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WinCC组态软件刘美俊•WinCC(WindowsControlCenter，视窗控制中心)是SIEMENS与Microsoft公司合作开发的、开放的过程可视化系统。无论是简单的工业应用，还是复杂的多客户应用领域，甚至在有若干服务器和客户机的分布式控制系统中，都可以应用WinCC系统。WinCC是在PC(PersonalComputer)基础上的操作员监控系统软件，WinCCV6.0+SP2•是运行在WindowsXP+SP2标准环境下的HMI(HumanMachineInterface，人机界面)，具有控制自动化过程的强大功能和极高性能价格比的SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition，监视控制与数据采集)级的操作监视系统。WinCC的显著特性就是全面开放，它很容易将标准的用户程序结合起来，建立人机界面，精确地满足生产实际要求。通过系统集成，可将WinCC作为其系统扩展的基础，通过开放接口开发自己的应用软件。•在组态软件中，通过组态生成的一个目标应用项目在计算机硬盘中占据惟一的物理空间(逻辑空间)，可以用惟一的名称来标识，称为应用程序。•组态软件的结构划分有多种标准，下面按照软件的系统环境和软件体系组成两种标准讨论其体系结构。•(1)系统开发环境•设计人员为实施其控制方案，在组态软件的支持下，进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境。通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，供系统运行环境运行时使用。•系统开发环境由若干个组态程序组成，如图形界面组态程序、实时数据库组态程序等•(2)系统运行环境•在系统运行环境下，目标应用程序装入计算机内存并投入实时运行。系统运行环境由若干个运行程序组成，如图形界面运行程序、实时数据库运行程序等。•设计人员最先接触的一定是系统开发环境，通过系统组态和调试，最终将目标应用程序在系统运行环境投入实时运行，完成工程项目。组态软件的主要作用•在图形画面生成方面，构成现场过程的图形画面被划分成三类简单的对象：线、填充图形和文本。每个简单对象都有影响其外观的属性，对象的基本属性包括：线的颜色、填充颜色、高度、宽度、取向、位置移动等。这些属性可以是静态的，也可以是动态的。静态属性在系统投入运行后保持不变，与原来组态时一致。而动态属性则与表达式的值有关，表达式可以是来自I/O设备的变量，也可以是由变量和运算符组成的数学表达式。这种对象的动态属性随表达式的值的变化而实时改变，这种组态过程通常叫做动画链接。•在图形界面上还具备报警通知和确认、报表组态及打印、历史数据查询与显示等功能。各种报警、报表、趋势都是动画链接的对象，其数据源都可以通过组态来指定。这样每个画面的内容就可以根据实际情况由设计人员灵活设计，每幅画面中的对象数量均不受限制。•实时数据库是更为重要的一个组件，随着PC处理能力的增强，实时数据库更加充分地体现了组态软件的长处。实时数据库可以存储每个工艺点的多年数据，用户既可以测览工厂当前的生产情况，又可以了解过去的生产情况。•通信及第三方程序接口组件是系统开放的标志，是组态软件与第三方程序交互及实现远程数据访问的重要手段之一。它主要有三个作用:•1）用于双机冗余系统申，主机与从机之间的通信。•2）用于构建分布式HMI/SCADA应用时多机间的通信。•3）在基于Internet或Browser/Server(B/S)应用中实现通信功能。•组态软件通过I/O驱动程序从现场I/O设备获得实时数据，对数据进行必要的加工后，一方面以图形方式直观地显示在计算机屏幕上，另一方面按照组态要求和操作人员的指令将•控制数据送给I/O设备，对执行机构实施控制或调整控制参数。•对已经组态的历史趋势的变量存储历史数据，对历史数据检索请求给予响应。当发生报警时及时将报警以声音、图像的方式通知给操作人员，并记录报警的历史信息，以备检索。•下图直观地表示出了组态软件的数据处理流程。组态软件的数据处理流程WinCC软件简介•WinCC是世界上3个(WinCC，iFix，inTatch)最成功的SCADA系统之一，由WinCC系统组件建立的各种编辑器可以生成画面、脚本、报警、趋势和报告，即使是最基本的WinCC系统，也能提供生成复杂可视化任务的组件和函数。•WinCC是一个模块化的自动化软件，可以灵活地进行扩展，可应用在办公室和机械制造系统中。从简单的工程应用到复杂的多用户应用，从直接表示机械到高度复杂的工业过程图像的可视化监控和操作。•WinCC在开放式编程接口的基础上开发了范围广泛的选件和附件，使之能够适应各个工业领域不同工业分支的不同需求。•启动WinCC后，WinCC资源管理器随即打开。WinCC资源管理器是组态软件的核心，整个项目结构都显示在WinCC资源管理器中。从WinCC资源管理器中调用特定的编辑器，既可用于组态，也可对项目进行管理，每个编辑器分别形成特定的Wincc子系统。•主要的WinCC子系统包括：1)图形系统用于创建画面的编辑器，也称作图形编辑器。2）报警系统对报警信号进行组态的过程，也称报警记录。3)归档系统变量记录编辑器，用于确定对何种数据进行归档。4)报表系统用于创建报表布局的编辑器，也称作报表编辑器。5)用户管理器用于对用户进行管理的编辑器。6)通信提供WinCC与SIMATIC各系列可编程控制器的连接。•在WinCC的图形系统处理过程操作中，屏幕上所有的输入和输出信号，通过WinCC的图形设计器完成系统设备的可视化图形的设计和操作。•在图形设计器中，WinCC提供了丰富的图形对象,①标准化和图形化的对象；②按钮、检查框、框和滑块；③应用窗口和显示窗口；④OLE对象、ActiveX控件；⑤I/O域、文本列表；⑥棒状图、状态显示和组显示；⑦客户化的用户对象。图形组件的外观由组态工程师动态控制，图形的动态控制参数，如几何形状、颜色和样式，可通过WinCC变量的改变或程序直接控制。WinCC的库模块WinCC的通信结构及原理•WinCC使用变量管理器来处理项目产生的数据以及存储在项目数据库中的数据。WinCC的所有应用程序必须以WinCC变量的形式从变量管理器中请求数据，这些应用程序包括图形运行系统、报警记录运行系统和变量记录运行系统等。•变量管理器管理运行时的WinCC变量，通过集成在WinCC项目中的通信驱动程序从过程中取出请求的变量值。通信驱动程序利用其通道单元构成WinCC与过程处理之间的接口，在大多数情况下其硬件连接是利用通信处理器来完成的。WinCC通信驱动程序使用通信处理器向PLC发送请求消息，然后通信处理器将相应请求的回答发回WinCC。创建WinCC项目•创建WinCC项目的过程主要包括：启动WinCC、创建项目、选择并安装PLC或驱动程序、定义变量、创建并编辑过程画面、设置WinCC运行系统属性、激活WinCC运行系统中的画面、使用模拟器测试过程画面等。•1启动WinCC•点击Windows任务栏中的“开始”，通过“SIMATIC”启动WinCC，操作顺序为：“SIMATIC”→“WinCC”→“Windowscontrolcenter”•2创建新项目•打开WinCC的对话框，此对话框提供三个选项：①创建“单用户项目（默认设置）”；②创建“单用户项目”；③创建“多客户机项目”。•例如要创建一个名为“start”的项目，选择“单用户项目”，按“确定”键，输入项目名称“start”.•如果项目已经存在，选择“打开”对话框，搜索扩展名为“.mcp”的文件，下次启动WinCC时，系统自动打开上次建立的项目，下图所示为WinCC资源管理器窗口显示的内容。WinCC资源管理器•图中左边浏览器窗口显示了WinCC资源管理器的体系结构，从根目录一直到单个项目。右边数据窗口显示所选对象的内容，在WinCC资源管理器浏览器窗口中，点击“计算机”图标，在数据窗口中即可看到一个带有计算机名称（NetBIOS名称）的服务器，用鼠标右键点击此计算机，弹出“属性”菜单，在随后出现的对话框中，设置WinCC运行系统的属性，例如：启动程序、使用语言以及取消激活等等。•3添加PLC驱动程序•为了使WinCC能够与PLC通信，需要选择PLC驱动程序，所选的驱动程序取决于使用的PLC的类型，在此选择SIMATICS7PLC用鼠标右键点击WinCC资源管理器浏览器窗口中的“变量管理器”，添加PLC驱动程序，在弹出的菜单中，点击“添加新的驱动程序”，如图所示。添加新的驱动程序•在“添加新的驱动程序”对话框中，选择所需要的驱动程序（例如SIMATICS7ProtocolSuite），点击“打开”按钮进行确定，所选的驱动程序就出现在变量管理器下。•单击显示程序前方的＋图标，将显示所有可用的通道单元。•用鼠标右键单击通道单元MPI，在弹出的菜单中，点击“新建驱动程序连接”，在随后显示的“连接属性”对话框中，输入名称（如SPS），点击“确定”按钮即可，如图创建新连接•4变量和变量组•如果WinCC资源管理器中的“变量管理器”处于关闭状态，则必须先双击，将其激活，然后用鼠标右键点击“内部变量”，在弹出的菜单中，点击“新建变量”，在“变量属性”对话框中，将变量命名为“TankLevel”，从数据类型列表中，选择“无符号的16位数”，然后点击“确定”即可。•在“变量属性”对话框中，单击“选择”按钮，打开“地址属性”对话框，从变量的数据区域列表框中，选择数据区域“位存储器”，检查地址类型是否为“字”，设置MW“0”。•如图所示。新建变量•5创建过程画面•在WinCC资源管理器中，右击“图形编辑器”，在弹出的菜单中，单击“新建画面”选项，选择新建画面，系统默认画面名为“NewPdl.pdl”（pdl为画面描述文件），右击“NewPdl.pdl”，在弹出的菜单中，单击“重命名画面”选项，如图所示创建画面1）创建水罐在图形编辑器的的菜单栏中单击“查看”→“库”，对象库将以它自己的工具栏和对象文件夹的形式出现，双击“全局库”，再双击右边子窗口的“PlantElement”文件夹，双击“Tanks”文件夹，单击图形编辑器库中的图标，预览查看可用的罐，单击“Tank1”，按住鼠标左键，将罐拖到文件窗口中，用罐周围的黑框调整罐的大小，如图所示。创建水罐•显示动态水位•右击水罐，在弹出的菜单中，单击“属性”选项，弹出“对象属性”画面，在该画面中，单击左边子窗口上“自定义1”选项，在右边子窗口中，右击“Process”旁边的灯泡，在弹出的菜单中，选择“变量”，在弹出的“变量项目”画面中，单击“TankLevel”，并确定，使变量TankLevel为动态，灯泡变为绿色，右击“当前”，选择500毫秒，如图所示。对象属性及变量动态画面激活项目可点击WinCC资源管理器菜单栏中的“文件”→“激活”，复选标记随即显示，以显示所激活的运行系统，也可在WinCC资源管理器的工具栏中点击按钮。经过一段时间的装载后，将出现“WinCC运行系统”画面，如图所示•8使用模拟器•如果WinCC没有与正在工作的PLC连接，可以使用模拟器来测试相关项目。•选择Windows任务栏“开始”菜单→“SIMATIC”→“WinCC”→“Tool”→“Simulator”命令，在“WinCC模拟器对话框”中，选择要模拟的变量，选择“编辑”→“新建变量”，在“项目变量”对话框中，选择内部变量“TankLevel”，单击“确定”，在“属性”面板中，单击“模拟器的类型“Inc”，输入起始值“0”、终止值“100”，标记“激活”复选框，在变量面板中，将显示带修改值的变量。