水泥旋窑生产自动化系统培训教材.doc

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批准：水泥旋窑生产自动化系统培训教材南京恒志自动化系统有限公司目录一、DCS系统简介.（1）二、DCS系统主要测控内容.（2）三、DCS系统主要功能特点（4）四、DCS系统的配置.（5）五、DCS系统操作（7）六、DCS系统维护（14）七、STEP7编程简介（20）八、现场控制站的程序下载（23）九、DCS系统结构介绍（28）十、 WinCC结构（32）十一、WinCC的基本框架（35）十二、 WinCC编程的基本要素（演示）（37）十三、故障处理（39）一、DCS系统简介1、本系统的上位机软件采用了德国西门子（SIEMENS）公司最新的工控组态软件WINCC；下位控制站采用了S7-400 PLC和最新分布式模块ET200M系列自动化产品；现场连接采用工业以太网、PROFIBUS现场总线和4-20mA信号工业标准。系统拓扑结构见下页； 2、该系统在现代化水泥厂自动化控制系统的应用中具有整体集成化、高可靠性、技术先进、扩展性好、价格合理、操作简便等多方面的特点，它已在多个水泥厂旋窑生产线自动化控制系统中得到了成功应用，经过实践证明是一个成熟的、性能优良的、安全可靠的系统； 3、水泥旋窑生产线集中监控系统的测控范围主要包括生料磨、烧成窑尾、烧成窑头、水泥磨等重要工艺流程。该系统主要由中央控制室的操作站、中央控制站、窑尾现场电气控制室的现场控制站以及工业通讯网络等几大部分组成。系统操作站与服务器通过ETHERNET相连，服务器通过工业以太网与PLC控制站相连接，而控制站又通过PROFIBUS-DP过程现场总线与现场控制站相连接，它们构成了自动化控制系统的操作控制级和过程现场级等三级工业通讯网络，实现了系统实时数据通讯。系 统 拓 扑 示 意 图二、主要测控内容按照控制设备，系统分为四个PLC控制站，分别为生料磨控制站、窑尾控制站、窑头控制站、水泥磨控制站。按照系统的控制功能又细化为若干工艺段，具体划分如下。l 生料磨控制站石灰石破碎及石灰石预均化：从石灰石喂料电振机（M1101）开始，至石灰石预均化库为止。主要体现对石灰石破碎、预均化库下料及相关设备的控制。生料配料：从石灰石预均化库底的输送设备到配料秤结束，包括铁粉和泥岩的破碎及提升。主要体现出生料库的输送和配料控制。在软件上，这一部分还包括生料配料的标定功能。生料磨：控制部分从配料开始到生料均化库顶的卸料阀（Z1208）。主要控制的设备包括配料（体现在台时和配比），辊压磨系统，球磨系统，生料输送设备。主要体现出对磨机的负荷控制。l 窑尾控制站生料入窑：丛生料均化库底的均化阀开始，至生料下料的冲板流量计（F1301）为止。主要控制了生料均化库的均化，生料入窑的输送和生料入窑量。窑尾预分解：主要包括了预热器、分解炉、窑尾箱的温度和压力的监控，还包括了这一部分的相关设备。由于这一部分对整个窑非常重要，所以单独分出一个控制工艺段。废气处理：主要包括窑尾电收尘、高温风机、增湿塔等相关设备的控制。l 窑头控制站窑中和窑头喷煤：从窑尾干油泵（1M501）到窑头喷煤为止。主要监控窑体的运行情况及窑头喷煤的控制。煤粉制备：主要控制煤磨的运行。篦冷机：从篦冷机到熟料库顶的所有设备。主要控制篦冷机及熟料出窑的输送设备，包括窑头电收尘。三、主要功能特点选用进口品牌的自动化产品：它们具有可靠性高、性能优越、组态灵活、安装方便、在线维护、性能价格比高等特点。 过程现场级的通讯网络：具有很高的可靠性和抗干扰性，通讯速率可达12Mbit/s。 标准的I/O测控信号接口：数字量输入信号接口为220VAC，数字量输出信号接口为无源继电器触点(5A)，模拟量输入或输出信号接口均为4-20mA。 操作控制级的通讯网络：高可靠性的、开放的ETHERNET工业以太网实现相互数据通讯，通讯速率为10Mbit/s。 中央控制站控制软件开发平台：开发平台选用了SIEMENS公司提供的STEP7软件开发平台。 操作站监控软件的开发平台：开发平台选用了SIEMENS公司提供的WINCC组态软件开发平台。 实时生产过程监视功能：可显示全线生产工艺流程的总貌图及各工艺段的详细流程图。 设备开关机控制功能：轻轻按动鼠标，就可实现对旋窑生产线各种电气设备的开机或关机控制。而且系统具有设备开关机自动联锁功能，以确保设备的安全运行。 故障报警及管理功能：能将报警时间、报警信号名称、报警原因等报警信息记录在数据库中，供日后查阅。 实时趋势及历史趋势图：系统操作站监控软件画面能提供实时的或历史的工艺参数趋势图。 生产报表统计和生产管理功能：提供班报表、月报表、年报表等多种统计报表形式，供生产管理者使用。 自动故障检测功能：系统操作站监控软件能对系统通讯网络、主要控制元件的工作状态进行实时检测。当某个元件发生故障时，能自动检测出故障点，并有故障记录。这样就便于自动化控制系统能作到快速维护检修，提高系统运行效率。 系统操作安全性好：系统操作站具有较严格的操作级别控制功能，以保证系统操作的可靠性。系统有三个操作级别，由底到高依次分别为:操作员级、管理员级和维护员级。四、系统配置 1、硬件主要配置 本自控系统的S7-400控制站主要由如下几部分组成： 1个CPU 1个电源模块 1个以太网通讯模块 若干个以ET200子站 S7-400中央控制器是自控系统的控制中心。它通过高速工业以太网与系统的服务器相连接，它通过PROFIBUS-DP现场总线与各个现场控制站ET200分布式I/O相连接。它的主要功能是：将各个ET200分布式I/O站采集来的数字量或模拟量信息经过处理后传送到系统操作站，使系统操作站可查看到系统所有设备的工作状态及各种工艺参数，同时可以处理、执行来自系统操作站的各种控制指令和参数设置指令；更重要的是，中央控制器能完成系统生产工艺流程中各种闭环回路的自动控制和各种电气设备的自动联锁控制。服务器和操作站采用P DELL计算机。 2、软件主要配置工作站安装Windows2000和WINCC5.1/SP1以及本公司研制的旋窑生产线DCS系统监控软件。 3、硬件连接 通过网络连接设备将操作站、PLC控制站、ET200连接成监控网； 根据监控要求，将现场各个控制点、数据采集点与相应ET200S的数据量I/O、模拟量I/O一一对应连接； 连接好供电线路。五、系统操作 （一）、硬件操作在确认电源电压、线路无误后，确保PLC柜、网络设备柜、服务器、操作站供电正常。 （二）、软件操作 如图所示在Windows2000的开始菜单中，启动服务器的WINCC，调入本系统工程的项目名称bf.mcp（系统已设置成自动调入）； 进入Windows Control Center画面后，用鼠标点中运行标志（三角形向右箭头），系统进入运行，直到三角形由黑变灰，其左边方块由灰变黑为止，如下二图所示： 进入运行画面后，用鼠标点击相关设备，出现如下画面，用户可根据实际情况对此设备进行开关操作（每个设备都已加上连锁及备妥条件判断），同时操作者还可从画面上了解设备代号、名称、当前状态等情况。 进入运行画面后，用鼠标点击画面左下角的“菜单”按钮，从中可调用用户需要的相关功能（如报警上下限的设置、参数量程设置、参数变比设置、PID参数设置、连锁开关设备、系统远程维护、班报查询、曲线查询、报警查询等等），其中，部分常用功能，在画面的下方设计了快捷按钮（每个按钮还有相对应的快捷按键）。 用鼠标点击画面左下角的“菜单”按钮，再从辅助功能中调用参数上下限设置画面，如下图所示，系统管理圆可根据实际情况对某个参数的上下限进行修改，修改方法是直接点击数字显示位置，再从键盘输入新的数值，回车，关闭画面前请按“保存”后再关闭。 用鼠标点击画面左下角的“菜单”按钮，再从辅助功能中调用实时曲线画面（或通过屏幕下方快捷按钮调用），如下图所示，操作者可通过鼠标点击方便地查看到某个参数的实时曲线。 用鼠标点击画面左下角的“菜单”按钮，再从辅助功能中调用报警记录画面（或通过屏幕下方快捷按钮调用），如下图所示，操作者可通过鼠标进入相关工艺段，查看实时、短期、长期（对应上方左边第一二三按钮）报警记录。 用鼠标点击画面左下角的“菜单”按钮，从中调用系统换班画面（或通过快捷按钮“报表查询”调用），还可从快捷按钮“设备代号”将所有设备、参数的工艺号显示于画面之中，便于系统维护时查找，还可从快捷按钮“信号连接”中查看现场信号。 启动WINCC后还需登录口令（自动弹出此画面），如下图，操作人员也可用鼠标点击“系统登录”快捷按钮，画面上就会出现系统登录窗口，操作人员输入用户名和相应的口令后工作站就处于实时监控状态，用户即可通过鼠标进入相应工艺段进行操作，如用户想锁定操作画面，则只需用鼠标揿击登录窗口上的“禁止按钮即可实现，不过下次操作时要重新登录；（三）常规操作一般情况下，可以操作的设备在鼠标移动到该设备上会出现绿色的鼠标箭头，单击鼠标可以调出操作画面。鼠标左键：常规操作，一般为开关设备或设定执行。鼠标右键：取消报警或打开属性窗口。在电动设备开关时，如果设备没有动作则系统会发出报警，同时取消驱动命令，但报警并不消失，直到人工取消。对于一些大设备 ，信号较多，系统中有些专门的属性画面，能够提供更详细的信息。（四）操作原则由于操作画面上能方便的进行操作，所以操作工必须熟悉和掌握旋窑的操作规程，不得随意操作。系统在操作上有一些必要的保护措施，但实际情况中会出现需要能手动操作，如设备连锁开关。手动操作时必须按照工艺要求进行设备的顺序开关，以免造成事故。（五）系统使用原则本系统采用了图形化的操作系统和应用系统，所以操作简单，功能强大。但是如果进行了误操作也容易对系统造成破坏，所以操作人员不应该对应用程序以外的功能进行操作，以免破坏系统。禁止操作人员操作画面以外的所有菜单和按钮。六、系统维护 1、现场设备控制一般有两种方式，一种是由控制室中工作人员通过监控画面操作实现，另一种是由现场工作人员通过现场设备开关手动实现。不论哪种方式，设备的运行状态都被回送到后台工作站，当设备状态与监控画面的开关状态不一致时，设备处于报警，所以共有两种原因造成设备报警，一种是现场手动而后台开关处于关状态，另一种是现场设备不受控制（其状态与后台下达的命令相左），出现后一种情况时，应及时查找原因，方法是： （1）查看与此设备相关的PLC相应输出模块的灯的状态是否有变化； （2）现场控制器（强电柜）状况； （3）现场设备状况； （4）线路情况（有无断线）。 2、现场各运行参数的采集有两种方式，一种是由现场设备控制器直接或经变送器转换成4-20mA信号送到PLC模拟量模块，另一种是在采集点安装相应传感器（如交流互感器），再直接或经变送器转换后送往PLC。不论哪种方式，当后台工作站上显示的参数值与现场的实际值不同时，请按如下方法查找： （1）检测设备端送出的电流正确与否？若不对，查看传感器与变送器好坏及传感器量程范围； （2）PLC端的电流与设备端电流是否相等？若不同，则传输线可能受到干扰，查找干扰源及线路屏蔽情况； （3）若送到PLC的电流也是正确的，则查找后台软件的参数变比设置是否正确，在辅助功能菜单中调出参数变比设置窗口并正确设置； （4）PLC的I/O模块是否有故障，在线更换一个好的试试； （5）更换传感器时，不要随意更换其它量程的传感器，否则会影响此参数测量精度及后台工作站所显示的数值； 3、对模拟量参数的输出故障，查找方法与2类似。 4、PID调节 （1）若所设置的参数没有变动，而从现场返回的数值波动却很大，则先查设备原因（如生料下料堵塞等等） （2）当改变设置的参数值，原来的PID调节性能受到影响（如长时间一定幅度的等幅波动），则有必要对PID参数作某些修改；修改方法一般是先改一个参数，观察约二十分钟，选定一个值，若调节性能还不十分理想，则再对另一个参数进行修改，反复多次，即可找到较为理想的参数值； （3）P（比例系数）调节时参数变化的幅度相关；I（积分时间）大则对此闭环系统稳定性有益，但延长系统的调节时间；D（微分时间）有利于消除系统的超调现象； （4）正常情况下，不要轻易改动PID三个参数。 5、网络维护 （1）若出现PLC站的数据工作站上显示全部变暗，则表明服务器与此PLC的网络通讯中断，（自动诊断），这时，请先查看此PLC站的电源正常否，PLC站上的CPU和CP343-1通讯模块是否都处于正常运行状态，无故障灯亮，TRANSCIEVER的发送和接收灯是否在闪烁等； （2）出现网络中断时，重新启动计算机看能否连上，若仍无法联接上，（1）中现象都正常，则请先查看网络线路，若线路无故障，则请更换TRANSCIEVER，还不行，则更换微机中的3C509网卡一试。 6、WINCC系统的维护 （1）正常情况下，请不要按退出系统，不要进入与现场控制无关的NT界面，更不要运行任何其他程序，否则会造成死机，严重的造成整个系统瘫痪； （2）查看曲线时，请尽可能轮流查看，不要长时间将所有曲线都打开，这样可能造成系统响应速度下降，同时不要长时间将历史流量曲线打开，查看完毕请立即关闭，否则也可能降低系统的响应速度； （3）当出现鼠标异常（不响应）时，请按键盘上方F9键，退出系统并自动重新启动计算机，若键盘也不响应，则关闭计算机电源，10s后加电启动。 （4）当系统出现异常后，重新启动计算机后启动监控系统时，可能所需的时间较长，要耐心等候，如长时间仍无法启动，可将当前运行的WINCC用任务管理器（同时按下按键Ctrl+Alt+Del）结束任务之，结束所有任务直至无任何程序在运行为止，打开资源管理器（“开始程序资源管理器”），找到“d:xjem01xjem01.mcp”，并用鼠标连击此文件即可； （5）严禁删除系统中的任何文件，严禁往机器内拷贝任何文件，否则可能造成无法挽回的损失； （6）特殊情况下（如修改源程序），可启动远程维护，启动前，先将电话线接到MODEM的话线接口，再将MODEM的话机接口与电话机用连线连接好，MODEM与计算机的COM1（主板的键盘接口上方）现已连接好（不要摘除，更不能带电摘除），给MODEM加上稳压电源，并打开电源开关，打开监控画面“菜单“中的”远程维护“，在接到维护方的电话后，用鼠标连击远程维护画面上的MODEM，画面最小化到计算机的右下方，处于等待状态，在维护方拨号后，一般震铃响三下后MODEM开始工作，在维护方接管机器控制权期间，请不要操作鼠标。 7、故障分类处理. 1. PLC柜内部故障 如果设备由中控室控制,在控制画面上必须有备妥信号,若没有备妥信号,首先检查对应设备代号接线端子对地是否有AC220V电源,若没有电压,则配电房配电柜有问题.若有,有可能是PLC模块对应某一路有问题. 同样,对应运行信号解决方法同上. 若控制画面上有备妥信号,而无法控制设备开关机,首先检查对应设备号的PLC模块的绿灯是否亮,亮表示模块已工作,若此时无故障诊断异常信息，则表明配电房配电柜有问题. 2.配电柜故障 在查PLC柜问题时,要检查配电房配电柜转换开关是否转向自控,若已转向自控,应检查对应的备妥信号空气开关是否合上,若合上,还无备妥信号则空气开关已坏,请更换解决.若对应设备电机已运行,还无运行信号则可能对应设备继电器接触点坏,请更换.若开关机信号没有,应检查对应设备控制回路元器件是否有问题,有问题请更换解决.若监控画面模拟量采集量不对,除前面所述查找故障外，还有一种可能是传感器4mA对应起点不是零值（如有的热电阻量程为0-1300 摄氏度,其4mA对应200度.）。七、STEP7编程简介编程步骤如下：l 分析具体对象的控制要求l 获得监控对象的接口信号l 模块的硬件配置l 为各种接口信号分配模块地址l 为控制变量分配名称l 利用梯形图进行编程l 应用程序的下载及调试l 程序固化符号表定义：1、 变量的符号名2、 变量的地址3、 变量的类型4、 注释梯形图编程的常用元素：1、 常开触点2、 常闭触点3、 比较功能块4、 四则运算功能块5、 数据类型转换功能块6、 计数功能块7、 定时功能块8、 数据移动功能块9、 PID控制功能块10、 置位线圈、复位线圈功能块：1、 FC功能块 FC功能块是可重复调用的一段程序，一个FC功能块可以被另一个FC或FB功能块调用。可以为每一个FC功能块指定输入和输出参数，这些参数可以是位变量、字变量和时间变量等。2、 FB功能块 FB功能块功能同FC，另外它可以为自身指定一组静态变量。3、 DB数据块 DB数据块是用以保存一组特定静态数据的数据块，保存的数据类型包括位变量、字变量和时间变量等。DB数据块不是可执行程序，只供存放数据。4、 OB组织块 OB组织块是条件触发运行的一组程序，S7编程系统已为各个OB组织块预定义了它们的功能。常用的OB块有：OB1定义为主循环执行程序，OB35定义为时间中断程序（中断时间系统推荐为100毫秒），OB82定义为系统模块故障执行程序等等。变量表：1、 变量绝对地址2、 变量的符号3、 变量的当前值4、 变量的待更改值调试：1、 打开或建立变量表2、 输入变量名或变量地址3、 编程为在线方式4、 启动数据刷新5、 设置变量的更改值6、 执行强制变量更改设置变量更改条件：1、 扫描周期开始时更改2、 扫描周期结束时更改3、 只更改一次4、 每个扫描周期都更改八、现场控制站的程序下载（在装有Step7-5.2的工程师站上）PLC的程序下载步骤：1.01 S7-5.2的起始画面运行S7-5.2程序可见到如下起始画面(图一)，按OPEN PREJECT 打开工程文件按钮。(图一)1. 02载入工程文件按OPEN PREJECT 打开工程文件按钮后则呈现如下画面(图二)。供选择工程文件。(图二)1.03 选择控制站选择工程文件后，呈现如下画面(图三)请选择正确的控制站。(图三)1.04 全部程序下载程序下载分全程序下载和部分程序下载，要执行全程序下载应先清除PLC中的程序。请选择如下菜单命令。见（图四）（注意！清除PLC程序时应先把CUP模块的状态开关打在STOP位置，使其工作在暂停状态。）（图四） 清除了PLC中的程序后，选择要下载的程序块目录。再按下载快捷键，进行程序下载。见（图五）（图五）下载完程序后应把CPU工作状态开关恢复为RUN位置。1.05 在线部分程序下载 当PLC正在运行时，如须修改某些程序，可采用部分程序下载方式。方法是先把CPU的工作状态开关设在RUN-P位置，再选择将要下载的程序块。见图（六）图（六）按下载快捷键完成程序下载。下载完程序后应把CPU工作状态开关恢复为RUN位置。(注：除非很必要，尽量不要采用在线下载方式，而尽可能采用离线下载方式)九、DCS系统结构介绍一、 系统层次结构1 DCS的概念DCS（Distribute Control System）顾名思义是分布式控制系统，也就是我们常说的集散控制系统，分散控制，集中管理。上位机负责人机界面，数据管理与分析；下位机负责现场数据采集，控制功能的实现，如单回路PID控制，紧急处理等；现场控制柜和传感器负责数据信号的采集和转换及控制命令的执行。按照现在流行的系统结构基本上分成三层结构，第一层为现场设备和仪表，就象人的眼睛和手；第二层为下位机，象人的中枢神经；第三层为上位机，象人的大脑。2 金昌系统的分层结构上位机由计算机局域网组成的服务器和操作站，主要完成现场设备的状态监视、设备起停、参数设定等功能。网络操作系统采用Windows NT 4.0 sp6，数据采集通过WinCC实现与PLC通讯，网络协议采用TCP/IP。操作人员通过编制好的操作界面进行监控。下位机采用Siemens公司的PLC系统，通过电缆线与现场设备和仪表进行通讯，通讯接口方式为标准电信号。PLC各控制站之间采用工业以太网连接，控制站与子站之间通过现场总线的方式互相连接。PLC站完成将现场数据传送给上位机，并将上位机控制命令和下位机控制命令传送给现场设备。现场设备大部分为一次仪表和电控柜。上位机系统采用标准的以太网结构，网络介质为双绞线；上位机与下位机、控制站之间采用工业以太网连接，网络介质为光纤；下位机的现场总线采用专用的网络线连接。3 各层结构的特点上位机系统，由于采用了成熟的技术，所以功能比较强，所有的操作命令都由这一层操作，但由于采用的时商用系统，所以故障情况比较多，尤其在操作系统和人机界面的部分情况较多，除软件本身所引发的故障外，大部分是由于操作不当引起的，所以在操作上应严格要求，不能随意瞎操作，操作系统的维护也十分重要。下位机部分采用了工业级产品，所以故障率最低，但由于控制的关键部分主要集中在此，所以故障一旦发生，影响较大。本系统中采用了热插拔模块，一旦判定故障所在，可以立即更换，不影响其他部分的操作。现场设备是系统中故障率最高的部分，大部分的故障处在这个层次上，所以这个部分的日常维护十分重要。二、 网络结构1 网络的概念网络实质多个设备连接的一种方式。在我们的系统中，网络是连接各个层次的关键部分，信息的交换和控制命令的实现都通过网络实现，网络的正常运行使系统正常使用的保证。我们的系统中主要由三个网络系统组成：上位机操作站组成的以太网，服务器和控制站组成的工业以太网，控制站和控制子站、智能设备组成的现场总线。2 网络的形式 网络的形式主要由三种：以太网，总线网，环型网。3 网络部件介绍无论什么网都需要网络设备进行互连，主要设备有以下几种：网卡，工作站和服务器都必须有，起联络本地设备和网络的作用。3c509、cp443、cp343、ET200。网络交换设备，将网络上各个机器连接起来，并实现信息交换的设备。集线器（Hub）、交换机（Switch Hub）。网线。光纤、双绞线、特殊电缆。三、 WindowsNT介绍1 NT简介 WINNT是微软公司开发的网络操作系统，其版本包括最早的NT3.51、成熟的NT4.0 和将来的NT2000Server。它的优点为安全可靠，简单易学（类似于win98）。NT包括Server版和Workstation版两种。 NT有两种组成网络的方式： 1）对等方式：为平常所见（网吧、小公司）有几台微机，操作系统为98或NT，通过一台HUB或交换机连成的网络。 2）域方式：正规企业、公司，微机的物理连接方式于对等方式相似，但有一台或两台微机做服务器。 域方式的好处在于安全性与可管理性，对等方式各自为政，各人管个人，而域方式有管理员进行管理，何人被允许操作计算机，什么时间可操作，操作者的操作可受到限制等等。本次项目我们将采用此种方式。2 安装方式系统安装：I386Winnt(/B)，安装网卡，安装显示驱动。3 配置方式 配置网络协议（TCP/IP，IP地址），修改工作站名称、加入到域中。4 注意事项 由于Windows的功能比较强大，所以应提请操作人员不能操作应用程序以外的操作。十、 WinCC结构一、 客户机/服务器结构1 客户机/服务器的概念客户机/服务器（Server/Client）概念源子多进程的操作系统和分布时数据库中，主要要是指每个任务处理时，客户端提交关键部分（主要是公共资源）部分交给服务器处理，自己处理自己本地的任务。各客户端的任务即可以独立运行又可以协同处理，服务器处理的是公共部分的任务。按照这种机制，一个大型的任务可以分配秤多个小任务由客户端计算机处理，服务器的处理能力备大大的解放出来。随着技术的不断发展，这种技术被广泛的使用，并逐渐成为分布式系统的主流。服务器一般承担任务分配，数据管理，文件、打印机和其他网络资源的管理。2 WinCC服务器的概念 WinCC的服务器主要承担了数据通讯、数据库服务、报警处理、数据存储、时间相应的工作，工作站承担了人机界面的处理工作。正因为如此，服务器是上位机系统的核心部分，一旦故障发生，整个上位机系统将处于瘫痪状态，所以，我们在系统中采用了双机热备的方式来解决这一问题。主服务器和备份服务器同时工作，运行同样的程序，一旦故障发生，工作站自动切换到另一个服务器上进行工作，这样对系统操作不产生任何影响。故障服务器修复之后，会自动进行历史数据的核对工作，补充故障修复期内的数据，保持连台服务器上的数据同步。3 多客户的概念（muticlient） WinCC在心版本中提出了这种模式，每一个客户机可以从多个服务器上读取数据。这种方式运行下，服务器负担更轻，通讯更可靠，速度更快。二、 数据管理机制1 数据来源 WinCC上的数据大致可分为三种类型，输入（Input）量、输出（Output）量和内部（Internal）量。输入量来自与PLC采集的现场仪表，代表现场设备的工作状态。根据数据的类型，又可分为数字量（DI）和模拟量（AI）。DI一般是一个二进制位，代表现场设备的一种状态，如运行，0表示设备停止，1表示设备运行。AI是一个带小数点的浮点数，表示仪表的实际值。输出量是由控制站或操作站发出的控制命令，通过控制站发给现场执行机构。同样也可分为数字量（DO）和模拟量（AO）。DO一般控制现场设备的开关，如电机、阀门等，0表示开启命令，1表示停止命令。AO一般控制现场设备的变化量，如阀门的开度、设定的流量。 内部量时程序根据需要产生的变量，无需与PLC打交道。如模拟量的上下限值。内部变量又分为局部量和全局量，局部量只在本地操作站上有效，它的变化不会影响到其他的工作站。全局变量刚好相反。2 数据通讯WinCC的通讯有两个层次，一是与PLC进行通讯，另一个是工作站之间的通讯。服务器通过工业以太网与PLC进行数据交换，所有的下位机数据都送到服务器，工作站从服务器上得到数据，再显示在界面上。工作站之间通过以太网进行通讯。由于使用的是两个层次，所以交换设备也采用了两个设备。服务器与下位机基本上采用查询的方式进行通讯。3 Tag的含义 Tag可以成为标签或变量。主要是指下位机的通讯变量。Tag随现场的设备状态变化而变化。WinCC中Tag分为内部Tag和外部Tag。外部Tag设定了一个PLC的地址，通过这个地址直接对应PLC中的状态变化。三、 数据存储机制1 数据库的概念数据库是存储数据的一种方式。成熟的数据库系统能安全可靠的对数据进行存储和管理，数据库技术使计算机技术中基本的技术之一。网络上数据库是最常用的技术。2 WinCC的数据库使用WinCC中采用了一个比较成熟的数据库系统进行存储，所以能对报警、过程量的历史数据进行有效的管理。所有的工程设置、历史曲线、时间记录都存储在数据库中。3 WinCC数据库的特点 WinCC采用的数据库是一个网络数据库，具有开放的数据结构，WinCC通过它的数据库实现C/S方式，并且通过数据库实现历史数据的共享。WinCC自动维护它的数据库系统，但是这个系统一旦出现故障，WinCC就不能正常运行。十一、WinCC的基本框架一、 WinCC组成部分1 操作画面操作画面时应用程序的基本部分，设备状态和操作命令都是由操作人员通过他实现的。WinCC的操作画面上主要显示了设备状态和模拟量，同时操作命令也在画面上输入。我们的画面中设备状态都通过图形的各种属性来表达，变框的色彩表示备妥，闪烁表示报警，灰色表示停止，绿色表示运行，鼠标左键打开命令输入画面，鼠标右键打开属性窗口或取消报警。2 Tag可以通过I/O对象来显示，也可以通过动态属性来显示。3 时间处理 通过内部的定时器和设定的时钟周期，可以确定周期性的事件或存取Tag的周期。4 历史记录 通过报警事件记录的设定可以存储报警记录和事件记录，通过过程量记录的设定可以设定曲线的显示和记录。二、 WinCC与PLC的关系1 对PLC的支持对西门子的PLC支持比较完善，可以通过各种通讯协议与下位机通讯。2 Tag的设置 对于外部Tag必须在确定的通道下进行设置，同时地址必须符合要求。3 Tag的通讯周期 根据画面上的显示周期和记录重的采样周期来确定的。4 通讯中断时的现象 通讯中断时，Tag显示的是“发虚”。三、 WinCC与NT网络的关系1 对NT的要求要求计算机有网卡，配置了TCP/IP协议。机器名称必须符合要求。2 运行加速的方法将工程中的画面copy到PDLCache目录中。3 NT启动的处理将WinCC图标或工程图表放在启动程序中。十二、 WinCC编程的基本要素（演示）一、 操作习惯1 电机2 阀门3 模拟量二、 Tag1 内部2 外部三、 GraphDesien1 图形2 报警窗口3 曲线窗口四、 Global Script1 内部函数2 工程函数3 全局事件五、 TagLogging1 存档设置2 窗口设置六、 Alarmloggin1 事件记录2 报警记录3 窗口设置十三、WinCC故障处理故障处理一、 故障处理的基本原则1 故障隔离根据故障现象，判断出故障所处的位置，这样可以在一个比较小的范围内进行故障判断和处理。具体方法有两种，一种是根据经验从理论上判断，要求人员素质较高，经验较丰富；而是通过隔离方法，常用的方式可以关闭认为有故障的设备或逐一关闭设备，看故障是否消失，然后在这个范围内逐一开启设备，看故障是否出现，反复多次，直到确定故障点。2 更换设备在小范围内判断故障点是一个有效的方法，找一个功能一样设备替换可能有故障的设备，观察故障是否恢复。3 快速回复 由于生产线的特殊情况，一旦发现故障，最快的方法就是换上备份的设备，马上回复运行，换下的设备再进行具体的故障分析。这种方法不但可用于恢复硬件设备，也可以用备份硬盘的方式恢复软件系统。二、常见故障及处理这一节的报警和故障都是值硬件或系统本身的故障，与控制无关。1 设备报警这里值单个设备出现的故障，尽管模块的故障也有