基于WINCC的轮胎硫化机圆盘曲线的实现
2021-01-05梁帅杨华张树伟赵尊梅丁建华徐敬志陆永高
梁帅，杨华，张树伟，赵尊梅，丁建华，徐敬志，陆永高
(1.青岛海琅特种装备科技有限公司，山东 青岛 266400；2.青岛双星轮胎工业有限公司，山东 青岛 266400)
轮胎硫化生产中有三个关键要素，即温度、压力、时间。这三个要素决定了轮胎硫化的质量。为了掌控轮胎硫化质量及在轮胎售出后做质量追溯，一般轮胎生产厂家都会记录并保存这三要素的相关数据。关于数据的记录方法之前是使用机械式圆盘记录仪、打点记录仪，后来发展到智能无纸记录仪及上位机监控系统。圆盘曲线是指上位机监控系统中的一个功能，圆盘曲线可以在一屏同时显示24 h的温度、压力曲线，可以方便的观察一天中设备停机情况、预热时间、班次产量等信息，在轮胎生产厂家使用过程中已成为必备功能之一。上位机监控系统的画面软件可使用高级语言编写，也可使用成熟的组态软件实现。本文将介绍使用WINCC软件实现圆盘曲线功能的一种方法，文中的硫化机控制系统采用西门子S7 1500系列PLC，上位机采用西门子工控机，监控软件采用西门子WINCC组态软件。上位机与工控机通过以太网连接。
1 WINCC软件
SIMATIC WinCC(Windows Control Center)--视窗控制中心，它是西门子最经典的过程监视系统，已成为市场的领导者，乃至业界遵循的标准。WinCC能为工业领域提供完备的监控与数据采集（SCADA）功能，涵盖单用户系统直到支持冗余服务器和远程 Web 服务器解决方案的多用户系统。SIMATIC WinCC 是公司垂直集成交换信息的基础，具有良好的开放性和灵活性，它采用了工厂智能，助力用户实现更大程度的生产过程透明化。虽然WinCC的功能很强大，但它未对硫化机行业做专门的定制开发，未提供圆盘曲线的控件，用户需自己通过WinCC脚本系统开发相应功能。
2 WinCC 脚本系统
WinCC的脚本系统支持C脚本和VBS脚本。脚本本质上是一段用C或VB编写的代码，用以实现一些特定的功能。这里，我们简单介绍一下C脚本的概念。如图1所示，为WinCC脚本的分类。
图1 脚本分类
2.1 函数和动作
函数和动作本质上都是一段代码。如图1所示，函数分为嵌入函数和用户函数。嵌入函数用户只能使用，不能修改；而用户函数则可由用户根据实际需要创建和修改，用户函数又分为项目函数、标准函数和DLL函数。
动作由用户自己创建，必要时可以进行口令保护，防止未经授权的人对其进行修改和查看。动作要想执行，必须至少为其分配一个触发器。
动作分为全局动作和局部（本地）动作。在客户机-服务器项目中，全局动作在项目中所有计算机中都可执行；而局部动作则只能在对其进行分配的计算机上执行。当创建的是单用户项目时，全局动作和局部动作之间就没有太大的差别了。
2.2 脚本的执行过程
图2为脚本的执行过程。WinCC脚本的核心是动作。动作通过触发器触发来实现相应事件或改变画面中对象的属性等。函数则是一段特定功能的代码，它本身并不能参与到WinCC的动态响应中去，动作在需要的时候，调用某个函数来实现既定功能。
图2 脚本的执行过程
一个动作触发后，会执行其对应的代码，在该代码中，可能会调用到其他C代码编写的函数，相当于子程序。
2.3 触发器
触发器的类型如图3所示。一个动作可以由定时器触发，也可以用变量触发。定时器触发又可分为循环触发和非循环触发；而变量触发则可以选择在某一变量值发生变化的时候触发动作，也可以选择采用"循环监视变量值"的方式。
图3 触发器的类型
一个动作可以同时分配若干个触发器，任何一个触发器有效了，动作就将被执行，而且，动作要想被执行，必须至少分配一个触发器。
3 WinCC圆盘曲线的实现
利用WinCC自带的WINCC FunctionTrendContr ol控件，可实现直角曲线功能，但不能实现圆盘曲线的显示。为实现圆盘曲线功能，我们需要做以下工作：
（1）将记录的数据转换成极坐标形式
将一天24个小时平均分布到圆盘图中，然后根据系统时间将当前时刻转换为极坐标形式。再将PLC读取的实时数据转换成对应的当前时刻极坐标形式。C脚本如下所示：
（2）将转换完成的变量记录到数据库中
用户归档编辑器是WinCC 的一个附加选件，通过它可以周期性的把PLC读取的数据保存到数据库中。 在图形编辑器中，可以通过组态 WinCC 用户归档表格元素来以表格显示运行系统中用户归档的在线数据。可通过用户归档的控制变量实现数据的读取和写入，而不需要用户自己写脚本，使用起来非常方便。在用户归档编辑器中，可以最多组态 500 个归档和500 个视图。 每个归档最多可创建 500 个域。归档中的数据记录的最大数目，取决于已组态列的数目和归档中包含的数据记录。列和数据记录的乘积不能大于320 000。对于数据存储量不是很大的需求，WinCC用户归档基本上可以满足。通过WINCC的归档功能，我们可以将转换完成的极坐标数据周期性的保存进数据库中，如图4所示。
图4 WINCC归档设置
（3）设置WINCC FunctionTrendControl控件属性，组态要显示的曲线，选择相应曲线连接的数据源，曲线显示的Y轴坐标等，如图5所示。
图5 WINCC FunctionTrendControl控件属性
（4）编写查询曲线用的C脚本，具体脚本如下
最终效果如图6所示。
图6 圆盘曲线展示
4 结束语
经过以上工作，我们就可以在WinCC中实现圆盘曲线功能。该方法操作起来比较简单，适合刚刚入门的朋友。如果想要实现更多功能，可使用高级语言自己编写相应功能的COM控件，在此笔者不在赘述。谨以此文抛砖引玉，希望能和大家多多交流。
