WinCC Web Navigator技术在某矿山设备远程控制系统中的应用

张树茂

(矿冶科技集团有限公司，北京 100160)

随着科技的进步和工业生产的迅速发展，越来越多的矿山设备投入到生产一线，在一定程度上解决了人工作业人耗大、效率低下等问题。但是传统的设备一般都是在现场进行操作，不支持远程控制，仍需投入一定的人力在现场来监测和控制设备的运行状态，以确保其运行的可靠性，目前已不符合未来矿山生产中无人值守的发展趋势[1]，因此本文对矿山设备的远程控制系统进行了研究。

基于西门子WinCC Web Navigator技术，用户只需使用任意终端计算机，通过其内置的IE浏览器，采用网页浏览的方式即可实时获取各个传感器数据、监测设备的运行状态以及向现场发送任务指令等，实现对远程设备的访问、监测和控制[2]，提高现代化矿山的自动化管理水平。

1 控制系统总体框架

控制系统基于PLC和WinCC进行搭建和设计，主要包括数据采集、信息发布以及远程控制三大模块，其软硬件结构示意图如图1、图2所示。

1.1 数据采集模块

数据采集模块基于WinCC组态控制软件搭建，采用西门子S7-1200系列PLC作为上位机的核心单元[3]。WinCC采用变量管理器来管理变量，可将项目产生的数据以及存储在数据库中的历史数据进行集中处理，通过通讯驱动程序传递给PLC控制系统(图3)，PLC控制系统响应后，将反馈后的数据返回至WinCC管理器中，从而实现了两者之间的相互通讯[4]。同时对WinCC组态软件进行相应配置，提高数据传输精度，保证设备稳定运行[5-6]。

图1 控制系统软件结构图Fig.1 The software structure of control system

图2 控制系统硬件结构图Fig.2 The hardware structure of control system

图3 WinCC与PLC通讯原理图Fig.3 The communication schematic between WinCC and PLC

1.2 信息发布模块

信息发布模块主要采用WinCC Web Navigator组态服务器软件，是整个远程控制的核心部分，主要功能是控制界面的发布，存储监测的数据，将控制过程界面及数据发布至网络，实现现场服务器与远程控制客户端之间的实时数据交互和通讯。服务器和客户端之间的通讯主要利用了 WinCC 软件提供的WinCC Web Navigator Client 和 WinCC Web Navigator Server两个组件，其中 WinCC Web Navigator Server安装在服务器中，WinCC Web Navigator Client 安装在远程控制客户端中。无论是局域网还是广域网，只要在一个支持TCP/IP协议的网络中，均可实现客户端和服务器之间的实时通讯(图4)。

图4 WinCC服务器与客户端通讯原理图Fig.4 The communication schematic between WinCC server and client

1.3 远程控制模块

远程控制模块主要采用WinCC Web Navigator客户端软件，用户无需安装繁琐的WinCC软件，只需要启动装有Active X控件的IE浏览器，即可在任何时间和地点，实时监测和控制运行在WinCC服务器上的项目，和正常操作WinCC系统一样。该方法操作简便，成本较低，易于维护。

2 控制系统的实现

2.1 设计过程画面

根据矿山设备的工艺流程，设计WinCC过程画面，主要包括控制主界面、参数设定界面、趋势图以及报警信息界面等。

2.2 组态Web Navigator Server工程

在服务器端，启动矿山设备WinCC项目，进行Web站点、IP地址等信息设置。本例IP地址设置为192.168.10.20，端口为80。组态设置完毕后，检查并激活Web站点。

2.3 用户权限设置

在WinCC工程项目中，可以设置不同的用户权限。一般管理员权限，可查看设备运行时所有的监测数据信息，并可发布控制指令；普通用户权限，只可查看部分监测数据，不能发布控制指令。具体操作在User Administrator对话框中完成，创建完用户后，分配其相应的权限，满足不同需求用户的使用。

2.4 发布过程画面

通过Web Navigator发布向导，选择远程发布画面的路径，将全部或者指定的画面发布到服务器的Web站点，最后选中脚本检查，完成画面发布设置。

2.5 安装Web Navigator Client

在IE浏览器的地址栏里输入服务器的IP地址，本例为192.168.10.20，如果是第一次访问WinCC Web Navigator Server，将会出现WinCC Web Navigator Client下载安装的对话框，如图5所示。下载并在本地安装后，终端计算机会被连接到正在运行的服务器上，弹出初始界面，按照提示输入用户名和密码，即可实时监测运行数据并实现远程控制[7]。

图5 WinCC Web Navigator Client下载界面Fig.5 Download interface of WinCC Web Navigator Client

3 技术应用效果

该技术通过在某矿山装备现场的实际应用，达到了以下效果：

1)通过合理调整远程控制参数，可以满足该装备处理系统连续生产的要求，避免了人为的不规范因素，保证了工艺运行过程的稳定性，增加了生产的科学性，为安全生产提供了重要保障。

2)当装备正常运转时，基本不需要人工操作，大幅降低了人工工作强度。

3)装备运行的各项参数和监控数据可实时传回远程上位机，方便操作人员掌握装备的各项运行状态。

4)该技术能够充分利用现有的网络资源，实现资源的合理利用，提高了矿山企业的整体自控管理水平，降低企业运行人工成本。

4 结论

本文主要介绍了WinCC组态软件和S7-1200系列PLC在某矿山设备中的应用，提出了基于WinCC Web Navigator的远程控制系统的具体设计思路，用户只需在客户端通过IE浏览器即可对远程设备进行监视和控制，实现了控制网络与互联网的有机结合。通过实践，该远程控制系统运行平稳、易于维护，不仅降低了现场人工成本，而且提高了生产效率，有效地解决了远程访问困难的问题，是未来矿山机械设备朝着自动化、无人化、智能化发展趋势的一次成功探索。