它还具有高度的开放性和可扩充性，可以连接第三方设备。相比于以往的监测控制系统，我们只要在组态好的计算机图形界面上轻轻一点鼠标，就可以获需所要的信息，进行相应的操作。它不仅降低了运行成本，而且增加了系统的可靠性、稳定性和容错性。它做具有的报警记录使我们能及时得知异常情况并找出错原因，它所具有的变量归档和报表打印使我们能大量存档并随时打印出来，以供分析。WinCC组态软件已成为远程监控应用和大型过程控制的理想选择。2 轴流压缩机工艺流程及检测控制系统2.1 轴流压缩机防喘振控制系统的工艺流程 喘振是在压缩机最容易发生的现象，对压缩机的损害也很大。为了减少压缩机的能量损耗、提高效率，采用可变极限流量法来实现轴流压缩机的防喘振控制。根据喘振发生的机理，压缩机在某个压力、转速工作时，有一个最小流量点，低于这个流量的极力，压缩机的性能变得极不稳定。本方案取P为测量值，而取 m/bk2(P2-aP1)为设定值（P为喉部差压，P2为出口压力，P1为入口压力，a、b为系数，m为孔板流量系数），这是一个随动控制系统。当P m/bk2(P2-aP1)时，压缩机运行在安全操作线及其右侧，防喘振调节阀关闭，压缩机正常运行；当P < m/bk2(P2-aP1)时，压缩机运行在安全操作线左侧，控制系统发出信号快速打开防喘振调节阀，部分气体放空，以防止压缩机喘振。因此，设计中采用分程控制两个气动阀（防喘阀）的方法来实现。，其中一个使气动防喘振调节阀BV一101在信号区段(4mA16mA)完成从全关到全开的全行程动作；而另一个使气动防喘振调节BFV一102在信号区段(16mA20mA)完成从全关到全开的全行程动作。这样就实现了用一个调节器的输出信号分段分别控制两台气动调节阀工作即分程控制。其流程图如图2.1.1。 图 2.1.12.2 轴流压缩机的检测控制系统轴流压缩机的检测控制系统主要包括：防喘振控制系统；定风量定风压一静叶串级调节系统；机组流量、压力、温度监测系统；轴振动、轴位移监测保护系统；轴承温度监测保护系统；润滑油、冷却水、仪表气源的检测系统等。其中最重要的是防喘振控制。根据工艺要求，轴流压缩机防喘振过程监测和控制项目主要有：轴流压缩机本体系统：入口压力、出口压力、喉部差压、入口温度、出口温度、去工艺流量监测；报警系统：对入口压力、出口压力、喉部差压、入口温度、出口温度、压缩机等报警点的监测气动防喘振调节阀控制：由一个调节器的输出信号分段分别去控制两个气动阀。系统的“设定值”为为m/bk2(P2-aP1)计算所得的值，测量值为“喉部差压”的值。当测量值小于设定值时，压缩机发生喘振，控制系统发出信号快速打开防喘振调节阀，部分气体放空。在信号区段(4mA16mA)时，打开第一个气动阀；在信号区段(16mA20mA)时，打开第二个气动阀，从而实现了分程控制。2.3 轴流压缩机防喘振控制系统界面的功能根据上述工艺要求，采用WinCC设计的监控界面应能实现轴流压缩机防喘振过程中各种温度、压力、流量等参数的显示、记录、趋势、报警等，为现场操作人员提供判断压缩机是否发生喘振的依据；能实现对气动阀（防喘阀）的手动/自动等各种生产操作，以保证压缩机的安全运行。3 概述3.1 WinCC简介 图 2.1.1西门子公司的W1nCC是WlndowsControIConter(视窗控制中心)的简称。  它集成了SCADA、组态、脚本(Script)语言和OPC等先进技术，为用户提供了Windows操作系统(W1ndows 2000或XP)环境下使用各种通用软件的功能。WinCC继承了西门子公司的全集成自动化(TIA)产品的技术先进和无缝集成的特点。    WinCC运行于个人计算机环境，可以与多种自动化设备及控制软件集成，具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项，使用方式灵活，功能齐全。用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理，可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境，不仅缩短了软件设计周期，而且提高了工作效率。 Win CC 最引人注目之处还是其广泛的应用范围。独立于工艺技术和行业的基本系统设计，模块化的结构，以及灵活的扩展方式。使其不但可以用于机械工程中的单用户应用，而且还可以用于复杂的多用户解决方案，甚至是工业和楼技术中包含有几个服务器和客户机的分布式系统。WinCC具有的几个特点及其对本课题的意义：1、多任务这意味着我们在一台计算机上除了监控轴流压缩机完，还可以执行其他应用项目。2、多处理平台WindowsNT可在一个平台上支持2到32个处理器，同时，WinCC支持均衡的多处理系统。也就是说我们可以用两台或者两台以上的计算机同时监控轴流压缩机。当其中一台出现故障时，另外一台计算机仍然可以继续监控轴流压缩机，从而不影响轴流压缩机的正常运行。3、 使工业应用更加安全WindowsNT是模块化的操作系统，它允许用户关掉某些应用而不影响其它应用。这保证了轴流压缩机检测系统运行的独立性。4、 开放体系Windows支持公共接口：ODBC、OPC、DDE、ActiveX、OCX和SQL。这意味着我们可以根据需要随时扩展和升级轴流压缩机防喘振控制系统。5、 强大的API（应用编程接口）WinCC可以通过脚本语言直接采用Windows中提供的强大的Win32API。这使我们在设计项目的时候又多了一条解决问题的途径。6、 硬件实用性Windows允许在用户的应用中使用大多数打印机、多条码装置、PC照 相机等现货硬件和其他带有Windows驱动程序的现货设备。这增强了监控系统的附加功能，如：现场打印报表。3.2 WinCC资源管理器的组成与相应功能图 2.2.1 WinCC基本系统是很多应用程序的核心，它主要包含以下几部件：1. 变量管理器定义和存放内外部变量；通过各种协议集和系统或者外部PLC建立连接。2. 图形编辑器是一种用于创建过程画面并使其动态化的编辑器。它可以用包含在对象和样式选项板中的众多图形对象来创建复杂的过程画面。也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连接到对象，也可以在库中存储自己的图形对象。3. 报警记录（信息系统）负责消息的采集和归档，包括过程、预加工、表达式、确认及归档等消息的采集功能。可以任意地选择消息块、消息级别、消息类型、消息显示以及报表。系统向导和组态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。4. 变量记录（归档及趋势）被用来采集、处理和归档工业现场的过程数据。可以自由的选择归档、采集和归档定时器的数据格式。可以通过WinCC在趋势和表格控件显示过程值，并分别在趋势和表格形式下显示。和其它的组成部分，如：报表编辑器、结构变量、全局脚本、文本库、用户管理器、交叉索引由于在本次设计中极少甚至用不到，在这里就不做介绍。4 轴流压缩机防喘振控制系统监控界面的设计4.1 创建轴流压缩机防喘振控制系统监控项目4.1.1 创建步骤1. 启动WinCC，单击“开始”>SIMATIC>WinCC>Windows Control Center 6.0菜单项2 资源管理器运行后，单击菜单中的“文件”，选择“新建”，弹出一个“WinC资源管理器”对话框。3 在对话框中选择“单用户项目”，单击“确定”，弹出第二个对话框，如图3.1.1。输入项目名称“2”选择保存路径，单击创建即可。 图3.1.1创建好项目之后，在最上方的标题栏里，我们可以看到文件的存放路径，及对应主程序名称：2.MCP。同时，WinCC以本地计算机名称生成一个“类型”为服务器计算机图标“yjy123”。如图3.1.2。图3.1.24.1.2 相关设置如果希望对过程进行监控，则必须激活与外部可变成控制器机器控制器的通讯。激活项目时，将装载运行系统所需要的附加程序模块。右击右边窗口的计算机图标，单击“属性”，弹出一个“计算机属性”对话框，在这个对话框里，有“常规”，“启动”，“参数”，“图形运行系统“，“运行系统”五个版面。如图3.1.3。1. 在“常规”选项卡上，检查“计算机名称”输入框中是否输入了正确的计算机名称。此名称应与Windows的计算机名称相同。Windows下的计算机名称可在Windows控制面板中“系统”下的网络标志（Windows 2000）或者“计算机名称”（Windows XP）选项卡上找到。但是这种更改必须要WinCC重启后才能生效。2. 在“启动”选项卡上，可选择WinCC运行系统的启动组件，根据项目的要求进行选择。在缺省状态下，将始终启动并激活图形运行系统。为获得更好的性能，如果项目目前没有使用到某个组件，则不可选择。3. 在“参数”选项卡上，可选择运行系统的语言和时基。4. 在“图形运行系统”选项卡上，应设置WinCC项目的启动画面。这样，项目启动时将首先打开所选择的启动画面。在此选项卡上，还可以设置WinCC图形运行系统的窗口属性以及其他图形运行系统的属性。5. 在“运行系统”选项卡上，可设置Visual Basic画面脚本和全局脚本的调试特性，还可以设置启用监视键盘等选项。注意：当启动WinCC运行系统时，WinCC使用在“计算机属性”对话框中设置的属性进行运行，并随时修改运行系统的这些设置。对运行系统的修改，大部分的设置在重新修改激活后即可生效；部分设置须重新启动，才能生效。 图 3.1.34.2 建立逻辑连接4.2.1 驱动的功能WinCC为了与外部设备（如PLC）进行通讯，必须组台用于该设备的通道。此通讯驱动程序支持多种网络协议和类型，具有良好的开放性和灵活性。无论是单用户系统，还是冗余多服务器多用户系统，WinCC均是较好的选择。通过ActiveX、OPC、SQL等标准接口，WinCC可以方便地与其他软件进行通信。通道就是在设备和WinCC之间生成的逻辑借口的驱动器，具有三个功能：1. 为使用人员提高组态物理和逻辑连接参数的方法。2. 通过数据管理器在外部设备和WinCC变量之间建立一个在线运行接口。3. 为用户提高一个简便接口用于外部设备或应用的存储器结构加入变量标签并设置地址。 4.2.2 添加SIMATIC S7 Protocol Suite驱动程序的步骤：1. 在WinCC项目管理器的浏览窗口中，右击“变量管理”2. 从快捷菜单栏中选择“添加 新的驱动程序”，打开“添加新 的驱动程序”菜单项，选择 SIMATIC S7 Protocol Suite.chn，如图3.2.1。 图 3.2.13. 建立连接参数： 添加完SIMATIC S7 Protocol Suite.chn驱动程序之后，点击图标前面的“+”号，就可以看到“MPI”、“PROFIBUS”图标，单击“新建驱动程序连接”，会弹出一个连接属性的对话框，如图3.2.2。在名称栏里输入“plc1”。还可以单击旁边的“属性”按钮，弹出一个“连接参数”对话框，在这里可以设置S7的网络地址：站地址、段ID、机架号、插槽号（如图3.2.3）。单击“确定之后，资源管理器右边窗口里将出现一个名称为“plc1”的握手图标，这表面和PLC的逻辑连接就建立好了。 图3.2.2 图3.2.34.2.3 关于SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE 和 PROFIBUS本课题选用的PLC是SIMATIC S7300，而SIMATIC PROTOCOL SUITE 通讯驱动程序通过各种通道单元提供WinCC与SIMATIC S7300的通讯，如图3.2.4。为了实现与PROFIBUS（过程现场总线）的通讯连接，WinCC站（执行WinCC应用项目的计算机）必须有合适的通讯处理器，本课题选用的通讯处理器为CP5611（如右图），该通讯处理器通过PCI卡与WinCC站连接。PROFIBUS是与制造商无关的开放式通讯 图3.2.4系统，用于少数几个通讯伙伴之间传少量或中等数量的数据，具有快速、周期性传送数据的特点。4.3 建立变量连接4.3.1 变量的功能类型变量系统是组态软件的重要组成部分，WinCC中的变量类型有In和Out。In和Out是相对于主站来说的，即In表示WinCC从S7300系列PLC读人数据，Out表示WinCC向s7300系列PLC写出数据。按照功能又可以分为外部变量、内部变量、系统变量和脚本变量这四种。由外部过程为其提供变量值的变量，称为外部变量，也称为过程变量；过程没有为其提供变量值的变量，称为内部变量。WinCC还提供了一些预定义的中间变量，称为系统变量。每个系统变量均有明确的意义，可以提供事项的功能，一般用以表示运行系统的状态。1. 变量的数据类型数据类型取决于用户怎样去使用该变量。WinCC中的变量分为以下数据类型：二进制变量、有符号8位数、无符号8位数、有符号16位数、无符号16位数、有符号32位数，无符号32位数，32位浮点数、64位浮点数、8位字符集文本变量、16位字符集文本变量、结构类型变量、原始数据类型和文本集。8位数占1字节的存储空间，16位数占2字节的存储空间，依此类推。8位字符集和16位字符集存储空间都为0255字节，所不同的是8位字符集用来表示ASCII字符集中的字符串，而16位用来表示Unidode字符集的文本变量。 图 3.3.12. 创建与编辑变量在WinCC项目管理器的变量管理器中，打开“内部变量”目录。右击“PROFIBUS”下的“plc1”握手连接图标，从快捷菜单栏中选择“新建变量”菜单项，打开变量属性框，如图3.3.1在“常规”选项卡上，我们可以设置变量的五个属性：“名称”、“数据类型”、“长度”、“地址”、“改变格式”。不同的数据类型，它的长度不一样。如：16位数的长度是2，这时长度框变为灰色，表明不可以更改。当数据类型为文本时，此时长度框内数值默认为10，切为白色，表明可以更改数据长度。输入名称为“TE101”，单击地址域旁边的“选择”按钮，打开“地址属性”对话框。如图3.3.2。在过程变量的“地址属性对话框中，选择数据列表框中过程变量所对应的存储区域，数据（D）对应于变量用到的数据存放在Step7的哪个数据块中。地址（A）则表示数据存放的初始地址。如：在“数据（D）”中选择“位内存”，在“地址（A）”中选择双字，输入“54”，单击“确定”。如图3.3.3。图 3.3.2接下来再建立另外一个变量TE102，以及一些其他的变量，方法如上。如果希望以不同于自动化系统所提供的过程值显示，则可使用线性标定。线性标定并没有规定过程值和变量值的上下限。除二进制变量外，过程变量和内部变量的数值型变量还可以设定上下限。使用限制值，可以避免变量的数值超出 所设置的限制值。当过程值超出上限和下限的范围时，WinCC使数值变为灰色，切不再对其进行任何处理。图 3.3.3当然，为了连接变量时便于寻找，可以先建立一些变量组，把同一个图形对象上的变量或者属性相似的变量放到同一个变量组去。如图3.3.4。在这里，建立了四个变量组：“temperature”、“pressure”、“PID” 和“other”。分别放置相应的变量。图 3.3.4上面所建立的变量都是外部变量。为了方便以后调试，我还建立了一些内部变量和系统变量。内部变量没有对应的过程驱动程序和通道单元，不需要建立相应的通道连接。为建立系统变量，添加“System Info .CHN”协议，在“系统信息”图标上，建立一个名为“Mypc”DE 驱动程序连接，之后在“Mypc”目录下建立“time”、“CPU使用率”和“date”三个系统变量。如图3.3.5。 图 3.3.54.4 图形界面的设计4.4.1 图形编辑器的介绍 图3.4.1 图形编辑器是用于创建过程画面并使其动态化的编辑器。只能为WinCC项目管理器中当前打开的项目启动图形编辑器。WinCC项目管理器可以用来显示当前项目中可用画面的总览。WinCC图形编辑器所编辑画面文件的拓展名。资源管理器中，右击图形编辑器图标，选择“新建画面”，这时，在资源管理器右边窗口就会出现一个缺省名为“Newpdl0.pdl”的 画面图标。选择这个图标，右击，选择“重命名画面”，输入更改后的名称，如“主画面”。再右击图标选择“打开画面”或者双击该图标，即可进入画面。如图3.4.1。图形编辑器包括以下元素：绘图栏、标题栏、菜单栏、标准工具栏、“对象选项板”、“样式选项板”、“动态向导”、“对齐选项板”、“图层选项板”、“变量选项板”。前面几项是比较常见的，在这里就不做介绍了，现在重点介绍“对象选项板”。“对象选项板”由标准选项板和控件选项板组成。标准选项板1. 标准对象：生成复杂对象的原始形状。静态文本：允许生成对象的文字标题。如图3.4.2。 一个复杂的对象由多种不同的形状生成，这些可能组合起来形成一个简单的对象，或用智能属性生成用户定义对象。2. 智能对象：用于通用任务的已做好的的对象。输入输出域：具有通过WinCC变量标签读或写过程值的能力。如图3.4.3 图 3.4.2 图 3.4.3 3窗口对象：含有与Windows程序连接的标准对象。按钮：当按下或松开时，允许执行一个事件。如图3.4.4。 控制选项板控制选项板提供了一系列已经定义好的控件。如在线趋势控件“WinCC Online Trend Control”，在线报警控件“WinCC Alarm Control”和归档报表控件“WinCC Online Table Control”,如图3.4.5。图 3.4.4 图 3.4.5 此外，单击菜单栏里的“查看”，选择“工具栏”，我们可以看到还有“动态向导”和“变量”两个工具栏没有显现出来，“动态向导”里有很多用于组态的动作函数，如“Single Picture Change”,在我们需要的时候可以随便调用。了解了这些已经，就可以开始图形界面的设计了：4.4.2 关于界面关于界面中显示本课题的名称，设计者和版本等相关文本。设计步骤如下： 图 3.4.61 、从“标准对象”中选择“静态文本”，拖放到绘图区，通过复制或者拷贝、粘贴，生成几个这样的“静态文本”，逐个输入相应的内容，如：“课题名称：轴流压缩机防喘振控制系统的界面设计与调试“。2、 输入完所有内容后，右击进入静态文本的“对象属性”对话框，设置合适的字体大小，排版，背景颜色为淡蓝色。3、选择“Windows 对象”中的“按钮”，拖放并调整大小，输入按钮的名称为“确定”。右击进入其“对象属性”对话框，设置背景为绿色，字体为黑色。完成后的“关于”画面如图3.4.6。4.4.3 轴流压缩机主界面 轴流压缩机主界面是所有图形界面中显示相关参数最多的界面，主要显示的参数有：入口压力和出口压力、入口温度和出口温度、喉部差压、去工艺流量、阀门开度等。它也是本课题中最关键的界面，通过主界面，我们可以了解到轴流压缩机防喘振控制系统的运行状态，方便于操作人员监测各个参数。其设计步骤如下： 1、选取标准对象里的多边形工具构造压缩机的大概形状。 2、单击菜单项里的“查看”，选择“库”，在打开的库中选择“全局库”，在“全局库”中选择“ 3D压缩机”，再选择其中的管道图形，拖放到绘图区，通过缩放、旋转、拷贝和粘贴生成一系列所需要的管道，并排好。用同样的方法调出所需要的阀。 3、接下来创建一个参数显示模块。这个显示模块由三个部分组成：一个输入输出域，两个静态文本（一个显示参数名称，一个显示单位）。通过拷贝和粘贴生成8个这样的模块，并逐一输入各个参数的名称和单位。如图3.4.7。 4、单击菜单项里的“查看”，选择“库”，在打开的库中选择“全局库”，在“全局库”中选择“ON_OFF”，拖放到合适的位置，与变量“anquanjingshi1”连起来，再增加两个静态文本，一个为绿色，表示压缩机正常运行；另一个为红色，表示压缩机发生喘振。 图3.4.7 5、在“全局库中”选择“windows”，拖放到合适的位置，在工具栏上选择“排列”>在该层>返回后台。然后再在“全局库”中选择二个“ON_OFF”，分别对应流量累积的“启动”、“停止”、“清零”，并与对应的变量连起来，在它的动态对话框设置的范围。当按下“启动/停止”按钮的时候，开始进行流量累积，再按一下此按钮，则停止流量累，；按下“清零”按钮时，对它进行清零。初步设计好的界面如图3.4.8。最中确定并运行后的界面见附录一（P）。图 3.4.8 图 3.4.94.4.4 报警画面 在WinCC运行时显示报警的参数及相应的提示或帮助文本，同时还能将报警数据存档。通过使用报警控件，用户在组态时就可获得高度的灵活性，因为希望显示的消息文本、消息行和消息块均可在图形编辑器中进行组态，根据本课题的工艺要求，当入口温度、入口压力、喉部差压、出口压力、出口温度超出一定的范围时都会对仪器产生损害，特别是压缩机发生喘振的时候，如果操作人员不即使采取措施，不仅会造成仪器的损害，而且会增加成本。因此我们要对这几个点设置报警点，其设计步骤如下：1、在对象选项板的控件选项板中调出“WinCC Alarm Control”，输入名称“Alarm”后确定。缩放到合适的大小，拖放到合适的位置，双击，弹出一个对话框，如图3.4.9。这里我们可以设置很多参数，在“常规”中把“窗口类型”设置为“短期归档窗口”。颜色在自定义选项中选择淡黄色；在“参数”栏的“选择”中勾选“行”；在“状态栏”中，勾选“状态栏”中包含的元素，选择对齐方式。在“消息行”中设置消息行包含的元素有：日期、时间、编号、消息文本和错误点。2、 在“标准对象选项板”中选择“按钮”选项，拖放到合适的位置，双击并输入“返回导航界面”，如图3.4.10。图 3.4.103、 默认情况下，WinCC项目在运行状态时并不装载“报警记录”。为了在运行系统中使用报警记录功能，需要重新定义运行系统的属性。在项目管理器中，单击“计算机”按钮，从快捷菜单栏中选择“属性”菜单项。在打开的“计算机属性”对话框中选择“启动”选项卡，激活”报警记录运行系统“复选框，也自动激活“文本库运行系统”复选框，单击确定。 图 3.4.114.4.5 趋势画面 趋势画面在WinCC运行时能直观的显示一些重要的参数的趋势，即用来自当前状态（实时数据）和过去状态（历史数据）的实际数值以图形点形成。设计步骤如下： 1、 选择控件选项板中的“WinCC Online Trend Control”，拖放到合适的位置。在弹出的对话框中输入窗口的标题“重要的曲线”，单击“确定”。再双击，弹出如图3.4.12的“WinCC 在线趋势控件的属性”对话框。 2、“曲线”栏中，输入“入口压力”作为第一条曲线的名称，选择趋势显示的颜色为蓝色，连接变量PT101，显示类型为“连接点”。 3、“常规”栏中，选择“数据源”为“归档变量”，选择“背景颜色”为蛋白色。勾选“状态栏”、“工具栏”、公共X轴“、“公共Y轴”。 4、“工具栏”中，勾选“打开对话框设置参数”、“缩放区域“和“开始/停止更新”等有用选项。 5、“时间轴”中，选择趋势的“时间格式”为“hh:mm:ss:ms”。还可以设置时间范围。当然，这些可以在运行WinCC后再设置。 图 3.4.12用同样的方法做好其他变量的趋势：出口压力、设定值、测量值的趋势图。4.4.6 PID控制界面通过鼠标动作，在重要的阀组上弹出控制面板，便于实时控制。在本课题中，当压缩机发生喘振的时候，我们必须迅速打开气动动阀门1或气动动阀门2放空。因此，我们必须对防喘振分程控制的两个阀门进行控制。在PID控制面板上，我们要设置P、Ti、Td、这三项参数为输入，通过对P、Ti、Td这三项参数的调节，可以减少超调量，使测量值尽快稳定在设定值左右。设计步骤如下：1、从“全局库”中拖出刻度线、控制按钮，缩放到合适的大小，拉伸到合适的位置。2、 从“标准选项板”中的“智能对象”中拖出棒图对象。在棒图的“属性”项中，将“棒图背景色”设为白色，将“棒图颜色”一个设为“蓝色”，一个设为“紫色”。选择其范围为0100。如图3.4.12。3、从“Windows对象”中拖出滚动条和按钮对象。按钮的名称为“确定”，背景颜色设置为蓝色。将“按钮”的“步长”设置为1。4、 创建显示模块和相关的静态文本，然后排布好用同样的方法做好阀门2的设置。运行WinCC之后，只要鼠标单击阀门1或阀门2即可弹出如上图控制面板，并可设置“手动操作值”、自动或者手动等等。我们可以在手动操作值的输入输出域或者拖动滑板得到期望的值。设定值”为计算机中m/bk2(P2-aP1)计算所得的值，测量值为“喉部差压”的值，这两个参数均为从输出的值。 图 3.4.134.4.7 导航界面 导航界面使我们能在各个需要浏览的图和表格之间方便的切换。设计步骤如下：1、从对象选项板的智能对象中选择“画面窗口”，拖放到绘图区中，调整大小和位置。右击这个画面窗口，单击“属性”，在弹出的对话框中，把“其他”项中的“画面名称”改为“轴流压缩机主界面”。如图3.4.13。当我们激活运行WinCC时，画面窗口缺省显示的是轴流压缩机主界面。用同样的方法设置“关于”、“报警画面”、和“趋势画面”。2、 创建两个输入输出域，为的是以后连接系统变量“date”和“time”。3、 选项标准对象板中的Windows对象中的条形按钮，创建4个按钮分别为：“关 于”、“报警画面”、“趋势画面”、“退出”。将前面三个按钮的颜色设置为蓝色，字体颜色为黑色；后面一个按钮设置为紫色，字体颜色为白色。4.5 组态图形界面 界面设计好之后，接下来就是要组态各个图形对象。广义的组态含有培植、设置的意思。比如：为图形对象配置对应的变量：设置图形对象的属性动态和事件动态。4.5.1 变量组态 图 3.5.1变量组态就是将变量连接到图形对象上去，这是一种简单的组态形式。连接的变量可以是外部变量也可以是内部变量。4.5.1.1 以某一种图形对象的输入/输出域为例子。右击选择“组态对话框”，将弹出一个对话框，如图3.5.1。单击右边的黄色文件夹图标，在已经建立的变量中选择我们所需要连接的变量；选择更新的周期为“根据变化”；确定输入/输出域为“输出”。 图 3.5.2当然，通过右击选择“属性”进入属性对话框（如图3.5.2），在“输入/输出域”的“输出值”再右击选择“变量”也可以进行变量的连接。在这里，我们可以设置“域类型”为“输出”；输出“数据格式”为“十进制数”，输出格式设置为9999，这样输出域只能显示09999的数值。当WinCC运行时，输入输出域就能实时显示从PLC采集来的参数数据。4.5.1.2 以主界面中如何判断压缩机是否发生喘振为例 我们希望压缩机发生喘振的时候，界面上显示出“压缩机发生喘振”；正常运行时，显示“压缩机正常运行”，以使工作人员能够及时做好各种措施。具体做法是：在“全局库”中选择“ON_OFF”，拖放到合适的位置，右击选择“属性”，选择“UserDefine1”, 图 3.5.3右击闪电图标，在弹出的快捷菜单栏中选择“动态对话框”，弹出如图3.5.3的“动态值范围”对话框，在“表达式中/公式”一栏中选择”anquanjingshi1”，在数据类型中选择“布尔型”，然后在“表达式/公式的结果”中设置“是/真”为“1”，“否/假”为“0”，点“应用”。压缩机正常运行时，按扭的颜色为绿色；当压缩机发生喘振时，按扭由绿色变为红色，从而提醒操作人员风机发生了喘振。 图 3.5.44.5.2 常量组态顾名思义，就是创建动态连接时连接的为常量。这种组态用在实现画面的跳转上。以导航画面中的“趋势画面“按钮为例子。当导航画面窗口在显示其他界面的时候，我们希望通过用鼠标点击这个按钮，使导航画面窗口能够跳转显示趋势画面。具体做法是： 图 3.5.51、 右击按钮，选择“属性”，在事件栏中右击“鼠标动作”，选择“直接连接”，如图3.5.4。2、 在弹出的“直接连接”对话框中，如图3.5.5。选择“源”为常量，即“趋势画面”。选择“目标”为“画面中的对象”，再在“对象”栏中选择“画面窗口2”，即导航画面窗口；在“属性”栏中选择“画面名称”，单击确定之后，可以在“鼠标动作”出现一个蓝色的闪电箭头，表明组态成功。这样一来，当WinCC运行时，鼠标点击“趋势画面”按钮时，导航画面窗口就能实现我们所期望的跳转了，同时导航画面窗口的“画面名称”属性也将获取趋势画 面.pdl”这一信息值。 4.6 组态报警报警组态其实也是变量组态的一种形式，所不同的是报警组态是在报警记录（也可以说报警记录编辑器）中进行的。 图 3.6.1在WinCC中，报警记录编辑器负责消息的采集和归档，包括过程、预加工、表达式、确认及归档等消息的采集功能。报警消息系统给操作完提供了关于操作状态和过程故障状态的信息。它们将每一临界状态提早通知操作员，并帮助消除空闲时间。在组态期间，可对过车工内中应出发消息的时间进行