1、引言 改革開發(fā)以來，我國工業(yè)企業(yè)日新月異，規(guī)模日益壯大，先進設(shè)備廣泛應(yīng)用，工藝科技含量越來越高。在生產(chǎn)中，自動化技術(shù)已經(jīng)普及到各個領(lǐng)域、各個車間，這充分說明我國民族工業(yè)的逐漸強大。但是相比之下，在許多企業(yè)的污水處理中自動化程度不高，采用的軟硬件落后，甚至有的控制點還依賴于人工操作，無形中制約了企業(yè)技術(shù)先進化的發(fā)展。為此我們結(jié)合某一個排污量大（平均流量80T/H）、污水成分復(fù)雜（包括面漆水、電泳水、車身濃脫脂水等）、控制設(shè)備多（需要600多控制點）的汽車制造廠在污水處理改造項目中，采用20世紀(jì)90年代國際上先進的工控組態(tài)軟件WinCC，開發(fā)了相應(yīng)的污水處理的控制程序。在一年多時間的實際運行中，各項工藝指標(biāo)都達到了預(yù)期的效果，用戶十分滿意，從而告別了長期污水排放不達標(biāo)的被動局面。 2、WinCC軟件的簡介 工控組態(tài)軟件WinCC是一個集成的人機界面（HMI）系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，它是西門子公司在過程自動化領(lǐng)域中的先進技術(shù)和微軟公司強大軟件功能的產(chǎn)物，WinCC是視窗控制中心（Windows Control Center）的簡稱。它包括圖形設(shè)計器、報警記錄、標(biāo) 記記錄、報告設(shè)計器、全局腳本、控制中心、用戶管理等功能，使其具有高性能的過程耦合、快速的畫面更新、以及可靠的數(shù)據(jù)管理[1～2>。 3、系統(tǒng)構(gòu)成 對于一個普通的水處理項目就其工程量而言是巨大的，尤其是一些大型項目，所以開發(fā)控制程序、調(diào)試的時間不能不成為必須考慮的因素。但是出于可靠性的考慮，將控制系統(tǒng)的功能分離是必須的，即：下位機執(zhí)行保護、控制和數(shù)據(jù)的采集，脫離上位機也能獨立對系統(tǒng)進行控制，上位機執(zhí)行顯示、操作、報警、儲存等。那么帶來的問題是上下位機的通訊又成為費時費力的工作。 WinCC能和所有主要廠商的PLC進行通訊，如：AB、GE、Omron等。如果與西門子的PLC系列及STEP 7軟件合用，將大幅降低工程時間，因為STEP 7中定義的變量可以在WinCC中直接使用。 由于工業(yè)污水的水質(zhì)成分復(fù)雜，有害物含量高，所以處理工藝的復(fù)雜（包括調(diào)節(jié)、初沉、混凝氣浮、化學(xué)沉淀、生化處理等），要求控制的部件多，相互關(guān)聯(lián)的控制回路也比較多。其工藝流程簡圖如圖1所示。 系統(tǒng)上位機采用工業(yè)用計算機，配置為PⅢ800、256M內(nèi)存、40G硬盤、21顯示器，運行中文Windows 2000操作系統(tǒng)，組態(tài)軟件為WinCC5.0SP2中文版，通過CP5611通訊卡（MPI/PROFIBUS）與下位機通訊；下位機采用S7-300系列中的CPU318-2DP，共21塊I/O卡。由于整個處理工藝的占地面積比較大，控制回路多，為了避免鋪設(shè)大量的控制線路，所以采用西門子的ET200模塊將一部分I/O放置在距離中心控制室較遠而控制點又比較集中的地方，利用西門子的PROFIBUS－DP通訊協(xié)議形成遠程I/O。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。 4、 WinCC的組態(tài)實現(xiàn) 4.1 主控界面的組態(tài) 本系統(tǒng)的設(shè)備比較多，要將所有的設(shè)備都顯示在一張畫面里是不可能的，所以將設(shè)備按照處理工藝的功能步驟分級在多張畫面內(nèi)，分為電泳線、前處理線、生化線、加藥線等，之間的切換使用按鈕的鼠標(biāo)動作來實現(xiàn)。這對于用WinCC現(xiàn)成的鼠標(biāo)動作來實現(xiàn)是很簡單的，但是不是要在每張圖上都使用相同數(shù)量且位置排列順序一致的按鈕呢？（出于對操作的一致性考慮，不能讓操作人員在不同的圖上，不同的位置找想要操作的按鈕）這個問題的解決我們使用WinCC的腳本編程，在按鈕動作中調(diào)用它的內(nèi)部函數(shù)來實現(xiàn)。首先，組態(tài)一幅背景畫面，其中包括要顯示的靜態(tài)文本、OLE（例如，時鐘）、所有的圖形切換按鈕及推出關(guān)機按鈕。第二，在背景畫面中插入智能對象（Smart Object）中的畫面窗口（Picture Window）,并且使其的尺寸與其分級畫面相同。第三，在相應(yīng)的切換按鈕的屬性->事件->鼠標(biāo)動作中編寫如下C語言腳本代碼： #include\"apdefap.h\" void OnClick（char ＊lpsz PictureName, char ＊lpsz ObjectName,char ＊lpsz PropertyName） ｛ SetPictureName（\"背景畫面\", \"畫面窗口\", \"電泳處理線\"）; ｝ //\"背景畫面\"即為始終顯示地靜態(tài)背景的屬性名，\"畫面窗口\"即為在背景畫//面中插入地畫面窗口（Picture Window）屬性名，\"電泳處理　　線\"即為分級畫面//的名稱 這樣就能方便快捷地切換畫面。 還有一個必須始終顯示的是報警記錄，用畫面顏色閃爍來提示操作者有故障發(fā)生，可以用同樣的C語言腳本（當(dāng)然不是加在鼠標(biāo)動作中）在背景畫面的底部留下一條類似Windows狀態(tài)欄的報警欄，當(dāng)出現(xiàn)故障報警的時候在報警欄顯示最近一條報警記錄，操作人員可以利用按鈕切換到主報警記錄畫面了解故障的完全信息。 4.2 單個部件的組態(tài) 對于調(diào)節(jié)池，反應(yīng)池等可以用矩形來表示，以圖形的填充高度來示意其液位的高度。這里要注意的是一些數(shù)值地轉(zhuǎn)化，由于一些儀表例如E+H的超聲波液位計，是以4～20毫安的電流信號進入PLC，對于表的參數(shù)設(shè)定好以后4毫安就對應(yīng)相應(yīng)池子的液位最低點，而20毫安對應(yīng)于池子的液位最高點。所以在顯示數(shù)字高度的時候要將PLC相對4、20毫安的數(shù)值轉(zhuǎn)化為實際池子的高度范圍例如，0.5～5.5米。但是對于圖形填充的時候是按照百分?jǐn)?shù)來表 示的所以還要將PLC數(shù)值轉(zhuǎn)化為0～100%的度量范圍。 攪拌機的組態(tài)可以使用C腳本使其產(chǎn)生動畫，在其運行時產(chǎn)生視覺上的旋轉(zhuǎn)。實際上攪拌機的圖形是用兩個部分橢圓組成的，在橢圓的屬性->幾何->半徑中加入代碼如下： #include \"apdefap.h\" long _main（char＊ lpszPictureName, char＊ lpszObjectName, char＊ lpszPropertyName） ｛ static int x="25",y,z;//x為半徑的初始值為25，y為切換變量，z為攪拌機運行狀態(tài)變量 z=GetTagBit（\"202攪拌機運行\(zhòng)"）; //取得PLC攪拌機的運行狀態(tài) if（z!=0） ｛ switch（y） ｛ case 0: x=x-4; if（x<=0） y=1; break; default : x=x+4; if（x>=25） y=0; break; ｝ ｝ return x; ｝ 4.3語音報警的組態(tài) 在工業(yè)現(xiàn)場安全是極其重要的，無論從那個角度講我們應(yīng)該利用一切手段減少故障的發(fā)生。在故障已經(jīng)發(fā)生的時候，應(yīng)該在第一時間以多種方式通知操作人員有故障發(fā)生?，F(xiàn)代微處理計算機的處理速度可以完全勝任對于圖形，語音地同時處理。所以我們可以利用計算機的聲卡和音箱在有故障發(fā)生的時候產(chǎn)生語言報警，但是問題是WinCC本身并不能產(chǎn)生語音的功能，而且其內(nèi)部的上千個函數(shù)也沒有提供處理聲音的函數(shù)。解決這個問題的方法歸功于微軟開發(fā)的WinCC與操作系統(tǒng)地完美結(jié)合，因為在WinCC中可以直接調(diào)用Windows的API函數(shù)。實現(xiàn)的具體C腳本代碼如下： long _main（char＊ lpszPictureName, char＊ lpszObjectName, char＊ lpszPropertyName） ｛ #pragma code（\"Winmm.dll\"） void WINAPI PlaySoundA（char ＊pszSound,char ＊hmode,DWORD dwflay）; #pragma code（） if（GetTagBit（\"112排泥備泵故障\"）） PlaySoundA（\"d:\\\\\\\\winnt\\\\\\\\media\\\\\\\\Mircosoft Sound.wav\",NULL,8）; return 1020; ｝ 還有一個值得主意的問題是此段代碼的加入點，通過反復(fù)多次的實踐得出結(jié)論，即這個點必須加在始終顯示于屏幕上的任何圖形元素的屬性中，這樣才能達到語言報警的預(yù)期效果。 5、小結(jié) WinCC采用了當(dāng)今流行的面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，很類似流行的Visual Basic語言。對象的屬性可以進行設(shè)定或編程以實現(xiàn)對該對象的動畫及事件的觸發(fā)，內(nèi)嵌的MS C語言減少了開發(fā)者的學(xué)習(xí)時間，并增加了其靈活性。如果對于Windows的SDK編程熟悉的話，WinCC中調(diào)用Windows系統(tǒng)的API函數(shù)完全可以實現(xiàn)象VB、VC等高級語言所能實現(xiàn)的功能。但在開發(fā)時間和易用性、穩(wěn)定性上要優(yōu)于以上兩種語言，因為它是針對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)計開發(fā)的。