WinCC Web Navigator技術(shù)在某礦山設(shè)備遠程控制系統(tǒng)中的應用

張樹茂

(礦冶科技集團有限公司，北京 100160)

隨著科技的進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，越來越多的礦山設(shè)備投入到生產(chǎn)一線，在一定程度上解決了人工作業(yè)人耗大、效率低下等問題。但是傳統(tǒng)的設(shè)備一般都是在現(xiàn)場進行操作，不支持遠程控制，仍需投入一定的人力在現(xiàn)場來監(jiān)測和控制設(shè)備的運行狀態(tài)，以確保其運行的可靠性，目前已不符合未來礦山生產(chǎn)中無人值守的發(fā)展趨勢[1]，因此本文對礦山設(shè)備的遠程控制系統(tǒng)進行了研究。

基于西門子WinCC Web Navigator技術(shù)，用戶只需使用任意終端計算機，通過其內(nèi)置的IE瀏覽器，采用網(wǎng)頁瀏覽的方式即可實時獲取各個傳感器數(shù)據(jù)、監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)以及向現(xiàn)場發(fā)送任務(wù)指令等，實現(xiàn)對遠程設(shè)備的訪問、監(jiān)測和控制[2]，提高現(xiàn)代化礦山的自動化管理水平。

1 控制系統(tǒng)總體框架

控制系統(tǒng)基于PLC和WinCC進行搭建和設(shè)計，主要包括數(shù)據(jù)采集、信息發(fā)布以及遠程控制三大模塊，其軟硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、圖2所示。

1.1 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊基于WinCC組態(tài)控制軟件搭建，采用西門子S7-1200系列PLC作為上位機的核心單元[3]。WinCC采用變量管理器來管理變量，可將項目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及存儲在數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)進行集中處理，通過通訊驅(qū)動程序傳遞給PLC控制系統(tǒng)(圖3)，PLC控制系統(tǒng)響應后，將反饋后的數(shù)據(jù)返回至WinCC管理器中，從而實現(xiàn)了兩者之間的相互通訊[4]。同時對WinCC組態(tài)軟件進行相應配置，提高數(shù)據(jù)傳輸精度，保證設(shè)備穩(wěn)定運行[5-6]。

圖1 控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The software structure of control system

圖2 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖Fig.2 The hardware structure of control system

圖3 WinCC與PLC通訊原理圖Fig.3 The communication schematic between WinCC and PLC

1.2 信息發(fā)布模塊

信息發(fā)布模塊主要采用WinCC Web Navigator組態(tài)服務(wù)器軟件，是整個遠程控制的核心部分，主要功能是控制界面的發(fā)布，存儲監(jiān)測的數(shù)據(jù)，將控制過程界面及數(shù)據(jù)發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)現(xiàn)場服務(wù)器與遠程控制客戶端之間的實時數(shù)據(jù)交互和通訊。服務(wù)器和客戶端之間的通訊主要利用了 WinCC 軟件提供的WinCC Web Navigator Client 和 WinCC Web Navigator Server兩個組件，其中 WinCC Web Navigator Server安裝在服務(wù)器中，WinCC Web Navigator Client 安裝在遠程控制客戶端中。無論是局域網(wǎng)還是廣域網(wǎng)，只要在一個支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中，均可實現(xiàn)客戶端和服務(wù)器之間的實時通訊(圖4)。

圖4 WinCC服務(wù)器與客戶端通訊原理圖Fig.4 The communication schematic between WinCC server and client

1.3 遠程控制模塊

遠程控制模塊主要采用WinCC Web Navigator客戶端軟件，用戶無需安裝繁瑣的WinCC軟件，只需要啟動裝有Active X控件的IE瀏覽器，即可在任何時間和地點，實時監(jiān)測和控制運行在WinCC服務(wù)器上的項目，和正常操作WinCC系統(tǒng)一樣。該方法操作簡便，成本較低，易于維護。

2 控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1 設(shè)計過程畫面

根據(jù)礦山設(shè)備的工藝流程，設(shè)計WinCC過程畫面，主要包括控制主界面、參數(shù)設(shè)定界面、趨勢圖以及報警信息界面等。

2.2 組態(tài)Web Navigator Server工程

在服務(wù)器端，啟動礦山設(shè)備WinCC項目，進行Web站點、IP地址等信息設(shè)置。本例IP地址設(shè)置為192.168.10.20，端口為80。組態(tài)設(shè)置完畢后，檢查并激活Web站點。

2.3 用戶權(quán)限設(shè)置

在WinCC工程項目中，可以設(shè)置不同的用戶權(quán)限。一般管理員權(quán)限，可查看設(shè)備運行時所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，并可發(fā)布控制指令；普通用戶權(quán)限，只可查看部分監(jiān)測數(shù)據(jù)，不能發(fā)布控制指令。具體操作在User Administrator對話框中完成，創(chuàng)建完用戶后，分配其相應的權(quán)限，滿足不同需求用戶的使用。

2.4 發(fā)布過程畫面

通過Web Navigator發(fā)布向?qū)?，選擇遠程發(fā)布畫面的路徑，將全部或者指定的畫面發(fā)布到服務(wù)器的Web站點，最后選中腳本檢查，完成畫面發(fā)布設(shè)置。

2.5 安裝Web Navigator Client

在IE瀏覽器的地址欄里輸入服務(wù)器的IP地址，本例為192.168.10.20，如果是第一次訪問WinCC Web Navigator Server，將會出現(xiàn)WinCC Web Navigator Client下載安裝的對話框，如圖5所示。下載并在本地安裝后，終端計算機會被連接到正在運行的服務(wù)器上，彈出初始界面，按照提示輸入用戶名和密碼，即可實時監(jiān)測運行數(shù)據(jù)并實現(xiàn)遠程控制[7]。

圖5 WinCC Web Navigator Client下載界面Fig.5 Download interface of WinCC Web Navigator Client

3 技術(shù)應用效果

該技術(shù)通過在某礦山裝備現(xiàn)場的實際應用，達到了以下效果：

1)通過合理調(diào)整遠程控制參數(shù)，可以滿足該裝備處理系統(tǒng)連續(xù)生產(chǎn)的要求，避免了人為的不規(guī)范因素，保證了工藝運行過程的穩(wěn)定性，增加了生產(chǎn)的科學性，為安全生產(chǎn)提供了重要保障。

2)當裝備正常運轉(zhuǎn)時，基本不需要人工操作，大幅降低了人工工作強度。

3)裝備運行的各項參數(shù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)可實時傳回遠程上位機，方便操作人員掌握裝備的各項運行狀態(tài)。

4)該技術(shù)能夠充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)資源的合理利用，提高了礦山企業(yè)的整體自控管理水平，降低企業(yè)運行人工成本。

4 結(jié)論

本文主要介紹了WinCC組態(tài)軟件和S7-1200系列PLC在某礦山設(shè)備中的應用，提出了基于WinCC Web Navigator的遠程控制系統(tǒng)的具體設(shè)計思路，用戶只需在客戶端通過IE瀏覽器即可對遠程設(shè)備進行監(jiān)視和控制，實現(xiàn)了控制網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的有機結(jié)合。通過實踐，該遠程控制系統(tǒng)運行平穩(wěn)、易于維護，不僅降低了現(xiàn)場人工成本，而且提高了生產(chǎn)效率，有效地解決了遠程訪問困難的問題，是未來礦山機械設(shè)備朝著自動化、無人化、智能化發(fā)展趨勢的一次成功探索。