锦纶化纤螺杆监控系统的改造上位机监控
随着淮安市经济的迅速腾飞和淮安锦纶化纤公司的快速发展，该公司人力成本越来越高，安全生产问题也得到更多的关注，急需一套完善的工厂生产自动化监控系统来适应公司发展需求。SIMATIC WinCC由于自身的诸多优点而成为实现工业自动化的理想工具。本设计基于西门子监控组态软件WinCC设计的锦纶化纤螺杆监控系统的改造—上位机监控，简单介绍了组态软件WinCC和PROFIBUS现场总线。本次设计利用WinCC组态螺杆机生产的监控界面，利用C脚本对生产过程动态画面进行编译，然后使用变量模拟器对监控系统进行仿真调试，基本可以完成螺杆机生产模块的监控和相应的控制，最终达到此次设计的控制要求。
关键词 锦纶化纤,螺杆机,WinCC
目 录
1 绪论 1
1．1 课题研究的背景和意义 1
1．2 课题研究的思路 2
2 内容与原理介绍 3
2．1 本系统主要研究内容 3
2．2 组态软件概述及功能介绍 3
2．3 WinCC简介 3
2．4 PROFIBUS现场总线 4
3 工艺介绍 4
3．1 上位机监控总框图 4
3．2 螺杆机生产工艺 5
3．3 循环加热釜生产工艺 5
4 上位机软件设计 6
4．1 WinCC项目的建立 6
4. 2 组态变量 7
4. 3 创建监控画面 11
4. 4 报警信息设计 22
5 系统运行和调试 24
5．1 用户登录 24
5．2 用户指南 24
5．3 启动变量模拟器 24
5．4 运 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
行调试 25
5．5 报警记录和计算器 29
5．6 退出系统 30
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
附录1 C语言程序 34
附录2 WinCC监控画面 38
1 绪论
锦纶切片即锦纶生产过程中因其熔体强度低，使用切粒的方法所得到的片状产品。锦纶的商品名称是聚酰胺纤维，又被称为尼龙（Nylon），是由脂肪族聚酰胺中的基本元件酰胺键—[NHCO]—连接而成。根据不同的二元胺和二元酸碳原子，或者根据缩聚或开环的单元结构所含的碳原子数目，可获得不同种类的锦纶产品，区别在于其后面的数字，如锦纶6、锦纶66等。
结晶型聚合物拉条造粒非常困难，只能通过风冷切粒或者水下热切的方法，这样生产出来的片状粒子被称为切片。一般制造这种切片的原料为锦纶，生产出来产品被称为锦纶切片。如锦纶6切片，也称尼龙6切片。锦纶6切片的熔点在210℃到220℃之间，分解温度约为300℃。锦纶6切片不仅绝缘性能突出，而且耐酸、耐腐蚀。锦纶纤维在合成纤维中耐磨性能最为优越。目前在国内市场上，用途最广泛的锦纶切片主要有以下几种类型：尼龙复合材料、工程塑料级切片、拉膜机切片和纤维级切片。淮安市锦纶化纤公司使用的是纤维级切片，主要用于纺工业丝，做轮胎帘线、降落伞、安全带、渔网丝、绝缘材料等。[8]
生产过程简介：锦纶切片进入螺杆机，经螺杆机铸带切片，并进行废料回收利用，等干燥后用加热循环装置对其进行二次加热，加热完成的物料经过萃取干燥后送入纺丝机，加入纺丝油剂进行纺丝牵伸卷绕。
随着工业生产技术的不断发展，对生产过程监视和控制的信息需求量也随之显著增加，西门子的工业组态软件WinCC可以对工业自动化生产过程进行可视化监视和控制。它提供了丰富完善的图形显示、报表生成以及消息归档等功能模块，能适用于绝大多数工业生产。另外，WinCC还具有过程耦合度高、画面更新速度快和数据可靠等优点，这使得WinCC得到越来越多的生产厂家的认可。
1．1 课题研究的背景和意义
本课题来源于淮安锦纶化纤有限公司。淮安锦纶化纤公司属于大型的生产加工型的公司，该公司有很多先进设备，自动化生产程度较高，但是在设备运行监控方面存在不足，如果有一套能够检测设备运行时各项环境参数、功能齐全、报警及时的系统，必然能够节省更多的劳力需求，大大减少安全事故等的发生。不仅如此，完善的螺杆监控系统还能够提高设备的自动化控制程度，达到纺丝的精准控制，实现提质、节能、节人的改造目标。
公司目前采用的常规仪表分散在多个控制柜，监控不便，而且没有数据记录和报警系统，给生产和安全带来很多不便。考虑到该公司目前生产监控方面存在的不足，本课题将结合西门子组态软件WinCC，研究一套基于WinCC组态的螺杆机监控系统。基于WINCC组态的螺杆监控系统在成本、稳定性、可靠性以及可扩展性方面都拥有不可比拟的优势，它为操控者提供了图文并茂、形象直观的操作环境，不仅能对工厂生产状况进行实时监控，而且使工作效率得到了大幅提高。对于更好地提高公司生产质量和工人生产安全具有重大的意义。
1．2 课题研究的思路
本课题是研究一种基于WINCC组态软件的螺杆监控系统，主要设备有：物料储藏设备、称重装置、螺杆机、循环加热装置和纺丝机组。在系统设计上，采用当前流行的面向对象的技术、MVC的设计模式和WinCC平台脚本编程技术，将整个系统分为用户界面层、中间层和数据层三大部分，以提高系统的可扩展性、灵活性和易维护性。其总体框图如图1-1所示。
图1-1 基于WINCC组态的螺杆监控系统结构框图
2 内容与原理介绍
2．1 本系统主要研究内容
锦纶化纤螺杆监控系统的改造—上位机监控系统，采用PROFIBUS总线连接Ⅰ号机组、Ⅱ号机组和Ⅲ号机组，每个机组主要包含锦纶切片余料监测、进料称重、螺杆机加工、二次加热和纺丝五个模块。整个生产过程通过MPI连接工控机采用WinCC组态软件实现监控，可以实现用户管理、生产状况动态模拟、温度PID控制以及压力监测等功能。
2．2 组态软件概述及功能介绍
数据采集监控系统SCADA的软件平台工具称为组态软件，是一个重要的工业应用软件。实时数据库是SCADA系统的核心技术。目前市面上的组态软件主要有iFix、WinCC、力控等。这些组态软件都有其自身的特点，但在某些地方有共同点，如都能运行于当前主流的Windows平台，都使用类似资源管理器的窗口结构。并可实现以下功能：对工业控制系统中的各种资源进行配置和编辑；提供多种数据驱动程序；处理数据报警及系统报警；使用脚本语言提供二次开发的功能；各类报表的生成和打印输出；历史数据存储并支持历史数据的查询等。[4]
2．3 WinCC简介
SIMATIC WinCC虽然在HMI/SCADA软件市场中出现的较晚，但是发展得很快，成为第三个在世界范围内被广泛应用的SCADA系统。但是在欧洲市场，它无可争议地成为第一。19世纪末是WinCC发展最迅速的时光，1996年WinCC被美国Control Engnieering杂志评为最佳HMI软件，标志着WinCC这颗世界工控组态软件市场的新星正式崛起，并且一发不可阻挡，如今已经成功占据30%的全球市场。
图4-1 创建WinCC项目
2号机组进料阀
I0.3
加热炉启动
Q4.3
中间罐压力阀
PIW288
1 绪论 1
1．1 课题研究的背景和意义 1
1．2 课题研究的思路 2
2 内容与原理介绍 3
2．1 本系统主要研究内容 3
2．2 组态软件概述及功能介绍 3
2．3 WinCC简介 3
2．4 PROFIBUS现场总线 4
3 工艺介绍 4
3．1 上位机监控总框图 4
3．2 螺杆机生产工艺 5
3．3 循环加热釜生产工艺 5
4 上位机软件设计 6
4．1 WinCC项目的建立 6
4. 2 组态变量 7
4. 3 创建监控画面 11
4. 4 报警信息设计 22
5 系统运行和调试 24
5．1 用户登录 24
5．2 用户指南 24
5．3 启动变量模拟器 24
5．4 运 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
行调试 25
5．5 报警记录和计算器 29
5．6 退出系统 30
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
附录1 C语言程序 34
附录2 WinCC监控画面 38
1 绪论
锦纶切片即锦纶生产过程中因其熔体强度低，使用切粒的方法所得到的片状产品。锦纶的商品名称是聚酰胺纤维，又被称为尼龙（Nylon），是由脂肪族聚酰胺中的基本元件酰胺键—[NHCO]—连接而成。根据不同的二元胺和二元酸碳原子，或者根据缩聚或开环的单元结构所含的碳原子数目，可获得不同种类的锦纶产品，区别在于其后面的数字，如锦纶6、锦纶66等。
结晶型聚合物拉条造粒非常困难，只能通过风冷切粒或者水下热切的方法，这样生产出来的片状粒子被称为切片。一般制造这种切片的原料为锦纶，生产出来产品被称为锦纶切片。如锦纶6切片，也称尼龙6切片。锦纶6切片的熔点在210℃到220℃之间，分解温度约为300℃。锦纶6切片不仅绝缘性能突出，而且耐酸、耐腐蚀。锦纶纤维在合成纤维中耐磨性能最为优越。目前在国内市场上，用途最广泛的锦纶切片主要有以下几种类型：尼龙复合材料、工程塑料级切片、拉膜机切片和纤维级切片。淮安市锦纶化纤公司使用的是纤维级切片，主要用于纺工业丝，做轮胎帘线、降落伞、安全带、渔网丝、绝缘材料等。[8]
生产过程简介：锦纶切片进入螺杆机，经螺杆机铸带切片，并进行废料回收利用，等干燥后用加热循环装置对其进行二次加热，加热完成的物料经过萃取干燥后送入纺丝机，加入纺丝油剂进行纺丝牵伸卷绕。
随着工业生产技术的不断发展，对生产过程监视和控制的信息需求量也随之显著增加，西门子的工业组态软件WinCC可以对工业自动化生产过程进行可视化监视和控制。它提供了丰富完善的图形显示、报表生成以及消息归档等功能模块，能适用于绝大多数工业生产。另外，WinCC还具有过程耦合度高、画面更新速度快和数据可靠等优点，这使得WinCC得到越来越多的生产厂家的认可。
1．1 课题研究的背景和意义
本课题来源于淮安锦纶化纤有限公司。淮安锦纶化纤公司属于大型的生产加工型的公司，该公司有很多先进设备，自动化生产程度较高，但是在设备运行监控方面存在不足，如果有一套能够检测设备运行时各项环境参数、功能齐全、报警及时的系统，必然能够节省更多的劳力需求，大大减少安全事故等的发生。不仅如此，完善的螺杆监控系统还能够提高设备的自动化控制程度，达到纺丝的精准控制，实现提质、节能、节人的改造目标。
公司目前采用的常规仪表分散在多个控制柜，监控不便，而且没有数据记录和报警系统，给生产和安全带来很多不便。考虑到该公司目前生产监控方面存在的不足，本课题将结合西门子组态软件WinCC，研究一套基于WinCC组态的螺杆机监控系统。基于WINCC组态的螺杆监控系统在成本、稳定性、可靠性以及可扩展性方面都拥有不可比拟的优势，它为操控者提供了图文并茂、形象直观的操作环境，不仅能对工厂生产状况进行实时监控，而且使工作效率得到了大幅提高。对于更好地提高公司生产质量和工人生产安全具有重大的意义。
1．2 课题研究的思路
本课题是研究一种基于WINCC组态软件的螺杆监控系统，主要设备有：物料储藏设备、称重装置、螺杆机、循环加热装置和纺丝机组。在系统设计上，采用当前流行的面向对象的技术、MVC的设计模式和WinCC平台脚本编程技术，将整个系统分为用户界面层、中间层和数据层三大部分，以提高系统的可扩展性、灵活性和易维护性。其总体框图如图1-1所示。
图1-1 基于WINCC组态的螺杆监控系统结构框图
2 内容与原理介绍
2．1 本系统主要研究内容
锦纶化纤螺杆监控系统的改造—上位机监控系统，采用PROFIBUS总线连接Ⅰ号机组、Ⅱ号机组和Ⅲ号机组，每个机组主要包含锦纶切片余料监测、进料称重、螺杆机加工、二次加热和纺丝五个模块。整个生产过程通过MPI连接工控机采用WinCC组态软件实现监控，可以实现用户管理、生产状况动态模拟、温度PID控制以及压力监测等功能。
2．2 组态软件概述及功能介绍
数据采集监控系统SCADA的软件平台工具称为组态软件，是一个重要的工业应用软件。实时数据库是SCADA系统的核心技术。目前市面上的组态软件主要有iFix、WinCC、力控等。这些组态软件都有其自身的特点，但在某些地方有共同点，如都能运行于当前主流的Windows平台，都使用类似资源管理器的窗口结构。并可实现以下功能：对工业控制系统中的各种资源进行配置和编辑；提供多种数据驱动程序；处理数据报警及系统报警；使用脚本语言提供二次开发的功能；各类报表的生成和打印输出；历史数据存储并支持历史数据的查询等。[4]
2．3 WinCC简介
SIMATIC WinCC虽然在HMI/SCADA软件市场中出现的较晚，但是发展得很快，成为第三个在世界范围内被广泛应用的SCADA系统。但是在欧洲市场，它无可争议地成为第一。19世纪末是WinCC发展最迅速的时光，1996年WinCC被美国Control Engnieering杂志评为最佳HMI软件，标志着WinCC这颗世界工控组态软件市场的新星正式崛起，并且一发不可阻挡，如今已经成功占据30%的全球市场。
图4-1 创建WinCC项目
2号机组进料阀
I0.3
加热炉启动
Q4.3
中间罐压力阀
PIW288
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