基于WINCC的輪胎硫化機圓盤曲線的實現(xiàn)

梁帥，楊華，張樹偉，趙尊梅，丁建華，徐敬志，陸永高

(1.青島海瑯特種裝備科技有限公司，山東 青島 266400；2.青島雙星輪胎工業(yè)有限公司，山東 青島 266400)

輪胎硫化生產(chǎn)中有三個關鍵要素，即溫度、壓力、時間。這三個要素決定了輪胎硫化的質量。為了掌控輪胎硫化質量及在輪胎售出后做質量追溯，一般輪胎生產(chǎn)廠家都會記錄并保存這三要素的相關數(shù)據(jù)。關于數(shù)據(jù)的記錄方法之前是使用機械式圓盤記錄儀、打點記錄儀，后來發(fā)展到智能無紙記錄儀及上位機監(jiān)控系統(tǒng)。圓盤曲線是指上位機監(jiān)控系統(tǒng)中的一個功能，圓盤曲線可以在一屏同時顯示24 h的溫度、壓力曲線，可以方便的觀察一天中設備停機情況、預熱時間、班次產(chǎn)量等信息，在輪胎生產(chǎn)廠家使用過程中已成為必備功能之一。上位機監(jiān)控系統(tǒng)的畫面軟件可使用高級語言編寫，也可使用成熟的組態(tài)軟件實現(xiàn)。本文將介紹使用WINCC軟件實現(xiàn)圓盤曲線功能的一種方法，文中的硫化機控制系統(tǒng)采用西門子S7 1500系列PLC，上位機采用西門子工控機，監(jiān)控軟件采用西門子WINCC組態(tài)軟件。上位機與工控機通過以太網(wǎng)連接。

1 WINCC軟件

SIMATIC WinCC(Windows Control Center)--視窗控制中心，它是西門子最經(jīng)典的過程監(jiān)視系統(tǒng)，已成為市場的領導者，乃至業(yè)界遵循的標準。WinCC能為工業(yè)領域提供完備的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）功能，涵蓋單用戶系統(tǒng)直到支持冗余服務器和遠程 Web 服務器解決方案的多用戶系統(tǒng)。SIMATIC WinCC 是公司垂直集成交換信息的基礎，具有良好的開放性和靈活性，它采用了工廠智能，助力用戶實現(xiàn)更大程度的生產(chǎn)過程透明化。雖然WinCC的功能很強大，但它未對硫化機行業(yè)做專門的定制開發(fā)，未提供圓盤曲線的控件，用戶需自己通過WinCC腳本系統(tǒng)開發(fā)相應功能。

2 WinCC 腳本系統(tǒng)

WinCC的腳本系統(tǒng)支持C腳本和VBS腳本。腳本本質上是一段用C或VB編寫的代碼，用以實現(xiàn)一些特定的功能。這里，我們簡單介紹一下C腳本的概念。如圖1所示，為WinCC腳本的分類。

圖1 腳本分類

2.1 函數(shù)和動作

函數(shù)和動作本質上都是一段代碼。如圖1所示，函數(shù)分為嵌入函數(shù)和用戶函數(shù)。嵌入函數(shù)用戶只能使用，不能修改；而用戶函數(shù)則可由用戶根據(jù)實際需要創(chuàng)建和修改，用戶函數(shù)又分為項目函數(shù)、標準函數(shù)和DLL函數(shù)。

動作由用戶自己創(chuàng)建，必要時可以進行口令保護，防止未經(jīng)授權的人對其進行修改和查看。動作要想執(zhí)行，必須至少為其分配一個觸發(fā)器。

動作分為全局動作和局部（本地）動作。在客戶機-服務器項目中，全局動作在項目中所有計算機中都可執(zhí)行；而局部動作則只能在對其進行分配的計算機上執(zhí)行。當創(chuàng)建的是單用戶項目時，全局動作和局部動作之間就沒有太大的差別了。

2.2 腳本的執(zhí)行過程

圖2為腳本的執(zhí)行過程。WinCC腳本的核心是動作。動作通過觸發(fā)器觸發(fā)來實現(xiàn)相應事件或改變畫面中對象的屬性等。函數(shù)則是一段特定功能的代碼，它本身并不能參與到WinCC的動態(tài)響應中去，動作在需要的時候，調用某個函數(shù)來實現(xiàn)既定功能。

圖2 腳本的執(zhí)行過程

一個動作觸發(fā)后，會執(zhí)行其對應的代碼，在該代碼中，可能會調用到其他C代碼編寫的函數(shù)，相當于子程序。

2.3 觸發(fā)器

觸發(fā)器的類型如圖3所示。一個動作可以由定時器觸發(fā)，也可以用變量觸發(fā)。定時器觸發(fā)又可分為循環(huán)觸發(fā)和非循環(huán)觸發(fā)；而變量觸發(fā)則可以選擇在某一變量值發(fā)生變化的時候觸發(fā)動作，也可以選擇采用"循環(huán)監(jiān)視變量值"的方式。

圖3 觸發(fā)器的類型

一個動作可以同時分配若干個觸發(fā)器，任何一個觸發(fā)器有效了，動作就將被執(zhí)行，而且，動作要想被執(zhí)行，必須至少分配一個觸發(fā)器。

3 WinCC圓盤曲線的實現(xiàn)

利用WinCC自帶的WINCC FunctionTrendContr ol控件，可實現(xiàn)直角曲線功能，但不能實現(xiàn)圓盤曲線的顯示。為實現(xiàn)圓盤曲線功能，我們需要做以下工作：

（1）將記錄的數(shù)據(jù)轉換成極坐標形式

將一天24個小時平均分布到圓盤圖中，然后根據(jù)系統(tǒng)時間將當前時刻轉換為極坐標形式。再將PLC讀取的實時數(shù)據(jù)轉換成對應的當前時刻極坐標形式。C腳本如下所示：

（2）將轉換完成的變量記錄到數(shù)據(jù)庫中

用戶歸檔編輯器是WinCC 的一個附加選件，通過它可以周期性的把PLC讀取的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。 在圖形編輯器中，可以通過組態(tài) WinCC 用戶歸檔表格元素來以表格顯示運行系統(tǒng)中用戶歸檔的在線數(shù)據(jù)。可通過用戶歸檔的控制變量實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和寫入，而不需要用戶自己寫腳本，使用起來非常方便。在用戶歸檔編輯器中，可以最多組態(tài) 500 個歸檔和500 個視圖。 每個歸檔最多可創(chuàng)建 500 個域。歸檔中的數(shù)據(jù)記錄的最大數(shù)目，取決于已組態(tài)列的數(shù)目和歸檔中包含的數(shù)據(jù)記錄。列和數(shù)據(jù)記錄的乘積不能大于320 000。對于數(shù)據(jù)存儲量不是很大的需求，WinCC用戶歸檔基本上可以滿足。通過WINCC的歸檔功能，我們可以將轉換完成的極坐標數(shù)據(jù)周期性的保存進數(shù)據(jù)庫中，如圖4所示。

圖4 WINCC歸檔設置

（3）設置WINCC FunctionTrendControl控件屬性，組態(tài)要顯示的曲線，選擇相應曲線連接的數(shù)據(jù)源，曲線顯示的Y軸坐標等，如圖5所示。

圖5 WINCC FunctionTrendControl控件屬性

（4）編寫查詢曲線用的C腳本，具體腳本如下

最終效果如圖6所示。

圖6 圓盤曲線展示

4 結束語

經(jīng)過以上工作，我們就可以在WinCC中實現(xiàn)圓盤曲線功能。該方法操作起來比較簡單，適合剛剛入門的朋友。如果想要實現(xiàn)更多功能，可使用高級語言自己編寫相應功能的COM控件，在此筆者不在贅述。謹以此文拋磚引玉，希望能和大家多多交流。