项目五、水箱液位的WINCC监测.doc

项目五 水箱液位的WinCC监控
一、 项目要求
通过WinCC的新建变量与PLC S7-300的程序地址的连接，达到用WinCC监控水箱水位的目的。

任务一、WINCC的新建工程及项目组态
一、创建新项目
二、组态变量
任务二、创建过程画面并运行调试
第一阶段：WinCC控制变频器打水
第二阶段：两位控制
第三阶段：PID控制
第四阶段：变量记录
一、过程值归档
二、输出过程值归档
第五阶段：报警记录
一、组态报警
二、组态模拟量报警

二、 项目内容

任务一、WINCC的新建工程及项目组态

一、创建新项目
1、启动WinCC，单击“开始”>SIMATIC >WinCC > windows control center 6.0
2、（1）第一次运行WinCC时，出现一个对话框，选择“单用户项目”，单击“确定”按钮。
（2）在“新建项目”对话框中输入“抽水”作为项目名，并为项目选择一个项目路径。
（3）打开WinCC资源管理器如图5-1所示，实际窗口内容根据配置情况有细微差别。窗口的左边为浏览窗口，包括所有已安装的WINCC组件。有子文件夹的组件在其前面标有符号+，单击此符号可显示此组件下的文件夹。窗口右边显示左边组件或文件夹所对应的元件。

图5-1 WinCC资源管理器
二、组态变量
1、添加一个通讯驱动程序，右击浏览窗口中的“变量管理”，在快捷菜单中选择“添加新的驱动程序”。
2、在“添加新的驱动程序”对话框中，选择SIMATIC S7 Protocol Suite. Chn ,并单击“打开”按钮，所选择的驱动程序将显示在变量管理的子目录下。
3、单击所显示的驱动程序前面的“+”，将显示当前驱动程序所有可用的通道单元。通道单元可用于建立与多个自动化系统的逻辑连接。逻辑连接表示与单个的、已定义的自动化系统的接口。
4、右击MPI通道单元，在快捷菜单中选择“添加新的驱动程序”菜单项。在随后打开的如图5-2所示的“连接属性”对话框中输入cs作为逻辑连接名，单击“确定”按钮。

图5-2 建立一个逻辑连接
5、右击刚刚建立的cs ，从快捷菜单中选择“新建变量”菜单项，打开“变量属性”对话框。在“常规”选项卡上输入变量的名称，并选择变量的数据类型，如图5-3所示。

图5-3 创建过程变量
6、单击“选择”按钮，打开“地址属性”对话框，输入此变量的地址，如图5-4所示。单击“确定”按钮关闭对话框，完成外部变量的创建。

图5-4 过程变量的属性对话框
在本抽水系统中所需要建立的变量，见下表。

序 号
变量名称
变量地址
变量类型
变量含义
1
on
M0.0
二进制
启动按钮
2
off
M0.1
二进制
停止按钮
3
dianji
Q124.0
二进制
电机
4
pinlv
MD100
浮点数32位
频率
5
yewei
MD4
浮点数32位
液位
6
shangxian
MD12
浮点数32位
上限
7
xiaxian
MD8
浮点数32位
下限
8
bili
DB1.DD20
浮点数32位
比例（PID用到）
9
ti
DB1.DD24
有符号32位
积分（PID用到）
10
td
DB1.DD28
有符号32位
微分（PID用到）
11
shedingzhi
DB1.DD6
浮点数32位
设定值（PID用到）
任务二、创建过程画面并运行调试
此任务可分五阶段进行。
第一阶段：WinCC控制变频器打水
此阶段需要建立的变量有：on、off、dianji、pinlv、yewei
第一步 ：建立过程画面
1、 右击WinCC资源管理器的图形编辑器，从快捷菜单中选择“新建画面”菜单项，将创建一个名为NewPdl0.pdl的画面，并显示在WinCC资源管理器的右边窗口中。右击此文件，从快捷菜单中选择“重命名画面”菜单项，在随后打开的对话框中输入choushui.pdl。
2、 双击画面名称choushui.pdl，打开图形编辑器画面，如图5-5所示。

图5-5 新建的过程画面
第二步：编辑画面
1、 在图形编辑器中选择对象选项板上的窗口对象，单击窗口对象前面的“+”，展开窗口对象。选择“按钮”，将鼠标指向画面中放置按钮的位置，拖动至所需要的大小后释放，出现“按钮组态”对话框。在“文本”的文本框中输入文本内容，如输入on，如图5-6所示。

图5-6 “按钮组态”对话框
2、 组好按钮on、off后，选择菜单“查看”>“库”或单击工具栏上的图标，显示对象库中的对象目录。双击“全局库”后显示全局库的目录树，双击PlantElements，双击Tanks。单击对象库工具栏上的图标，可预览对象库中的图形。单击Tank1，并将其拖至画图区中。拖动次对象周围的黑色方块可以改变对象的大小。
3、 单击“全局库”> PlantElements > motor ，选择电机放置在画面上。
4、 选择“标准对象”中的“静态文本”，将其放置在画面中的适合位置。输入标题“频率”。 选择“智能对象”中的“输入/输出域”， 将其放置在“频率” 文本框的右边。
5、 选择上一步建立的框图，复制、粘贴在当前画面，粘贴的“静态文本”标题改为“液位”，如图5-7所示。

图5-7 变频器打水画面
第三步：改变画面对象的属性
1、 选择“on”按钮并右击，从快捷菜单中选择“属性”菜单项。选择“对象属性”中的“属性”选项卡，并单击窗口左边的“颜色”。右击“背景颜色”，从快捷菜单中选择“动态对话框”，打开“动态值范围”对话框。如图5-8所示。

图5-8 “动态值范围”对话框
2、 在“数据类型”列表框中选择“布尔型”单选项。
3、 单击“表达式/公式”文本框右边的按钮，从菜单中选择“变量”。
4、 从打开的“变量选择”对话框中选择变量“on”，单击“确定”按钮确认。
5、 双击“表达式/公式的结果”中的“是/真”，改变其颜色为绿色，单击“应用”按钮，关闭此对话框。
6、 单击“对象属性”中的“事件”选项卡，并单击“按钮”项下的“鼠标”，双击右边窗口的“按左键”，打开“直接连接”对话框。
7、 在“源”框中选择单选项“常数 ”，并在编辑框中输入数值1。
8、 在“目标”框中选择单选项“变量” ，单击旁边的按钮，打开“变量选择”对话框，选择变量“on”， 单击“确定”按钮确认。
9、 双击右边窗口的“释放左键”，打开“直接连接”对话框。
10、 在“源”框中选择单选项“常数 ”，并在编辑框中输入数值0。
11、 在“目标”框中选择单选项“变量” ，单击旁边的按钮，打开“变量选择”对话框，选择变量“on”， 单击“确定”按钮确认。
12、 按以上步骤改变按钮“off”的属性，此按钮对应的变量为“off”。
13、 右击画面上的motor电机，从快捷菜单中选择“属性”菜单项，选择“对象属性”中的“属性”选项卡，并单击窗口左边的“颜色”。右击“背景颜色”，从快捷菜单中选择“动态对话框”，打开“动态值范围”对话框。
14、 从打开的“变量选择”对话框中选择变量“dianji”，单击“确定”按钮确认。
15、 双击“表达式/公式的结果”中的“是/真”，改变其颜色为绿色，单击“应用”按钮，关闭此对话框。
16、 右击Tank1，从快捷菜单中选择“属性”菜单项。选择“对象属性”中的“属性”选项卡，并单击窗口左边的“UserDefined1”。右击Process上的白色灯泡，从快捷菜单中选择“变量”菜单项。在出现的对话框中选择变量“yewei”，单击“确定”按钮，退出对话框。
17、 右击Process行，“当前”列处显示“2秒”， 从快捷菜单中选择“根据变化”菜单项。关闭此对话框。
18、 右击标题“频率”右边的输入输出域，从快捷菜单中选择“属性”菜单项，选择“输入/输出” 右击“输出”的白色灯泡，从快捷菜单中选择“变量”菜单项。在出现的对话框中选择变量“pinlv”，单击“确定”按钮，退出对话框。
19、 右击“输出” 行，“当前”列处显示“2秒”， 从快捷菜单中选择“根据变化”菜单项。关闭此对话框。
20、 重复上两步，改变“液位”右边的输入输出域，对应的变量为“液位”。
21、 单击工具栏上的按钮，保存画面。
第四步：指定WinCC运行系统的属性
1、 单击WinCC项目管理器浏览窗口上的图标。
2、 在右边窗口中，右击以你计算机名字命名的服务器。从快捷菜单中选择“属性”菜单项，打开“计算机属性”对话框，选择“图形运行系统”选项卡，设置项目运行时的外观，如图5-9所示。单击窗口右边的“浏览”按钮，选择choushui.pdl作为系统运行时的启动画面。
3、 选择“标题”、“最大化”和“最小化”作为窗口的属性。单击“确定”按钮，关闭此对话框。

图5-9计算机属性设置
第五步：运行工程
单击工具栏上的图标，运行工程。
运行效果如图所示

至此第一阶段完成。
第二阶段：两位控制
此阶段需要建立的变量有：on、off、dianji、pinlv、yewei、shangxian、xiaxian
此阶段在第一阶段的基础上加上上下限控制，增加“shangxian”和“xiaxian”两个变量。图形在第一阶段的基础上加上两个输入输出域，如图5-10所示。输入输出域的属性按第一阶段的方法与“shangxian”和“xiaxian”两个变量连接。

图5-10 两位控制画面
运行效果如图所示

第三阶段：PID控制
此阶段需要建立的变量有：on、off、dianji、pinlv、yewei、bili、ti、td、shedingzhi
此阶段在第一阶段的基础上加上PID的控制，图形在第一阶段的基础上加上四个输入输出域，如图5-11所示。输入输出域的属性按第一阶段的方法与“bili”、 “ti”、“td”和“shedingzhi”四个变量连接起来。这阶段需要特别注意的是改变“ti”、“td”属性的时候，其“输出”下面的上限值要改为没有小数点的长串的9。

图5-11 PID控制画面
运行效果如图所示

第四阶段：变量记录
此阶段以第三阶段为基础，加上以下步骤。
一、过程值归档
第一步：打开变量记录编辑器。
1、 在WinCC项目管理器的浏览窗口，右击“变量记录”。
2、 从快捷菜单中选择“打开”菜单项。
第二步：组态定时器。
1、 右击“定时器”。
2、 从快捷菜单中选择“新建”：菜单项。
3、 在打开的“定时器属性”对话框中，输入“TenSeconds”作为此定时器的名称。
4、 在“基准”的下拉组合框中选择时间基准值为“1秒”。
5、 在“系数”编辑框中输入10。最后结果如图5-12所示。

图5-12 创建一个TenSeconds定时器
6、 单击“确定”按钮，关闭对话框。
第三步：创建归档
1、 右击“变量记录”编辑器的浏览窗口中的“归档”。
2、 从快捷菜单中选择“归档向导”菜单项。
3、 在随后打开的第一个对话框中单击“下一步”。
4、 在“创建归档：步骤1”对话框中输入pinlv and yewei 作为归档的名称，如图5-13所示；

图5-13 “创建归档：步骤1”对话框
5、 选择“归档类型”中的“过程值归档”单选项。

6、 单击“下一步”。
7、 在“创建归档：步骤2”对话框中单击“选择”按钮，如图5-14所示。
8、 从打开的“变量选择”对话框中选择变量pinlv。单击“确定”按钮，关闭此对话框。

图5-14 添加要归档的变量
9、 单击“完成”按钮。
第四步：在已组态的归档中添加另外两个变量
1、 在浏览窗口中单击“归档”，右边的数据窗口中显示所有已创建的归档名称。右击刚刚创建的归档 pinlv and yewei 。
2、 从快捷菜单中选择“新建变量”菜单项。
3、 在“变量选择”对话框中选择yewei。单击“确定”按钮。
4、 重复上面三步，添加shedingzhi 变量。
第五步：归档设置
1、 在变量记录编辑器的表格窗口中，右击pinlv变量。
2、 从快捷菜单中选择“属性”菜单项。
3、 在随后打开的“过程变量 ”对话框的“周期”框中，选择采集周期为第一步建立的定时器TenSeconds ，选择归档周期为1*TenSeconds ，如图5-15所示。

图5-15 过程变量的属性
4、 单击“确定”按钮，关闭“过程变量属性”对话框。
5、 选择变量yewei和变量shedingzhi ，并重复这一步的选择采集周期和归档周期步骤，完成将yewei和shedingzhi的采集周期和归档周期也设置成TenSeconds 。归档变量的值既可存储在硬盘上，也可以存储在内存中。在本例中，将归档值存储在内存中。
6、 双击数据窗口的归档pinlv and yewei ，打开“过程值归档属性”对话框。
7、 选择“存储位置”选项卡。
8、 单击单选按钮“在主存储器中”。
9、 更改记录编号的值为“50”，表示在内存中归档缓冲区的大小为50，如图5-16所示。

图5-16 归档的存储位置
10、 单击“确定”按钮，关闭对话框。
11、 单击工具栏上的图标 ，保存归档组态，关闭变量记录编辑器。
二、输出过程值归档
第一步：创建趋势图
1、 打开choushui .pdl的图形文件，在“对象选项板”上选择“控件”选项卡，然后选择WinCC Online Trend Control 控件，如图5-17所示。

图5-17 添加WinCC Online Trend Control 控件
2、 将鼠标指针指向绘图区中放置次控的位置，拖动至满意的控件尺寸后释放。
3、 打开“WinCC 在线趋势控件的属性”对话框，选择“常规”选项卡，输入“频率与液位”作为趋势窗口的标题。
4、 选择“曲线”选项卡，输入“频率”作为第一曲线的名称。
5、 单击“选择归档/变量”框中的“选择”按钮，打开“选择归档/变量”对话框，选择归档pinlv and yewei 下的变量 pinlv 。单击“确定”按钮，关闭“选择归档/变量”对话框。
6、 单击“确定”按钮，关闭“WinCC 在线趋势控件的属性”对话框。
第二步：设置趋势图
1、 双击绘图区中的WinCC Online Trend Control 对象，打开完整的“WinCC 在线趋势控件的属性”对话框。
2、 选择“曲线”选项卡上的+按钮，增加另一条曲线。
3、 选择刚刚建立的曲线“趋势2”，将名称改为“液位”。
4、 按第一步中的步骤，打开“选择归档/变量”对话框，从中选择变量yewei 。
5、 选择“常规”选项卡，在“显示”栏上选中“公共X轴”复选框。
6、 选择“时间轴”选项卡，将“显示”栏的时间格式改为 hh ：mm ，将“选择时间”栏上的“因数”改为10，“范围”改为“1分钟”，如图5-18所示。

图5-18 设置时间轴
7、 选择“数值轴”选项卡，将“粗略定标”的值改为10，将“精细定标”的值改为5，将“小数位”的值改为0，“范围选择”拦下的“自动”复选框改为“不选”，并将pinlv的值改为0~100，yewei的值改为0~150，如图5-19所示。

图5-19 设置数值轴
8、 单击“确定”按钮，完成趋势控件的设置。
第三步：建立表格窗口
1、 在“对象选项板”上选择“控件”选项卡，然后选择WinCC Online Table Control 控件，如图5-20所示。

图5-20 添加WinCC Online Table Control 控件
2、 将鼠标指针指向绘图区中放置次控的位置，拖动至满意的控件尺寸后释放。
3、 打开“WinCC 在线表格控件的属性”对话框，选择“常规”选项卡，输入“频率与液位”作为趋势窗口的标题，并选中“显示”栏上的“公共时间列”复选框。
4、 选择“列”选项卡，将“列”改为“频率”。 单击“选择归档/变量”框中的“选择”按钮，打开“选择归档/变量”对话框，选择归档pinlv and yewei 下的变量 pinlv 。单击“确定”按钮，关闭“选择归档/变量”对话框。
5、 单击+按钮，增加一列，将列改为“液位”。类似第二步选择pinlv and yewei 下的yewei变量。
6、 单击“确定”按钮，关闭“WinCC 在线表格控件的属性”对话框。
第四步：设置表格控件
1、 双击绘图区中的WinCC Online Table Control 对象，打开“WinCC 在线表格控件的属性”对话框。
2、 选择“列”（最后一个）选项卡，将“时间显示”栏上的“格式”列表框中的值改为hh：mm，将“数据显示”栏上的“小数位”文本框值改为0。在“选择时间”栏中，选中“时间范围”复选框，将“系数”改为10，“范围”改为“1分钟”。设置如图5-21所示。

图5-21 设置时间列属性
3、 单击“确定”按钮，关闭设置表格控件。
4、 单击图形编辑器工具栏上的按钮，保存当前画面。
第五步：设置运行系统加载变量记录运行系统
1、 在WinCC项目管理器的浏览窗口中，单击“计算机”。
2、 右击右边数据窗口的计算机名称，从快捷菜单中选择“属性”菜单项。
3、 打开“计算机属性”对话框，选择“启动”选项卡。
4、 激活“变量记录运行系统”复选框，如图5-22所示。

图5-22激活“变量记录运行系统”
5、 单击“确定”按钮，关闭“计算机属性”对话框。
第六步：运行工程
运行效果如图所示

第五阶段：报警记录
此阶段以第三、四阶段为基础，加上以下步骤。
一、组态报警
第一步：打开报警记录编辑器
1、在WinCC项目管理器左边的浏览窗口中，右击“报警记录”组件。
2、从快捷菜单中选择“打开”菜单项。
第二步：启动报警记录的系统向导
1、 单击报警记录编辑器的主菜单“文件”>“选择向导”，也可直接单击工具栏上的按钮，启动报警的系统向导。
2、 打开“选择向导”对话框中双击“系统向导”。
3、 打开“系统向导”对话框，单击“下一步”。
4、 在“系统向导：选择消息块”对话框中，选中“系统块”中的“日期，时间，编号”，选中“用户文本块”中的“消息文本，错误位置”，对于“过程值块”选中“无”，如图5-23所示。选择完毕，单击“下一步”。

图5-23 选择报警的消息块
5、 打开“系统向导：预设置类别”对话框，选中“带有报警，故障和警告的类别错误（进入的确认）”，如图5-24所示，单击“下一步”。

图5-24 选择消息类别和类型
6、 最后出现的一个对话框是对前面所做选择的描述，如果想做修改可单击“返回”按钮；否则单击“完成”按钮。
第三步：组态报警消息和报警消息文本
1、 在报警记录编辑器的浏览窗口中单击“消息块”前面的图标+。
2、 在浏览窗口中单击“用户文本块”。
3、 在数据窗口中右击“消息文本”。
4、 从快捷菜单中选择“属性”菜单项。
5、 打开“消息块”对话框，更改“长度”文本框中的值为30。单击“确定”按钮，关闭对话框。
6、 在数据窗口中右击“错误点”。
7、 在打开的对话框中，更改“长度”文本框中的值为20。单击“确定”按钮，关闭对话框。
第四步：组态报警消息的颜色
1、 在浏览窗口中单击“消息类别”前的图标+。
2、 单击消息类别“错误”，在数据窗口右击“报警”。
3、 在快捷菜单中选择“属性”菜单项。在打开的“类型”对话框中将组态不同报警状态的文本颜色和背景颜色。
4、 在“类型”对话框的预览区单击“进入”（表示报警激活）。
5、 单击“文本颜色”按钮，在颜色选择对话框中选择希望的颜色，例如“白色”，单击“确定”按钮。
6、 单击“背景颜色”按钮，在颜色选择对话框中选择希望的颜色，例如“红色”，单击“确定”按钮。
7、 在“类型”对话框的预览区单击“离开”（表示报警消失）。
8、 用同样的方法选择报警消失时的颜色和背景颜色分别为“黑色”和“黄色”。
9、 在“类型”对话框的预览区单击“确认的”（表示报警激活且已被确认）。
10、 用同样的方法选择报警消失时的颜色和背景颜色分别为“白色”和“蓝色”。 如图5-25所示

图5-25 组态报警颜色
11、 单击“确定”按钮，关闭“类型”对话框。
二、组态模拟量报警
单击报警记录编辑器上的菜单“工具”>“附加项”，打开“附加项”对话框，激活复选框“模拟量报警“，如图5-26所示。

图5-26 添加模拟量报警组件
第一步：组态变量的模拟量报警
1、 右击浏览窗口的“模拟量报警”，从快捷菜单中选择“新建”菜单项。
2、 打开“属性”对话框，定义监控模拟量报警的变量和其他属性。如果激活复选框“一条消息对应所有限制值”，则表示所有的限制值（不管是上限，还是下限）对应一个消息号。模拟量报警的延迟产生时间可在“延迟”栏中设置，外部过程的扰动有可能使过程值瞬间超过限制值，设置延迟时间将使这一部分的报警不会产生。

3、 单击按钮，从打开的对话框中选择要监控的模拟量报警变量，选择变量yewei ，单击“确定”按钮，关闭“变量选择”对话框，如图5-27所示。

图5-27设置要监控的模拟量报警的变量
4、 单击“确定”按钮，关闭“属性”对话框。
第二步：设定限制值
1、 右击刚刚建立的在浏览窗口中的变量yewei ，从快捷菜单中选择“新建”菜单项。
2、 打开“属性”对话框，选中单选按钮“上限”，并输入60作为限制值。在“死区”栏中选中“均有效”，在“消息”栏中输入1作为消息编号，如图5-28所示。单击“确定”按钮。

图5-28 设置模拟量报警的限制值和消息编号
3、 再次右击刚刚建立的在浏览窗口中的变量yewei ，从快捷菜单中选择“新建”菜单项。
4、 打开“属性”对话框，选中单选按钮“下限”，并输入10作为限制值。在“死区”栏中选中“均有效”，在“消息”栏中输入2作为消息编号。单击“确定”按钮。
5、 单击报警编辑器工具栏上的按钮，保存刚刚组态的报警。组态完后，退出报警记录编辑器。再次进入后，表格窗口中将自动增加编号为1和2的两条报警组态消息，如图5-29所示。

图5-29 组态好的模拟量报警
6、 选择表格窗口中编号为1的报警行，在“消息文本”和“错误点”分别输入“高液位”和“上水箱”；选择编号为2的报警行，在“消息文本”和“错误点”分别输入“低液位”和“上水箱”。
7、 单击工具栏上的按钮。至此，报警组态完毕。
三、报警显示
第一步：组态一个报警事件窗口
1、 打开choushui .pdl的图形文件，在“对象选项板”上，选择“控件” 选项卡上的WinCC Alarm Control ，如图5-30所示。

图5-30 添加WinCC Alarm Control控件
2、 将鼠标指针指向绘图区中放置次控的位置，拖动至满意的控件尺寸后释放。
3、 此时，在绘图区中除了增加一个WinCC Alarm Control 控件外，还打开一个“WinCC报警控件属性”对话框，单击确定按钮，关闭对话框。
4、 双击刚刚添加到绘图区中的WinCC Alarm Control 控件，从打开的“WinCC报警控件属性”对话框中选择“消息块”选项卡。
5、 在“类型”栏中选择“用户文本块”，检查在窗口右边的“选择”列表框中是否已激活“消息文本”和“错误点”项，如果没有激活，则单击相应的复选框激活这两项。
6、 选择“消息行”选项卡，在“已存在的消息块”列表框中选择“消息文本”和“错误点”，并单击按钮，将这两项传送到“消息行元素” 列表框中，如图5-31所示。单击“确定”按钮，关闭“WinCC报警控件属性”对话框。

图5-31 “WinCC报警控件属性”对话框
第二步：在运行系统中添加“报警记录”功能
1、在WinCC项目管理器的浏览窗口中，单击“计算机”。
2、右击右边数据窗口的计算机名称，从快捷菜单中选择“属性”菜单项。
3、打开“计算机属性”对话框，选择“启动”选项卡。
4、激活“报警记录运行系统”复选框，也将自动激活“文本库运行系统”复选框，如图5-32所示。

图5-32 激活报警记录运行系统
5、单击“确定”按钮，关闭“计算机属性”对话框。
第三步：运行工程
运行效果如图所示

WinCC调试
1、MPI连接参数属性的确定
2、变量类型是否正确（夜位类型〈浮点数32位〉、启停按钮型〈二进制数〉、积分，微分型〈有符号32位〉）
3、计算机名是否对应
故障排除
1、WinCC不能正常激活
关闭此程序，在本机上新建另一程序，重新组态。可把原图形复制到新建图形上
2、工程运行后按下按钮电机没反应
检查电机的变量地址是否与s7-300程序一致，按钮的变量地址是否与s7-300程序一致。
3、工程运行后输入输出域的输入值无效
检查连接输入输出域的变量是否连在“输出”行，连接变量是否正确