鋼管生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行管理以及對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。</p><p>　　無(wú)縫鋼管行業(yè)對(duì)于一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。當(dāng)今世界，無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線種類繁多，競(jìng)爭(zhēng)激烈，只有提升和革新新技術(shù)，才能獲得發(fā)展。本文主要介紹了相

2、關(guān)課題背景和國(guó)內(nèi)外無(wú)縫鋼管行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，以及涉及無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以及WinCC組態(tài)軟件技術(shù)等。本設(shè)計(jì)以西門子新一代過(guò)程控制系統(tǒng)WinCC為軟件平臺(tái)，重點(diǎn)論述基于 SIMATIC WINCC 的無(wú)縫鋼管生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),簡(jiǎn)述WINCC的 OPC 通訊功能。在分析了技術(shù)要求和用戶需求后，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了無(wú)縫鋼管生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和邏輯控制程序。 </p>

3、<p>　　關(guān)鍵字：無(wú)縫鋼管；WinCC；工業(yè)以太網(wǎng)；Profibus-DP；PLC</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of computer technology and industrial automation, more and more attention has

4、 been paid to the management of production and the data collection and monitor in the production process by computer technology.</p><p>　　The industry of seamless steel tube is significant to the development

5、 of the national economy. Nowadays, there are many types of seamless steel tube production line in the world, and much fierce competition between them. Only by upgrading and developing technologies can it be survived and

6、 developed. This article mainly describes the current development status of seamless steel and related background. Industrial Ethernet technology, Profibus-DP technology and WinCC configuration software technolo</p>

7、;<p>　　Key words: Seamless steel; WinCC; Industrial Ethernet; Profibus-DP; PLC</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p>

8、<p><b>　　1. 緒 論1</b></p><p>　　1.1課題背景及意義1</p><p>　　1.1.1無(wú)縫鋼管及生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)2</p><p>　　1.1.3 監(jiān)控軟件西門子WinCC簡(jiǎn)介3</p>&

9、lt;p>　　1.1.4 西門子SIMATIC S7-300 PLC簡(jiǎn)介5</p><p>　　1.2 無(wú)縫鋼管的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀6</p><p>　　1.2.1 世界無(wú)縫鋼管的現(xiàn)狀6</p><p>　　1.2.2 我國(guó)無(wú)縫鋼管的現(xiàn)狀7</p><p>　　1.2.3 我國(guó)無(wú)縫鋼管產(chǎn)量與生產(chǎn)能力7</p><

10、p>　　1.3 課題研究意義8</p><p>　　1.4 本文主要設(shè)計(jì)內(nèi)容8</p><p>　　2. 無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)思與實(shí)現(xiàn)9</p><p>　　2.1 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)體系簡(jiǎn)介9</p><p>　　2.2無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)10</p><p>　　2.2.1 無(wú)縫鋼管穿孔機(jī)簡(jiǎn)介

11、11</p><p>　　2.2.2 無(wú)縫鋼管減徑機(jī)簡(jiǎn)介12</p><p>　　2.3 無(wú)縫鋼管生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)13</p><p>　　3. 監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1 WinCC組態(tài)軟件14</p><p>　　3.1.1 組態(tài)軟件簡(jiǎn)述14</p>&l

12、t;p>　　3.1.2 WinCC工業(yè)組態(tài)軟件15</p><p>　　3.2 WinCC特點(diǎn)及安裝16</p><p>　　3.2.1 WinCC特點(diǎn)16</p><p>　　3.2.2 WinCC安裝使用18</p><p>　　3.3硬件和變量配置19</p><p>　　3.4 圖形界面編輯2

13、4</p><p>　　3.4.1 監(jiān)控主畫面設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.4.2 穿孔機(jī)畫面設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.4.3 減徑機(jī)畫面設(shè)計(jì)26</p><p>　　3.4.4 報(bào)警編輯及畫面設(shè)計(jì)27</p><p>　　3.4.5 監(jiān)控趨勢(shì)圖設(shè)計(jì)28</p><p

14、>　　3.4.6 數(shù)據(jù)歸檔畫面設(shè)計(jì)31</p><p>　　3.4.7 報(bào)警報(bào)表設(shè)計(jì)31</p><p>　　4. 創(chuàng)建全局腳本及添加用戶權(quán)限34</p><p>　　4.1 動(dòng)態(tài)對(duì)象設(shè)計(jì)34</p><p>　　4.2 全局腳本設(shè)計(jì)35</p><p>　　4.3 創(chuàng)建全局腳本動(dòng)作36</p

15、><p>　　4.4 創(chuàng)建用戶權(quán)限38</p><p>　　5. 簡(jiǎn)述WinCC的OPC通訊42</p><p>　　5.1 OPC通訊技術(shù)簡(jiǎn)介42</p><p>　　5.2 WinCC與OPC結(jié)合44</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)47</b></p><p&g

16、t;<b>　　參考文獻(xiàn)48</b></p><p><b>　　致謝49</b></p><p>　　附錄一：鋼管生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)變量一覽表50</p><p><b>　　1. 緒 論</b></p><p>　　1.1課題背景及意義</p><p

17、>　　1.1.1無(wú)縫鋼管及生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介</p><p>　　無(wú)縫鋼管具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體物料的管道等。鋼管與圓鋼等實(shí)心鋼材相比，在抗彎抗扭強(qiáng)度相同時(shí)，重量較輕，是一種經(jīng)濟(jì)截面鋼材，廣泛用于制造結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件，廣泛用于制造結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件，如石油鉆桿、汽車傳動(dòng)軸、自行車架以及建筑施工中用的鋼腳手架等用鋼管制造環(huán)形零件，可提高材料利用率，簡(jiǎn)化制造工序

18、，節(jié)約材料和加工工時(shí)，如滾動(dòng)軸承套圈、千斤頂套等，已廣泛用鋼管來(lái)制造。</p><p>　　目前，鋼鐵行業(yè)的規(guī)模企業(yè)基本上實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制，尤其在鋼管行業(yè)，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備繁多，布置分散，同時(shí)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，灰塵多，振動(dòng)大，溫度高，且需要24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，因此相對(duì)其他行業(yè)，對(duì)設(shè)備的控制提出了更高的要求?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)通過(guò)把通信總線延伸到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，讓分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在同一總線上實(shí)現(xiàn)通信，具有系統(tǒng)開(kāi)放性

19、，結(jié)構(gòu)分散性，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，使它在冶金行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)不僅減少硬件投資，節(jié)省安裝費(fèi)用，方便調(diào)試和檢修維護(hù)，而且控制精度與可靠性高。Profibus-DP是由西門子為主的德國(guó)十幾家公司和科研機(jī)構(gòu)共同研制開(kāi)發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)總線，廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化和流程工業(yè)自動(dòng)化等。</p><p>　　無(wú)縫鋼管軋制技術(shù)雖隨時(shí)間日益進(jìn)步，日益發(fā)達(dá)，但是基本流程卻沒(méi)有發(fā)生太大發(fā)展，主要包括鋼坯的鋸切，管坯的加熱，穿孔，

20、軋制，定徑，矯直，檢測(cè)，噴標(biāo)打捆。生產(chǎn)設(shè)備多，控制程序復(fù)雜但過(guò)程順序清晰，適合采用PLC進(jìn)行順序控制。無(wú)縫鋼管的軋制工藝流程如圖1-1所示：</p><p>　　圖1-1無(wú)縫鋼管的軋制工藝流程</p><p>　　1.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)總線是安裝在生產(chǎn)過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備/儀表與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式

21、、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線，是目前受關(guān)注度最高的工業(yè)控制熱點(diǎn)之一，被稱為工業(yè)控制的局域網(wǎng)，并且在實(shí)踐中獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，依靠其成熟可靠的技術(shù)迎接一個(gè)信息化工業(yè)時(shí)代。</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)導(dǎo)致了新型的網(wǎng)絡(luò)集成全分布控制系統(tǒng)—現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS的出現(xiàn)。FCS具有多種結(jié)構(gòu)型式，歸納起來(lái)主要有以下二種方式：第一：由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和操作員站所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)型式；第二由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、控制站和操作員站所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)型式。[1

22、]傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)采用一對(duì)一的設(shè)備連線，按控制回路分別進(jìn)行連接。位于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量變送器與位于控制室的控制器之間，控制器與現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器、開(kāi)關(guān)、電機(jī)之間均采用一對(duì)一的物理連接?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)由于采用了智能控制設(shè)備，能夠把原來(lái)DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊置入控制現(xiàn)場(chǎng)，加上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有的通信能力，現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量變送儀表可以與閥門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接傳送信號(hào)，因而控制系統(tǒng)的功能能夠不依賴控制室的計(jì)算機(jī)或控制儀表，直接在現(xiàn)場(chǎng)完成，實(shí)現(xiàn)徹

23、底的分散控制?，F(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)：</p><p>　　(1)現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)模型</p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在大量的傳感器、控制器、執(zhí)行器等，通常都相當(dāng)零散地分布在一個(gè)很大的范圍之內(nèi)。對(duì)于由它們組成的工業(yè)控制底層網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，單個(gè)結(jié)點(diǎn)面向控制的信息量不大，信息傳輸任務(wù)簡(jiǎn)單，但實(shí)時(shí)性要求較高。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線的通信模型一般以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)，為現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)可控制進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化和

24、發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)模型如圖1-2所示。一般都采用OSI模型的典型層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、執(zhí)行協(xié)議直觀、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，也滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的性能要求。</p><p>　　圖1-2 現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)模型</p><p>　　(2)現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹魉徒橘|(zhì)和介質(zhì)訪問(wèn)控制</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲妇W(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)的互連形式?，F(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

25、結(jié)構(gòu)一般采用總線型、樹(shù)型。傳送介質(zhì)采用雙絞線、屏蔽雙絞線、同軸電纜、光纖以及少量的無(wú)線通信。介質(zhì)訪問(wèn)控制方式采用CSMA/CD方式或令牌方式。作為工業(yè)控制系統(tǒng)中的底層網(wǎng)絡(luò)，可靠性的要求要比數(shù)據(jù)帶寬更重要，所以令牌方式使用得更為廣泛。</p><p>　　PROFIBUS（PROCESS FIELDBUS）誕生于1987年，是以德國(guó)SIEMENS公司為首的十幾家德國(guó)公司和研究所共同推出的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，1989年被立

26、項(xiàng)為德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245。其后的幾年里FMS、DP、PA先后被批準(zhǔn)實(shí)施。1996年3月被歐洲電工委員會(huì)批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170（第二卷）。近幾年來(lái)，PROFIBUS在全世界得到了廣泛的應(yīng)用。與常規(guī)技術(shù)相比，使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以使硬件（包括電纜）、工程設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試和維護(hù)費(fèi)用節(jié)省40%以上。</p><p>　　PROFIBUS是含現(xiàn)場(chǎng)級(jí)（Field Level）和單元級(jí)（cell level）的控制網(wǎng)

27、絡(luò)。在這里單元級(jí)是指工廠生產(chǎn)線等級(jí)別的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。PROFIBUS以FMS、PA類型兼容單元級(jí)網(wǎng)絡(luò)，以DP和PA類型適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)層。而管理層是以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)。這種自上而下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使工業(yè)企業(yè)的全系統(tǒng)信息集成成為可能。信息可以從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)逐級(jí)上傳、匯總，不僅能大大提高企業(yè)的自動(dòng)化水平，而且可以大幅度提高企業(yè)的管理水平。</p><p>　　PROFIBUS定義了串行現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特征。串行現(xiàn)場(chǎng)總線可以從現(xiàn)場(chǎng)級(jí)到單元級(jí)使

28、分散的數(shù)字可編程控制器形成網(wǎng)絡(luò)。PROFIBUS系統(tǒng)中的設(shè)備類型可分為主站和從站。PROFIBUS是一個(gè)多主站系統(tǒng)，它允許若干個(gè)帶各自分散外設(shè)的自動(dòng)化系統(tǒng)、工程系統(tǒng)和可視化系統(tǒng)在一條總線上聯(lián)合運(yùn)行。</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)面向設(shè)備的自動(dòng)化系統(tǒng)起到了巨大的推動(dòng)作用，但現(xiàn)場(chǎng)總線這類專用實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)具有成本高，速度低和支持應(yīng)用有限等缺陷，再加上總線通信協(xié)議的多樣性，使得不同總線產(chǎn)品不能互相互連，互

29、用和互操作等，因而現(xiàn)場(chǎng)總線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展受到了極大的限制。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，特別是高速以太網(wǎng)的出現(xiàn)使得以太網(wǎng)能夠克服了自己本身的缺陷，進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域成為工業(yè)以太網(wǎng)，因而使得人們可以用以太網(wǎng)設(shè)備去代替昂貴的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。</p><p>　　通過(guò)采用適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)設(shè)計(jì)和流量控制技術(shù)，以太網(wǎng)完全能用于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。事實(shí)也是如此20世紀(jì)90年代中后期，國(guó)內(nèi)外各大工控公司紛紛在其控制系統(tǒng)中采用以太網(wǎng)，推出了基于以太網(wǎng)

30、的DCS、PLC、數(shù)據(jù)采集器以及基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)儀表、顯示儀表等產(chǎn)品。目前以太網(wǎng)應(yīng)為用于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的首選。</p><p>　　工業(yè)以太網(wǎng)和其它現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，這其實(shí)是信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的一種典型集成方式。工業(yè)自動(dòng)化方面的理想目標(biāo)就是削減通向自動(dòng)化各個(gè)層次路徑上復(fù)雜程度各異設(shè)備的連接，以跨越不同的總線技術(shù)，并借助種網(wǎng)絡(luò)直接建立統(tǒng)一的通信。更多關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)總線的內(nèi)容，可參考英文文獻(xiàn)[2]和[3]。</p

31、><p>　　1.1.3 監(jiān)控軟件西門子WinCC簡(jiǎn)介</p><p>　　西門子提供了用于完整自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的全套工具，采用優(yōu)秀的上位機(jī)軟件</p><p>　　WinCC作為操作和監(jiān)控的人機(jī)界面，利用開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信息采集和系統(tǒng)通訊，采用S7自動(dòng)化系統(tǒng)作為現(xiàn)場(chǎng)控制單元實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，以靈活多樣的分布式I/O接收現(xiàn)場(chǎng)傳感檢測(cè)信號(hào)。SIMATIC Wi

32、nCC應(yīng)用廣泛，適用于所有工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域的解決方案[4]。</p><p>　　WinCC應(yīng)用范圍廣泛，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)擁有模塊化的特點(diǎn)，不依賴于行業(yè)與其獨(dú)特的工藝特點(diǎn)，可以方便自由的擴(kuò)展。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，用戶往往不止一個(gè)，而是具有不同權(quán)限的多個(gè)用戶群體，通過(guò)WinCC可以非常方便的創(chuàng)建新用戶并對(duì)其進(jìn)行管理，甚至通過(guò)合理布置，實(shí)現(xiàn)多服務(wù)器和多客戶機(jī)的冗余方案。WinCC在多種工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、管理、監(jiān)控相集

33、成，包括：汽車工業(yè)、化工和制藥行業(yè)、印刷行業(yè).能源供應(yīng)和分配、貿(mào)易和服務(wù)行業(yè)、塑料和橡膠行業(yè)、機(jī)械和設(shè)備成套工程、金屬加工業(yè)、食品、飲料和煙草行業(yè)、造紙和紙品加工、鋼鐵行業(yè)、運(yùn)輸行業(yè)、水處理和污水凈化領(lǐng)域等[4]。</p><p>　　WinCC集成用戶管理器，可以分配和控制組態(tài)和運(yùn)行時(shí)的訪問(wèn)權(quán)限。作為系統(tǒng)管理員，可以創(chuàng)建多達(dá)128個(gè)普通用戶，并為之配置相應(yīng)權(quán)限，系統(tǒng)的安全性及方便性都得到了極大的保障。</

34、p><p>　　西門子WinCC以符合大多數(shù)計(jì)算機(jī)用戶使用習(xí)慣的方式實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單、高效的組態(tài)設(shè)計(jì)，用戶可以方便的設(shè)計(jì)出友好美觀的人機(jī)對(duì)話界面，更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作狀況的監(jiān)控。同時(shí)，WinCC支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，在腳本系統(tǒng)中，用戶可以通過(guò)C腳本以及VB腳本拓展更強(qiáng)大的功能。這些人性化的設(shè)計(jì)以及強(qiáng)大的拓展功能不但為用戶在設(shè)計(jì)WinCC監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)候降低了難度而且也保證了能夠使WinCC發(fā)揮其更強(qiáng)的效能[5]。</

35、p><p>　　WinCC使用Miscrosoft SQL Server實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)以及用戶數(shù)據(jù)的管理，通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮的形式每秒可實(shí)現(xiàn)10000個(gè)數(shù)據(jù)或100條信息的響應(yīng)，保證了高效的實(shí)時(shí)性。同時(shí)，WinCC可以利用自身集成的功能及控件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的直觀顯示，如ACTIVEX控件，可將其它應(yīng)用程序集成到過(guò)程畫面內(nèi)并完成數(shù)據(jù)的組態(tài)監(jiān)控。</p><p>　　WinCC硬件需求簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，普通X86架構(gòu)的

36、計(jì)算機(jī)，配置CP5611等支持Profibus-DP的通訊板卡即可實(shí)現(xiàn)與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制器，如西門子PLC S7-300的連接。另外，它還可以通過(guò)1613通訊板卡或者普通高性能以太網(wǎng)卡連接到工業(yè)以太網(wǎng)上。</p><p>　　WinCC作為西門子監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：</p><p>　　(1)工藝流程直觀監(jiān)控：可以在WinCC的界面設(shè)計(jì)中完整的顯示出整個(gè)工藝流程，不但從界面上

37、擺脫了枯燥的數(shù)據(jù)及文字交流方式，而且為操作員及工程師提供了更為有效和直觀的監(jiān)控方式。</p><p>　　(2)報(bào)警與提示：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以對(duì)監(jiān)控的各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效管理，當(dāng)遇到故障的時(shí)候還可以及時(shí)向操作員發(fā)出警報(bào)信息，并提供故障信息及歷史數(shù)據(jù)記錄，為工程師排除故障提供幫助。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析還可以改進(jìn)系統(tǒng)以排除故障發(fā)生率。</p><p>　　(3)實(shí)時(shí)趨勢(shì)顯示：用戶可以通過(guò)將歷史

38、數(shù)據(jù)通過(guò)趨勢(shì)曲線圖的形式直觀的顯示給操作員和工程師，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)律可以方便的預(yù)測(cè)接下來(lái)的生產(chǎn)過(guò)程可能出現(xiàn)的情況，對(duì)生產(chǎn)控制的調(diào)整非常有利。</p><p>　　(4)數(shù)據(jù)查詢：可對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歷史值進(jìn)行查詢，歷史數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間隔為10分鐘。數(shù)據(jù)查詢畫面以列表的形式顯示多個(gè)數(shù)據(jù)一段時(shí)間內(nèi)的所有歷史值。</p><p>　　(5)報(bào)表和打印系統(tǒng)：根據(jù)生產(chǎn)和用戶需求，將歷史數(shù)據(jù)歸檔處理，方便用戶的

39、統(tǒng)計(jì)和管理，并提供打印鏈接支持，實(shí)現(xiàn)報(bào)警記錄打印、報(bào)表、屏幕信息的輸出打印，為工作提供便利。</p><p>　　(6)系統(tǒng)安全設(shè)置：可以將用戶區(qū)分為系統(tǒng)管理員，操作員以及工程師，按照工作需要賦予他們相應(yīng)的權(quán)限，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及數(shù)據(jù)的安全。在登錄系統(tǒng)的時(shí)候通過(guò)用戶名和密碼登錄，經(jīng)系統(tǒng)確認(rèn)為之分配相應(yīng)操作權(quán)限。</p><p>　　(7)用戶管理：系統(tǒng)管理員特權(quán)，為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行

40、。只有系統(tǒng)管理員可以為系統(tǒng)添加、刪除用戶，并為之分配權(quán)限。</p><p>　　(8)在線幫助：在系統(tǒng)菜單欄提供在線幫助選項(xiàng)，方便用戶對(duì)系統(tǒng)功能和操作要求的查詢，或通過(guò)系統(tǒng)熱鍵的方式快速打開(kāi)。</p><p>　　1.1.4 西門子SIMATIC S7-300 PLC簡(jiǎn)介</p><p>　　S7-300由多種模塊部件所組成，各種模塊能以不同的方式組合在一起，從而使

41、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，滿足不同的應(yīng)用需求。各模塊安裝在DIN標(biāo)準(zhǔn)軌道上，并用螺絲固定。這種結(jié)構(gòu)形式即可靠，又能滿足電磁兼容需求。背板總線集成在各模塊上，通過(guò)將總線連接起來(lái)插在模塊的背后，使背板總線連成一體。在一個(gè)機(jī)架上做多可并排安裝8個(gè)模塊（不包括CPU模塊和電源模塊）,主要有SM321、SM322、SM331、SM332等信號(hào)輸入輸出模塊以及通訊處理器模塊和擴(kuò)展模塊等。</p><p>　　西門子S7-300系

42、列PLC使用STEP 7軟件進(jìn)行編程, STEP 7包含多個(gè)組件，SIMATIC管理器就像是項(xiàng)目的總指揮室，管理著所有的工具和項(xiàng)目數(shù)據(jù)。另外，程序編輯器以梯形圖、語(yǔ)句表、功能框圖生成用戶程序，符號(hào)編程器用來(lái)管理全局變量。硬件組態(tài)則以軟件的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)硬件設(shè)備的一對(duì)一組合模擬，型號(hào)與參數(shù)與現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目使用的硬件完全相同，更好的對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行軟件描述。硬件診斷，用來(lái)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和診斷。NetPro，可以查看和組態(tài)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[6]。

43、</p><p>　　通訊處理器模塊是一種智能模塊，它用于PLC間或PLC與其他裝置間聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。另外，還有功能擴(kuò)展模塊，CPU315-2DP等CPU模塊能夠通過(guò)IM360/IM361接口模塊將S7-300背板總線從一個(gè)機(jī)架連接到下一個(gè)機(jī)架從而擴(kuò)展機(jī)架，最多可以擴(kuò)展4個(gè)[7]。</p><p>　　S7-300的CPU模塊有多種型號(hào)可供不同需求的用戶選擇，可以實(shí)現(xiàn)可編程控制器的基本功

44、能，如指令的執(zhí)行、數(shù)據(jù)的讀取寫入、MPI/CP模塊通訊等，緊湊型CPU還在自身集成了輸入輸出接口，并且可以實(shí)現(xiàn)高速計(jì)數(shù)、PID調(diào)節(jié)以及頻率測(cè)量等基本功能。為了滿足客戶的通訊需求，有些型號(hào)的CPU還集成了PROFIBUS通訊接口和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口等。</p><p>　　S7-300系列PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式。OB1是用于循環(huán)處理的組織塊(主程序)，它可以調(diào)用別的邏輯塊，或被中斷程序(組織塊)中斷。在起動(dòng)完成后

45、，不斷地循環(huán)調(diào)用OB1，在OB1中可以調(diào)用其它邏輯塊(FB，SFB，F(xiàn)C或SFC)。</p><p>　　S7-300的CPU模塊(簡(jiǎn)稱為CPU)都有一個(gè)編程用的RS-485接口，有的有ROFIBUS-DP接口或串行通信接口，可以建立一個(gè)MPI(多點(diǎn)接口)網(wǎng)絡(luò)或DP網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　在傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)中，多采用觸點(diǎn)式元件，但是運(yùn)行時(shí)間久了以后很容易因?yàn)槔匣?，接觸不良而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)

46、行不穩(wěn)定，無(wú)效操作，并且對(duì)工程技術(shù)人員的檢修和維護(hù)工作造成極大的不便。改用PLC控制系統(tǒng)后，有效的避免了這些問(wèn)題，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性更高，使得檢修及維護(hù)工作變得容易多了。</p><p>　　工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，電氣設(shè)備多且布置分散，存在較強(qiáng)的電磁干擾，強(qiáng)光強(qiáng)電環(huán)境較多，因此PLC設(shè)備不可避免的要受到它們的影響，因此PLC內(nèi)部電路都采取隔離設(shè)施以保證PLC的正常工作，輸入輸出接口電路采用了光電隔離技術(shù)，各模塊間也加入屏

47、蔽措施，有效防止了外界環(huán)境對(duì)PLC正常工作的干擾。</p><p>　　PLC具有良好的診斷功能，當(dāng)電源或軟、硬件發(fā)生故障時(shí)，CPU能夠及時(shí)作出診斷并作有效的處理，保存工作數(shù)據(jù)及故障信息，同時(shí)在CPU內(nèi)部建立看門狗程序，檢測(cè)程序的運(yùn)行，以便及時(shí)處理程序故障，發(fā)出報(bào)警信息，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，保證系統(tǒng)的運(yùn)行。</p><p>　　1.2 無(wú)縫鋼管的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀</p><

48、p>　　1.2.1 世界無(wú)縫鋼管的現(xiàn)狀</p><p>　　據(jù)估計(jì)，目前世界鋼管生產(chǎn)能力約為5800-8000萬(wàn)噸，其中焊管約3900-4000萬(wàn)噸?？傮w來(lái)看，世界鋼管市場(chǎng)供需基本平衡，產(chǎn)能略有富余。</p><p>　　美國(guó)是最大的無(wú)縫鋼管進(jìn)口國(guó)，每年進(jìn)口量較大，例如2002年進(jìn)口73.3萬(wàn)噸，2004進(jìn)口增加到109.2萬(wàn)噸，年均增幅達(dá)24.5%。目前美國(guó)對(duì)日本鋼管采取反傾銷的政

49、策，已導(dǎo)致2005年日本鋼管無(wú)法進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)，就給我國(guó)無(wú)縫鋼管進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)帶來(lái)了新的機(jī)遇。</p><p>　　我國(guó)周邊國(guó)家和地區(qū)，除日本，俄羅斯和印度外，其他國(guó)家的無(wú)縫鋼管基本靠進(jìn)口。根據(jù)了解，這些國(guó)家每年無(wú)縫鋼管的消費(fèi)量約為100萬(wàn)噸左右，其中直徑≥140mm的大、中口徑的約為60-65萬(wàn)噸占65%左右，目前日本約占據(jù)近40%的市場(chǎng)份額，我國(guó)只占有約13%的市場(chǎng)份額。</p><p>

50、　　世界無(wú)縫鋼管市場(chǎng)消費(fèi)規(guī)模，在一段時(shí)間內(nèi)可能繼續(xù)在1000-3000萬(wàn)噸左右徘徊。目前，世界上主要的十大無(wú)縫鋼管生產(chǎn)國(guó)：中國(guó)、日本、美國(guó)、俄羅斯、烏克蘭、德國(guó)、意大利、英國(guó)、法國(guó)、阿根廷。其中，中國(guó)、美國(guó)和俄羅斯的產(chǎn)品以國(guó)內(nèi)消費(fèi)為主；英國(guó)、法國(guó)進(jìn)出口大體相當(dāng)；其他國(guó)家大都是無(wú)縫鋼管的輸出國(guó)，出口量約占各自總生產(chǎn)量的30%-70%。而這些國(guó)家已組成的三大集團(tuán)公司，即TENARIS、V&M和日本鋼管聯(lián)盟（共有730多萬(wàn)噸生產(chǎn)能力）

51、正與俄羅斯最近組成（由本國(guó)和羅馬尼亞鋼管廠組成）的大型鋼管集團(tuán)（生產(chǎn)能力約300萬(wàn)噸）在國(guó)際市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，搶占市場(chǎng)份額[8]。</p><p>　　1.2.2 我國(guó)無(wú)縫鋼管的現(xiàn)狀</p><p>　　中國(guó)無(wú)縫鋼管產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，經(jīng)過(guò)十幾年的飛速發(fā)展，業(yè)已成為全球最大的無(wú)縫鋼管生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。08年金融危機(jī)以來(lái)，我國(guó)無(wú)縫鋼管產(chǎn)業(yè)發(fā)展一枝獨(dú)秀，年產(chǎn)量占全球比重一直穩(wěn)定在70%左右。截至目前

52、，中國(guó)已建成各類先進(jìn)無(wú)縫鋼管產(chǎn)線500余條，總產(chǎn)能達(dá)到4500萬(wàn)噸。</p><p>　　近幾年來(lái)，隨著眾多先進(jìn)產(chǎn)線的不斷建設(shè)改造，我國(guó)無(wú)縫鋼管產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能集中度和生產(chǎn)制造水平得到進(jìn)一步提升。不過(guò)與此同時(shí)，我國(guó)無(wú)縫鋼管產(chǎn)量增速放緩，表觀消費(fèi)量甚至出現(xiàn)下滑，落后產(chǎn)能和低端產(chǎn)品仍然大量存在，無(wú)縫鋼管制造企業(yè)的開(kāi)工率和凈利潤(rùn)增長(zhǎng)與產(chǎn)能的增長(zhǎng)形成極大反差，部分企業(yè)甚至虧損嚴(yán)重。目前國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)嚴(yán)峻，世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇進(jìn)程曲

53、折而緩慢，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基調(diào)由過(guò)去的高速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺€(wěn)增長(zhǎng)、調(diào)結(jié)構(gòu)”，國(guó)內(nèi)外需求的增速回落將極大制約無(wú)縫鋼管產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)。可以預(yù)見(jiàn)，我國(guó)無(wú)縫鋼管行業(yè)即將進(jìn)入一個(gè)深度調(diào)整期，競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈，產(chǎn)能分布和品種結(jié)構(gòu)會(huì)在不斷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中形成一個(gè)嶄新的格局。</p><p>　　1.2.3 我國(guó)無(wú)縫鋼管產(chǎn)量與生產(chǎn)能力</p><p>　　2005-2011年，我國(guó)無(wú)縫鋼管產(chǎn)量占世界產(chǎn)量比重的平均值達(dá)

54、67.3%。2005年，我國(guó)無(wú)縫鋼管產(chǎn)量1143萬(wàn)噸，首次達(dá)到全球產(chǎn)量的一半以上。其后幾年，國(guó)內(nèi)無(wú)縫鋼管產(chǎn)量繼續(xù)保持穩(wěn)健的上升趨勢(shì)，即使在全球金融危機(jī)時(shí)期也不例外，并同世界無(wú)縫鋼管產(chǎn)量的回落形成鮮明對(duì)比，產(chǎn)量比重一度達(dá)到83.9%的峰值。</p><p>　　圖1-3 全球-中國(guó)無(wú)縫鋼管產(chǎn)量（單位：萬(wàn)噸）</p><p>　　表1-1 2005-2012年我國(guó)及世界無(wú)縫鋼管產(chǎn)量（單位：

55、萬(wàn)噸） </p><p>　　2001-2008年，是我國(guó)無(wú)縫鋼管產(chǎn)量的高速增長(zhǎng)時(shí)期，08年后增速明顯回落，僅在10年有較高增長(zhǎng)。產(chǎn)量增速放緩的原因，一方面是由于經(jīng)過(guò)10年飛速發(fā)展，我國(guó)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)巨大，另一方面是受到近幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)的制約，尤其是11年和12年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求相對(duì)不景氣的影響[9]。</p><p>　　1.3 課題研

56、究意義</p><p>　　我國(guó)在無(wú)縫鋼管生產(chǎn)目前仍處于高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。新廠、新設(shè)備、新技術(shù)不斷投入生產(chǎn)，帶動(dòng)著我國(guó)無(wú)縫鋼管產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。同時(shí)，他們帶來(lái)的新技術(shù)新理念不斷的推動(dòng)著我國(guó)還比較落后的生產(chǎn)企業(yè)的進(jìn)步。本課題就在這種情景下，對(duì)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)所采用的新設(shè)備新技術(shù)進(jìn)行研究，并結(jié)合到實(shí)際，深信其具有遠(yuǎn)大的前景。</p><p>　　1.4 本文主要設(shè)計(jì)內(nèi)容</p>

57、<p>　　以西門子新一代過(guò)程控制系統(tǒng)為軟件平臺(tái)，在分析了技術(shù)要求和用戶需求后，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了無(wú)縫鋼管生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和邏輯控制程序。 重點(diǎn)論述基于SIMATIC WINCC 的無(wú)縫鋼管生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),簡(jiǎn)述 WINCC 的 OPC 通訊。開(kāi)發(fā)的監(jiān)控界面直觀、操作方便、極大地提高了系統(tǒng)監(jiān)控能力。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。本課題主要對(duì)力控組態(tài)軟件的了解，掌握監(jiān)控軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理、功能及技術(shù)指標(biāo)，利用監(jiān)控軟件的標(biāo)準(zhǔn)功

58、能模塊進(jìn)行定制實(shí)現(xiàn)，滿足工程上的要求，并針對(duì)某工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)。</p><p>　　2. 無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)思與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　2.1 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)體系簡(jiǎn)介</p><p>　　一般地，企業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)可分為三級(jí)：企業(yè)級(jí)、車間級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。企業(yè)級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)用于企業(yè)的上層管理，為企業(yè)提供生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理等數(shù)據(jù)，通過(guò)信息化的方式優(yōu)化企業(yè)

59、的資源，提高企業(yè)的管理水平。在這一層通信網(wǎng)絡(luò)中，IT技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，如Internet/Intranet IP技術(shù)等。車間級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)介于企業(yè)級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)之間。它的主要任務(wù)是解決車間內(nèi)需要協(xié)調(diào)工作的不同工藝段之間的通信，要求通信網(wǎng)絡(luò)能夠高速傳遞大量信息數(shù)據(jù)和少量控制數(shù)據(jù)，同時(shí)具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)處于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的最底層，直接連接現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備，如I/0設(shè)備、傳感器、變送器、變頻與驅(qū)動(dòng)等裝置。這一層通信網(wǎng)絡(luò)上主要傳遞控制信號(hào)，對(duì)

60、網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和確定性有很高要求。作為全球領(lǐng)先的自動(dòng)化系統(tǒng)提供商，德國(guó)西門子公司提供了非常完整的工業(yè)控制通信方案SIMATIC NET，它同樣遵循三級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架結(jié)構(gòu)。如下圖2-1：</p><p>　　圖2-1 三級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)</p><p>　　本設(shè)計(jì)涉及到西門子的Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線，用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)設(shè)備之間及設(shè)備和控制系統(tǒng)之間通信。PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)是為了滿足13個(gè)德國(guó)工業(yè)控制及測(cè)

61、量廠商和5個(gè)擁有部分來(lái)自德國(guó)聯(lián)邦政府資金支持的技術(shù)科研機(jī)構(gòu)的需要發(fā)展的。Profibus現(xiàn)在是德國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，是總部設(shè)在德國(guó)的Profibus用戶組織的DIN 19245的第I、II協(xié)議，而這個(gè)組織對(duì)Profibus所創(chuàng)造的價(jià)值的增長(zhǎng)起到了非常重要的作用。超過(guò)150個(gè)組織成員為他們的產(chǎn)品推廣Profibus’的人機(jī)界面，很大一部分公司現(xiàn)在把這些產(chǎn)品推向市場(chǎng)[10]。PROFIBUS基于OSI模型，這是國(guó)際公認(rèn)和閥門、驅(qū)動(dòng)器和PLC設(shè)備制

62、造商支持的一個(gè)開(kāi)放的、非專有產(chǎn)物。 [11]</p><p>　　2.2無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)</p><p>　　整條生產(chǎn)線根據(jù)工藝流程可劃分為：環(huán)形爐加熱區(qū)、二輥穿孔機(jī)區(qū)、ASSEL軋管區(qū)、再加熱爐區(qū)、減徑區(qū)、冷床區(qū)、矯直區(qū)、精整區(qū)、漏磁探傷區(qū)、水壓試管區(qū)。各區(qū)的關(guān)系如下圖2-2。 </p><p>　　圖2-2 無(wú)縫鋼管廠Φ140mm機(jī)組生產(chǎn)線流程<

63、;/p><p>　　由于生產(chǎn)線設(shè)備繁多，以下只討論生產(chǎn)線過(guò)程中穿孔機(jī)和減徑機(jī)生產(chǎn)監(jiān)控部分。</p><p>　　2.2.1 無(wú)縫鋼管穿孔機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　今天在無(wú)縫鋼管生產(chǎn)過(guò)程中,穿孔工藝被廣泛應(yīng)用而且是非常經(jīng)濟(jì)的。1886年德國(guó)的曼內(nèi)斯曼兄弟申請(qǐng)了用斜輥穿孔機(jī)生產(chǎn)管狀斷面產(chǎn)品的專利。專利中描述了金屬變形時(shí)內(nèi)部力的作用和使用兩個(gè)或多個(gè)呈錐形的軋輥進(jìn)行穿孔，因此

64、被稱作曼內(nèi)斯曼穿孔過(guò)程。下圖2-3為無(wú)縫鋼管穿孔機(jī)的大致形狀。</p><p>　　圖2-3 無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線二錕穿孔機(jī)</p><p>　　由R.C 斯蒂菲爾發(fā)明的導(dǎo)板使得穿孔后的毛管長(zhǎng)度得到增加。后來(lái)S.狄舍爾發(fā)明了導(dǎo)盤，使穿孔效率得到更大提高。在1981年出現(xiàn)了雙支撐的錐形輥穿孔機(jī)（單支撐的錐形輥穿孔機(jī)由R.C 斯蒂菲爾發(fā)明于1899年發(fā)明），它比以前的穿孔機(jī)在金屬的變形上有明顯的改

65、進(jìn)。 </p><p>　　德國(guó)和美國(guó)在20世紀(jì)上半葉將穿孔進(jìn)行了很大改進(jìn)， 后半葉德國(guó)、俄羅斯和日本又將穿孔機(jī)向前推進(jìn)了一步，近一段時(shí)間中國(guó)也取得了很大成績(jī)。</p><p>　　當(dāng)今無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中穿孔工藝更加合理和穿孔過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。常見(jiàn)的穿孔機(jī)有錐形輥穿孔機(jī)和桶形輥穿孔機(jī)。</p><p>　　二輥式穿孔機(jī)主要有帶導(dǎo)輥的穿孔機(jī)、帶導(dǎo)板的穿孔機(jī)和帶導(dǎo)

66、盤的穿孔機(jī)，帶導(dǎo)輥的穿孔機(jī)一般不常用，只用于穿孔軟而粘的有色金屬，如銅管、鈦管等。帶導(dǎo)板的穿孔機(jī)具有孔型封閉好、接觸變形區(qū)長(zhǎng)、穿出的毛管壁厚可以更薄的特點(diǎn)而仍然得到重視；帶導(dǎo)盤的穿孔機(jī)越來(lái)越得到發(fā)展，它的特點(diǎn)是：</p><p>　?。?）生產(chǎn)率高，這是由于主動(dòng)導(dǎo)盤對(duì)軋件產(chǎn)生軸向拉力作用，導(dǎo)致毛管軸向速度增加。最快可以達(dá)到3～4支／分；</p><p>　?。?）由于導(dǎo)盤的軸向力作用，使管

67、坯咬入容易一些，減少了形成管端內(nèi)折的可能性，也可以提高壁厚的精度；</p><p>　　（3）導(dǎo)盤比導(dǎo)板有較高的耐磨性，從而減少了換工具的時(shí)間并提高了工具壽命。</p><p>　　2.2.2 無(wú)縫鋼管減徑機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　減徑機(jī)是熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，它使毛管在微張力狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)減徑，以得到多種規(guī)格的成品鋼管。現(xiàn)代減徑機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)一般采用三輥形

68、式，分別用12臺(tái)或14臺(tái)直流電機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)控制，它的兩個(gè)主要作用是減徑和改變壁厚，即通過(guò)相互緊靠及串列的機(jī)架序列使鋼管的外徑遞減，同時(shí)利用該序列中軋制速度差在鋼管上形成縱向拉應(yīng)力即張力，通過(guò)控制張力的大小來(lái)使鋼管壁厚按要求值變化。本設(shè)計(jì)采用14臺(tái)直流電機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)控制。減徑后的鋼管外表面光潔、無(wú)劃痕具有一定的真圓度，進(jìn)一步提高了鋼管外表面質(zhì)量。</p><p>　　圖2-4 無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線減徑機(jī)現(xiàn)場(chǎng)圖</p&

69、gt;<p>　　2.3 無(wú)縫鋼管生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>　　無(wú)縫鋼管廠的生產(chǎn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)分為三層，即為：生產(chǎn)管理層、控制層、設(shè)備層；生產(chǎn)管理層是由生產(chǎn)過(guò)程服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，服務(wù)器利用強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能為天津市無(wú)縫鋼管廠的決策層提供生產(chǎn)過(guò)程的工藝數(shù)據(jù)、各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、產(chǎn)品的產(chǎn)量以及產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益等?？刂茖訛椴僮鲉T站，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)友好的人機(jī)界面，操作員很方便的修改無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的工藝參數(shù)、

70、監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。設(shè)備層即是現(xiàn)場(chǎng)的控制設(shè)備，儀表等。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖2-5：</p><p>　　圖2-5 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3. 監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 WinCC組態(tài)軟件</p><p>　　3.1.1 組態(tài)軟件簡(jiǎn)述</p><p>　　“組態(tài)”的概念是伴隨

71、著集散控制系統(tǒng)(DCS)的出現(xiàn)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的日趁成熟才開(kāi)始被廣大的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)人員所熟知的，并隨著DCS商品化而發(fā)展起來(lái)的。目前自動(dòng)化產(chǎn)品呈現(xiàn)出智能化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化、低成本的發(fā)展趁勢(shì)，并逐漸形成了各種標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件規(guī)范。使得自動(dòng)化系統(tǒng)的“水平”和“垂直”集成變得更加容易。監(jiān)控組態(tài)軟件己經(jīng)成為其中的橋梁和紐帶，是自動(dòng)化系統(tǒng)中的重要組成部分。</p><p>　　組態(tài)的含義是使用軟件工具對(duì)計(jì)

72、算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動(dòng)執(zhí)行特定任務(wù)，滿足使用者要求的目的。監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(supervisory control and data acquisition,SCADA)的軟件平臺(tái)工具，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目，使用方式靈活，功能強(qiáng)大。</p><p>　　監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時(shí)，人機(jī)界面HMI(human machine interface)或MMI(man

73、 machine interface)是其主要內(nèi)涵，即主要解決人機(jī)圖形界面的問(wèn)題。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通信及聯(lián)網(wǎng)、開(kāi)放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I／0設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件會(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容。</p><p>　　上世紀(jì)80年代末Wonderware公司在世界上推出第一個(gè)商品化的組態(tài)軟件Intoueh，短短的十多年，監(jiān)控組態(tài)軟件在全球迅猛發(fā)展，目前世界

74、組態(tài)軟件達(dá)到幾十種之多，知名的有Fix，htouch,Cimplicity,LabView,WinCC，KingView等。[12]</p><p>　　現(xiàn)今僅Wonderware公司組態(tài)軟件的全球裝機(jī)量就有上百萬(wàn)套。組態(tài)軟件之所以得到用戶和DCS廠商的青睞，主要有2個(gè)原因：</p><p>　　(1)個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)日趁穩(wěn)定可靠，實(shí)時(shí)處理能力增強(qiáng)且價(jià)格便宜；</p>&l

75、t;p>　　(2)個(gè)人計(jì)算機(jī)的軟件及開(kāi)發(fā)工具豐富，使得組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，開(kāi)發(fā)周期相應(yīng)縮短，軟件升級(jí)和維護(hù)相對(duì)方便容易。</p><p>　　組態(tài)軟件與傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件相比，有其自身的特點(diǎn)：</p><p>　　(1)組態(tài)軟件的最突出特點(diǎn)是實(shí)時(shí)多任務(wù)。例如，數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與算法實(shí)現(xiàn)、圖形顯示及人機(jī)對(duì)話、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索管理和實(shí)時(shí)通信等多個(gè)任務(wù)要在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)進(jìn)行；&

76、lt;/p><p>　　(2)延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)(包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu))或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需要做很多修改就能方便完成軟件的更新和升級(jí)；</p><p>　　(3)封裝性。組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來(lái)，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)就能很好完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能；</p><p>　　(4

77、)通用性。每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)、開(kāi)放式的數(shù)據(jù)庫(kù)和畫面制作工具就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、運(yùn)行報(bào)警和報(bào)表輸出功能的工程；</p><p>　　(5)接口開(kāi)放。組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設(shè)備，向下能與低層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上能與管理層通信，并提供多種系統(tǒng)接口；</p><p>　　(6)安全性和可靠性。在計(jì)

78、算機(jī)和數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備正常工作的情況下，組態(tài)軟件系統(tǒng)能夠連續(xù)不問(wèn)斷的安全可靠工作并兼具故障診斷和故障恢復(fù)功能。</p><p>　　工業(yè)組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)秉承了工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，但在以下幾個(gè)方面又有更明確的要求：</p><p><b>　　(1) 功能完備</b></p><p>　　在自動(dòng)控制的情況下，工業(yè)組態(tài)軟件就取代了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制柜的

79、控制面板，是工程師主要面對(duì)的監(jiān)控平臺(tái)。要使工程師或操作員無(wú)需親臨現(xiàn)場(chǎng)，就能夠?qū)崟r(shí)了解和掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作情況，同時(shí)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制，一個(gè)功能完備，信息完整，通信準(zhǔn)確迅速的集成控制系統(tǒng)就顯得尤為必要。而WINCC恰好能夠滿足這一切的要求。作為西門子的產(chǎn)品，它與SIMATIC系列的其他產(chǎn)品之間的通信方便快捷，在實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性上毫無(wú)問(wèn)題。這樣構(gòu)成的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)既能夠滿足工程師對(duì)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線整體監(jiān)控的需要，又能夠?yàn)楦骷?jí)主管部門提供各生產(chǎn)

80、工段的各種運(yùn)行信息，為無(wú)縫鋼管生產(chǎn)廠的科學(xué)運(yùn)營(yíng)提供可靠的科學(xué)依據(jù)。</p><p><b>　　(2) 直觀方便</b></p><p>　　在正常情況下，各生產(chǎn)工段的設(shè)備一般在自動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行，負(fù)責(zé)控制的工程師并不是一直與控制柜的操作面板打交道，而是絕大部分時(shí)間注意著工控機(jī)上組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行畫面.直觀逼真的現(xiàn)場(chǎng)模擬畫面將給人現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作的真實(shí)感覺(jué)，并且能夠如實(shí)的

81、反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種運(yùn)行狀態(tài)和各種運(yùn)行參數(shù)，還能夠用圖形的方式顯示出運(yùn)行數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)和直觀的表格形式的報(bào)警信息。不僅如此，還可以把現(xiàn)場(chǎng)的控制情況抽象成原理圖，并以動(dòng)畫的形式動(dòng)態(tài)反映出各種設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中狀態(tài)變化的情況。這既能夠在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)提供清晰的控制思路，又能夠在運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)醒目地顯示出問(wèn)題所在，從而提高人機(jī)交互時(shí)的工作效率，降低系統(tǒng)故障可能帶來(lái)的損失。人機(jī)界面友好，操作方便正是工業(yè)控制軟件設(shè)計(jì)的初衷。</p><

82、;p>　　3.1.2 WinCC工業(yè)組態(tài)軟件</p><p>　　西門子公司的WinCC是Windows Control Conter(視窗控制中心)的簡(jiǎn)稱。 它集成了SCADA、組態(tài)、腳本(Script)語(yǔ)言和OPC等先進(jìn)技術(shù)，為用戶提供了Windows操作系統(tǒng)(Windows 2000或XP)環(huán)境下使用各種通用軟件的功能。WinCC繼承了西門子公司的全集成自動(dòng)化(TIA)產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)和無(wú)縫集成的特點(diǎn)。

83、</p><p>　　WinCC運(yùn)行于個(gè)人計(jì)算機(jī)環(huán)境，可以與多種自動(dòng)化設(shè)備及控制軟件集成，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目、可視窗口和菜單選項(xiàng)，使用方式靈活，功能齊全。用戶在其友好的界面下進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線和打印報(bào)表等。它為操作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作環(huán)境，不僅縮短了軟件設(shè)計(jì)周期，而且提高了工作效率。WinCC的另一個(gè)特點(diǎn)在于其整體開(kāi)

84、放性，它可以方便地與各種軟件和用戶程序組合在一起，建立友好的人機(jī)界面，滿足實(shí)際需要。用戶也可將WinCC作為系統(tǒng)擴(kuò)展的基礎(chǔ)，通過(guò)開(kāi)放式接口，開(kāi)發(fā)其自身需要的應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　WINCC硬件的先決條件：WINCC支持所有普通IBM/AT兼容的PC平臺(tái)。雖然給出的數(shù)值用于最小的組態(tài)，為有效的操作WINCC應(yīng)使用推薦值來(lái)優(yōu)化組態(tài)。所需的操作系統(tǒng)：WINCC只能運(yùn)行在至少安裝了ServicePack5的Wi

85、ndows NT4.0(工作站或服務(wù)器)或者安裝了SP2的WINDOWS XP上，詳細(xì)列表如下表3-1。</p><p>　　表3-1 WinCC硬件的先決條件</p><p>　　3.2 WinCC特點(diǎn)及安裝</p><p>　　3.2.1 WinCC特點(diǎn)</p><p>　　WinCC作為 HMI軟件系統(tǒng)，它將工廠控制軟件真正集成進(jìn)自動(dòng)

86、化過(guò)程中。 WinCC用戶友好組件允許新的或已存在的應(yīng)用程序的無(wú)錯(cuò)誤集成。WinCC，一個(gè)過(guò)程可視化應(yīng)用程序能夠使用戶方便地觀察自動(dòng)控制過(guò)程的全部特征。WinCC將Windows應(yīng)用程序的體系結(jié)構(gòu)和便于使用的圖形設(shè)計(jì)程序結(jié)合起來(lái)。 WinCC包括用于解決過(guò)程監(jiān)控和控制任務(wù)的所有元素：</p><p>　　WinCC項(xiàng)目工程環(huán)境：</p><p>　　(1)圖形：設(shè)計(jì)工廠現(xiàn)場(chǎng)；</p&

87、gt;<p>　　(2)歸檔：將帶時(shí)間標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)/事件存儲(chǔ)到SQL數(shù)據(jù)庫(kù)；</p><p>　　(3)報(bào)表編輯器：為要求的數(shù)據(jù)產(chǎn)生報(bào)表；</p><p>　　(4)數(shù)據(jù)管理器：定義并采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。</p><p>　　WinCC運(yùn)行系統(tǒng)：允許在工廠現(xiàn)場(chǎng)或控制室的操作員與機(jī)械應(yīng)用相互作用。其中：</p><p>　　HMI的編程工

88、具WinCC具有可擴(kuò)充性、開(kāi)放性：</p><p>　　(1)基于客戶機(jī)/服務(wù)器模式；</p><p>　　(2)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的任務(wù)擴(kuò)充；</p><p>　　(3)集成ODBC/SQL數(shù)據(jù)庫(kù)；</p><p>　　(4)強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)接口（如OPC、OLE、ActiveX）；</p><p>　　(5)通用的腳本語(yǔ)言AN

89、SIC；</p><p>　　(6)針對(duì)所有主要PLC廠商的通訊接口。</p><p>　　自動(dòng)化過(guò)程(AS)保持對(duì)過(guò)程的實(shí)際控制。一方面影響WinCC和操作員之間的通訊，另一方面影響WinCC和自動(dòng)化系統(tǒng)之間的通訊。</p><p>　　WinCC用于實(shí)現(xiàn)過(guò)程的可視化，并為操作員開(kāi)發(fā)圖形用戶界面：</p><p>　　(1)WinCC允許操

90、作員對(duì)過(guò)程進(jìn)行觀察。過(guò)程以圖形化的方式顯示在屏幕上。 每次過(guò)程中的狀態(tài)發(fā)生改變，都會(huì)更新顯示；</p><p>　　(2)WinCC允許操作員控制過(guò)程。例如，操作員可以從圖形用戶界面預(yù)先定義設(shè)定值或打開(kāi)閥；</p><p>　　(3)一旦出現(xiàn)臨界過(guò)程狀態(tài)，將自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。例如，如果超出了預(yù)定義的限制值，屏幕上將顯示一條消息。</p><p>　　在使用WinCC

91、進(jìn)行工作時(shí)，既可以打印過(guò)程值，也可以對(duì)過(guò)程值進(jìn)行電子歸檔。這使得過(guò)程的文檔編制更加容易，并允許以后訪問(wèn)過(guò)去的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。</p><p>　　WinCC的優(yōu)點(diǎn)有:</p><p>　　(1)通用的應(yīng)用程序適合所有工業(yè)領(lǐng)域的解決方案多語(yǔ)言支持，全球通用可以集成到所有自動(dòng)化解決方案；</p><p>　　(2)內(nèi)置所有操作和管理功能；</p><p&g

92、t;　　(3)可簡(jiǎn)單、有效地進(jìn)行組態(tài)；</p><p>　　(4)可基于Web持續(xù)延展；</p><p>　　(5)采用開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)，集成簡(jiǎn)便；</p><p>　　(6)集成的 Historian 系統(tǒng)作為 IT 和商務(wù)集成的平臺(tái)；</p><p>　　(7)可用選件和附加件進(jìn)行擴(kuò)展；</p><p>　　(8)“全集

93、成自動(dòng)化” 的組成部分。</p><p>　　WinCC最引人注目之處還是其廣泛的應(yīng)用范圍。獨(dú)立于工藝技術(shù)和行業(yè)的基本系統(tǒng)設(shè)計(jì)，模塊化的結(jié)構(gòu)，以及靈活的擴(kuò)展方式，使其不但可以用于機(jī)械工程中的單用戶應(yīng)用，而且還可以用于復(fù)雜的多用戶解決方案，甚至是工業(yè)和樓宇技術(shù)中包含有幾個(gè)服務(wù)器和客戶機(jī)的分布式系統(tǒng)。WinCC集生產(chǎn)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化于一體，實(shí)現(xiàn)了相互之間的整合，這在大量應(yīng)用和各種工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例中業(yè)已證明，包括：

94、</p><p><b>　　·汽車工業(yè)</b></p><p><b>　　·化工和制藥行業(yè)</b></p><p><b>　　·印刷行業(yè)</b></p><p><b>　　·能源供應(yīng)和分配</b></p

95、><p><b>　　·貿(mào)易和服務(wù)行業(yè)</b></p><p><b>　　·塑料和橡膠行業(yè)</b></p><p>　　·機(jī)械和設(shè)備成套工程</p><p><b>　　·金屬加工業(yè)</b></p><p>　　&#

96、183;食品、飲料和煙草行業(yè)</p><p><b>　　·造紙和紙品加工</b></p><p><b>　　·鋼鐵行業(yè)</b></p><p><b>　　·運(yùn)輸行業(yè)</b></p><p>　　·水處理和污水凈化</p>

97、;<p>　　Miscrosoft SQL Server2000---高性能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)Miscrosoft SQL Server 2000集成在WINCC基本系統(tǒng)內(nèi)---自然也就繼承了其實(shí)時(shí)響應(yīng)，高性能和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在任何場(chǎng)合，可在壓縮的基礎(chǔ)上每秒最大存儲(chǔ)10000個(gè)測(cè)量值或100條消息，然后利用WINCC內(nèi)置工具進(jìn)行分析。通過(guò)各種開(kāi)放性接口（SQL，ODBC，OLE-DB和OPCHDA），可以隨時(shí)隨地使用喜愛(ài)的外部工具進(jìn)

98、一步處理歸檔數(shù)據(jù)。ACTIVEX控件----對(duì)應(yīng)用模塊開(kāi)放利用OLE，可將其它應(yīng)用程序集成到過(guò)程畫面內(nèi)并交換有關(guān)的數(shù)據(jù)。</p><p>　　本W(wǎng)INCC上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括：</p><p>　　（1）通訊連接設(shè)計(jì)：配置系統(tǒng)，完成WINCC與PLC的通信連接；</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)的管理：為系統(tǒng)建立用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和操作的數(shù)據(jù)庫(kù)；</p>

99、<p>　?。?）系統(tǒng)控制中心的設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）畫面設(shè)計(jì)：利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，以圖形元素構(gòu)建監(jiān)控畫面；</p><p>　　（5）操作員站W(wǎng)INCC之間的通訊。</p><p>　　3.2.2 WinCC安裝使用</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是WinCC V6.0版本。WinCC V6.0是運(yùn)行在IBM-PC

100、兼容機(jī)上，基于Microsoft Windows 2000/XP的組態(tài)元件。由于本人電腦是Windows 7系統(tǒng)，而WinCC V6.0必須運(yùn)行在WindowsXP系統(tǒng)或之前版本，故本人安裝了XP虛擬機(jī)，并在虛擬機(jī)下安裝了WinCC V6.0及數(shù)據(jù)庫(kù)Microsoft SQL Server 2000。在安裝WinCC V6.0之前，必須配備適當(dāng)?shù)挠布蛙浖⒈ＷC它們能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這意味著所有的硬件應(yīng)該出現(xiàn)在Windows 2000/XP

101、的硬件兼容性列表中；還意味著硬件和軟件都必須正確的安裝和配置。在安裝過(guò)程中，WIN CC將逐一檢查以下各項(xiàng)是否滿足要求：</p><p><b>　　—使用的操作系統(tǒng)；</b></p><p><b>　　—用戶登錄的權(quán)限；</b></p><p><b>　　—顯示器的分辨率；</b></p&

102、gt;<p>　　—Internet Explorer；</p><p>　　—Microsoft消息隊(duì)列服務(wù)；</p><p>　　—Microsoft SQL Server；</p><p><b>　　—是否已重啟系統(tǒng)。</b></p><p>　　正確安裝并測(cè)試成功后，便開(kāi)始無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的

103、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。</p><p>　　3.3硬件和變量配置</p><p>　　上位機(jī)WinCC和下位機(jī)PLC配置通信</p><p><b>　?。?）生成新項(xiàng)目</b></p><p>　　在XP虛擬機(jī)中打開(kāi)WinCC V6.0，選擇創(chuàng)建單用戶項(xiàng)目，確定。</p><p>　　圖3-1 新建單用

104、戶項(xiàng)目</p><p>　　在打開(kāi)的“創(chuàng)建新項(xiàng)目”對(duì)話框中，輸入文件名和保存路徑，項(xiàng)目最好保存在除系統(tǒng)盤的其他盤的根目錄下，且最好是全英文名，以免運(yùn)行出錯(cuò)。點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。</p><p>　　圖3-2 創(chuàng)建新項(xiàng)目</p><p>　?。?）配置PLC驅(qū)動(dòng)</p><p>　　Win CC提供了1個(gè)支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和類型的SIMATIC S7

105、 Protocol Suite的通訊驅(qū)動(dòng)程序，通過(guò)它的通道單元提供與SIMATIC S7-300PLC的通訊。WinCC所有應(yīng)用程序必須以WinCC變量的形式從變量管理器中請(qǐng)求數(shù)據(jù)。這些WinCC應(yīng)用程序包括圖形運(yùn)行系統(tǒng)、報(bào)警記錄運(yùn)行系統(tǒng)、變量記錄運(yùn)行系統(tǒng)等。WinCC變量管理器的任務(wù)是從過(guò)程中取出請(qǐng)求的變量值，這個(gè)過(guò)程通過(guò)集成在WinCC項(xiàng)目中的通訊驅(qū)動(dòng)程序來(lái)完成。通訊驅(qū)動(dòng)程序利用其通道單元構(gòu)成WinCC與過(guò)程處理之間的接口，在許多情

106、況下，到過(guò)程處理的基于硬件的連接是利用通訊處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。WinCC通訊驅(qū)動(dòng)程序使用通訊處理器來(lái)向PLC發(fā)送請(qǐng)求消息。然后，通訊處理器將回答相應(yīng)消息請(qǐng)求的過(guò)程值發(fā)回WinCC。WinCC與PLC通訊結(jié)構(gòu)如下圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 WinCC與PLC通訊結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　在WinCCExploer界面中，右擊‘TAG MANAGER（變量標(biāo)簽管理器）’，并

107、選擇‘ADD NEW DRIVER（加入新的驅(qū)動(dòng)器）’。WINCC允許瀏覽SIEMENS/WINCC/BIN文件夾以選擇所期望的驅(qū)動(dòng)器加入到項(xiàng)目中。本系統(tǒng)中，可將SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE（SIMATIC S7協(xié)議集）加入到項(xiàng)目中，如下圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 添加新PLC驅(qū)動(dòng)</p><p>　　一旦驅(qū)動(dòng)器加入成功，用戶可發(fā)現(xiàn)在這套協(xié)議中有多

108、種協(xié)議于S7 PLC連接。這里注意，不是所有驅(qū)動(dòng)器都能將多種協(xié)議加入到項(xiàng)目中。為組態(tài)協(xié)議并選擇‘System Parameter（系統(tǒng)參數(shù)）’對(duì)話框?qū)⒂捎脩舳x每個(gè)協(xié)議特定的需求，使用戶組態(tài)協(xié)議特定的連接參數(shù)。</p><p>　　Connection properties（連接屬性）可通過(guò)右擊協(xié)議并選擇New Driver Connection（新驅(qū)動(dòng)器連接）進(jìn)行訪問(wèn)。這里將建立WINCC與PLC接口所需的邏輯