WinCC在清河水库阀门监控系统中的应用

清河水库为了提高效率降低成本，而开发的远程监控系统，是通过WinCC组态实施过程监控的。文中针对清河水库的实际情况，结合WinCC的自身特点，提出了使用WinCC监控软件的硬件配置，介绍如何使用WinCC创建动态人机界面，实施过程监控的具体步骤，并对远程通信系统作了介绍。

      清河水库是辽宁省省管水库之一，建于1958～1962年,是辽宁省防洪、灌溉、发电、养鱼、旅游等方面综合利用的大型水库之一。随着企业自动化程度的不断提高，对水库阀门的监控与控制系统也进行了改进。为提高效率降低成本决定开发远程监控系统,该系统通过Siemens公司的WinCC组态，实施过程监控。上位机采用Siemens的工控机，下位机采用Siemens公司的S7-300，上位机与下位机用光纤通信。

1 WinCC简介
    WinCC（Windows Contol Center，窗口控制中心）是西门子公司实现PLC与上位机通信及上位机监控画面制作的软件，WinCC为在标准的PC机和Win-dowsNT环境下实现HMI（人机界面）的功能。SIMATICWinCC是第一个使用最新的32位技术的过程监控系统,抢先式多任务的特点适合于对过程事件的快速反应。

     WinCC是一个开放的HMI软件，可与世界上主要的控制厂商的产品进行数据通信。它与SIMATIC-S5/S7/505系列的通信接口，如Profibus,FDL,DP,DDE,OPC等都包括在WinCC基本软件包中。此外，其他的通信接口，如FMS,PMC, SIPART DR或连接其他厂商控制器的接口（AEG,Modicon）在WinCC的可选功能中提供。另外，它随系统而扩展，包括运行版和开发完成版。在容量上分为128，256，1024和64个PowerTag变量，只来自控制器和外部过程变量（内部变量不计算在内）。WinCC允许将一个32位的模拟量的PowerTag变量分为独立的32个数字量，使用上与正常数字量的PowerTag变量相同。因此可提供整个过程的I/O点数比所标的PowerTag变量数多。总之WinCC将Windows应用程序的现代体结构与使用方便的图形设计程序结合在一起，能很方便的生成人机界面，建立完整的过程监控解决方案。

性策略：
   （1）防火墙技术：防火墙是网络安全政策的有机组成部分，通过检查、限制、更改跨越防火墙的数据流，尽可能地对外屏蔽内部信息，允许或拒绝外部用户访问内部资源。
   （2）利用Windows2000Server，SQLServer2000本身的安全机制，采用集成安全模式，将SQLServer与Windows2000的安全机制紧密集成，并将SQL Server 的用户验证配置为Windows2000验证模式。
   （3）访问权限控制，真对不同用户设置操作权限，不同的权限拥有不同的系统资源，以保证系统的使用安全。
   （4）数据备份。为了避免数据意外丢失，保证数据安全，系统具有自动备份数据库功能。

4 结语
    利用VPN技术实现沈阳市水利局及局直单位之间的联网后，使得OA办公系统得到了充分的应用，提高了工作效率，节省了资源，同时实现了跨区域的信息共享及网上办公，取得良好的经济效益与社会效益。

2 WinCC的系统配置
     经初步统计上位机与PLC通信需要过程变量，最终确定选用容量为1024PowerTag的WinCC开发完全版。上位机的硬件配置将直接影响到WinCC的运行性能，所以，采用高性能的PC机系统将明显提高系统的性能。此外，PC主机的配置为：中央处理器为P4-2.0；内存为256M；硬盘为120G；操作系统为Windows2000Server。

3 监控系统的实现
    监控系统具有：实时显示各种数据，例如动态显示阀门开度、流量；各种历史数据的查看，直观方便；阀门的自动控制；实现自动启动与自动关闭；系统具备可扩展性等功能。WinCC是一个实用且与SIMATIC产品无缝连接的组态软件，其界面友好，功能强大，可实现控制界面的设计、硬件组态、变量管理、报警归档、标签归档、打印归档与用户管理等功能。

3.1 通信功能的实现
     工控机与PLC采用物理连接。系统采用的PLC是S7-300系列的，通信模板是CP5611通信卡，上位机通过光纤与下位机连接，上位机通过OLM（光纤链路模块）将电信号转化为光信号，用单模光纤进行长距离信号传输，然后再通过OLM将光信号转化为电信号，由下位机接受此电信号，上位机与OLM采用MPI的电缆线物理连接，其通信协议为Profibus-DP。为使上位工控机与下位PLC成功实现通信，先要对CP5611初始化，在对WinCC的变量管理中添加名称为SIMATIC S7 PROTOCOL SUTTE 的驱动器。然后在Profibus通道中新建驱动程序连接，设置相应的S7网络参数，这样通信通道就完成了。之后的工作是新建变量（Tag），将外部变量与PLC的DB块、位存储器、输入输出中的位（比）或者字连接起来（为了便于管理变量建立不同的组）。通过WinCC内部函数GetTag，SetTag实现WinCC与PLC的动作的功能。

3.2 控制系统的控制界面的实现
     SIMATICWinCC提供可视化的、友好的控制界面，其图形设计功能强大。它支持直接引入AutoCAD图纸和Windows元文件，可在16个不同的层面上作图。图形对角包括：标准化和图形化对角、按钮和滑块、检查框和复选框、应用和图形窗口、OLE对象、ActiveX控件、I/O域、文字列表、状态显示、组显示等。图形组件的最终外观由组态工程师动态控制。图形的动态控制参数，如位置、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。

3.3 系统各类显示的实现
     WinCC提供趋势归档功能。过程数据、内部变量数据和任何应用中产生的数据或手输入的数据，都可以被周期性地或某个具体受控方式收集和记录下来。可以形成以下几种数据：平均值、总值、最低和最高峰值、自由公式的计算值。结果被存储在一个固定的存储介质中，存储间隔可以在500ms和一年之间任意设定。打开WinCC变量记录编辑器，为需要图示的变量创建归档，新建趋势归档窗口模板和表窗口模板，将变量与创建的归档变量连接。显示时将模块加入到应用窗口中，则运行时可动态显示趋势曲线。

3.4 工艺参数存储的实现
     WinCC提供UserArchives（用户归档）可选功能。它的作用是以用户自定义的结构将WinCC中的数据保存在内置的WinCC数据库中，这些数据可通过表格的方式由Active X控件显示。考虑到需要存储的参数数目较少，所以未定义User Achives，使用WinCC内置的C语言脚本，以文本文件的形式存储数据。对文件的读写，实现了数据的调用、存储和修改功能。

3.5 自动启动、自动关机的实现
     在监控系统中，上位机是运行WinCC软件的单一用途的计算机，能够实现上位机一启动就自动进入组态工艺画面，为此首先实现WindowsNT自动登录，自动关机的实现可以借助WinCC的动态—（Dynamic-Wizard）完成。

4 结语
     该系统利用WinCC作为监控软件，简化了上位机与PLC的通信，方便地读取来自PLC的数据及向PLC传送数据，实现了水库的远程控制，并且系统容易配置。在系统的最初运行过程中，针对工艺操作要求及系统运行中存在的问题，不断进行改进、完善，现整个系统运行稳定，操作简单方便，人机界面友好，实用性强，提高了效率，各项功能达到设计要求。