摘 要：本文概要地介紹了組態(tài)軟件WinCC，并通過(guò)對(duì)中厚板軋機(jī)過(guò)程設(shè)定計(jì)算的描述詳細(xì)地介紹了Globe Script使用方法，展現(xiàn)了Global Script的強(qiáng)大后臺(tái)功能。

關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件；WinCC；Global Script；過(guò)程機(jī)

1. WINCC監(jiān)控軟件

　　1.1 WinCC的外部結(jié)構(gòu)

　　WINCC4.02版本也是德國(guó)SIEMENS公司系列軟件之一，它不但具有較強(qiáng)大的組態(tài)監(jiān)控功能，而且具有靈活方便的后臺(tái)運(yùn)算功能以及自成一體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

　　1） Tag Management 用于管理內(nèi)部標(biāo)簽和外部標(biāo)簽，內(nèi)部標(biāo)簽作為工程的內(nèi)部變量，外部標(biāo)簽是上位機(jī)和下位機(jī)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的過(guò)程變量;

　　2） 在Editor工具中主要有下面幾種開(kāi)發(fā)環(huán)境：

　?。?） Graphics Designer用于設(shè)計(jì)監(jiān)控界面圖;

　　（2） Alarm Logging 用來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的記錄;

　?。?） Tag Logging 用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽值的實(shí)時(shí)記錄與歸檔以及實(shí)時(shí)監(jiān)視的趨勢(shì)曲線;

　?。?） User Archive 用于用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理工作;

　　（5） Global Script用于加入用戶(hù)程序，通過(guò)各種觸發(fā)方式來(lái)完成過(guò)程運(yùn)算及控制。

　　1.2 Global Script功能與組成

　　由于組態(tài)軟件的圖形編輯、報(bào)警及趨勢(shì)等功能都是大同小異，本文不做詳細(xì)介紹，而后臺(tái)腳本卻有較大的差別。Global Script即全局腳本，擁有全局變量的特點(diǎn)，即為整個(gè)程序中隨時(shí)隨處可以調(diào)用的全局函數(shù)。Global Script基于類(lèi)C語(yǔ)言，除了具備C語(yǔ)言的內(nèi)核外，Siemens還開(kāi)發(fā)了針對(duì)WinCC的各種函數(shù)庫(kù)。由以下四部分組成。

　　1.Project Functions

　　稱(chēng)為項(xiàng)目函數(shù)，由用戶(hù)根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建，可以是主過(guò)程或主函數(shù)，也可以是子過(guò)程或子函數(shù)。創(chuàng)建函數(shù)或過(guò)程時(shí)，需要加頭文件“apdefap.h”。

　　2.Standard Functions

　　稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，是Siemens公司自開(kāi)發(fā)函數(shù)，提供了對(duì)報(bào)警、圖形、標(biāo)簽記錄、WINCC、WINDOWS、用戶(hù)歸檔數(shù)據(jù)庫(kù)等操作的函數(shù)。供所有程序調(diào)用，用戶(hù)也可以在此處開(kāi)發(fā)常用函數(shù)，也可改變現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。

　　3.Internal Functions

　　稱(chēng)為內(nèi)部函數(shù)，在c_bib函數(shù)庫(kù)中羅列了源于C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的函數(shù)，同時(shí)給出了操作標(biāo)簽的讀出和寫(xiě)入、圖形對(duì)象屬性及視窗控制中心等函數(shù)。供所有程序調(diào)用，但不能創(chuàng)建和改變內(nèi)部函數(shù)。

　　4.Actions

　　稱(chēng)為動(dòng)作，是創(chuàng)建執(zhí)行程序的腳本，可以調(diào)用項(xiàng)目函數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)中的任何函數(shù)。它有兩種觸發(fā)方式：一種是時(shí)間觸發(fā)，分為定時(shí)觸發(fā)和周期觸發(fā)。定時(shí)觸發(fā)是根據(jù)需要在某一特定的時(shí)刻觸發(fā)程序運(yùn)行;周期觸發(fā)是在某一定長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)周期性地觸發(fā)程序運(yùn)行。另一種是標(biāo)簽觸發(fā)，當(dāng)被設(shè)定為觸發(fā)標(biāo)簽的標(biāo)簽值有變化時(shí)觸發(fā)程序。一般情況下盡可能選擇標(biāo)簽觸發(fā)，以減輕CPU的負(fù)擔(dān)。

2. 中厚板軋機(jī)過(guò)程機(jī)的任務(wù)

　　依據(jù)原料、產(chǎn)品的要求以及實(shí)際的軋制工藝、設(shè)備條件，制定合理的壓下規(guī)程，在軋制設(shè)備允許的條件下，實(shí)現(xiàn)制定的溫度制度和變形制度，保證軋制產(chǎn)品的外形尺寸和內(nèi)部的冶金質(zhì)量，這是軋制工藝規(guī)程計(jì)算的基本任務(wù)。所以軋制工藝規(guī)程計(jì)算是軋制過(guò)程得以順利進(jìn)行的前提條件。

　　2.1軋制工藝規(guī)程計(jì)算的基本組成：

　?。?）預(yù)計(jì)算;（2）再計(jì)算;（3）后計(jì)算。

　?。?） 軋制規(guī)程預(yù)計(jì)算就是根據(jù)原始數(shù)據(jù)運(yùn)用數(shù)學(xué)模型及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確定各道次的實(shí)際壓下量、空載輥縫、軋制力和溫度等參數(shù)，預(yù)計(jì)算的準(zhǔn)確與否是實(shí)現(xiàn)精確的在線控制的關(guān)鍵。預(yù)計(jì)算是在軋鋼之前完成。

　?。?） 軋制工藝規(guī)程再計(jì)算是根據(jù)預(yù)計(jì)算的計(jì)算結(jié)果和粗軋的實(shí)際測(cè)量結(jié)果，考慮到預(yù)設(shè)定和實(shí)測(cè)的偏差，對(duì)隨后的各道次參數(shù)進(jìn)行修正計(jì)算。其結(jié)果可進(jìn)一步依據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)軋制參數(shù)進(jìn)行修正，提高設(shè)定計(jì)算的精度。再計(jì)算是在軋制過(guò)程中進(jìn)行，所以也稱(chēng)動(dòng)態(tài)計(jì)算。

　?。?） 軋制工藝規(guī)程后計(jì)算也稱(chēng)為軋制工藝參數(shù)的自適應(yīng)計(jì)算，就是在一塊鋼軋制完以后，記錄其所有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，利用相應(yīng)的自適應(yīng)算法來(lái)提高數(shù)學(xué)模型計(jì)算精度，提高下塊鋼輥縫值設(shè)定精度的過(guò)程。

3. 程序的嵌入與觸發(fā)

　　3.1程序的嵌入

　　在Project Functions中按程序自下而上的方式，先把每個(gè)獨(dú)立的最小輩份的子過(guò)程嵌入并通過(guò)編譯，接著是比它高一級(jí)的子過(guò)程或函數(shù)的嵌入及編譯，直到主過(guò)程的嵌入并進(jìn)行全程編譯。如果在編譯過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，在程序下方自動(dòng)彈出編譯信息，提示程序員具體出錯(cuò)位置及錯(cuò)誤內(nèi)容。

　　3.2過(guò)程或函數(shù)之間數(shù)據(jù)的傳遞

　　在C語(yǔ)言的程序中，常以全局變量及參數(shù)的形式進(jìn)行過(guò)程及函數(shù)之間的數(shù)據(jù)傳遞。在WinCC的Global Script中的全局變量就是標(biāo)簽。其中間數(shù)據(jù)傳遞有兩種方式：（1）Tag方式;（2）結(jié)構(gòu)變量方式。

　?。?） Tag方式　是把中間變量通過(guò)內(nèi)部函數(shù)中的SetTag函數(shù)存儲(chǔ)在內(nèi)部標(biāo)簽中，每次需要使用中間變量時(shí)，要通過(guò)GetTag函數(shù)把標(biāo)簽中數(shù)據(jù)取出來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

　?。?） 結(jié)構(gòu)變量方式　是在頭文件（apdefap.h）中把中間變量全部定義成結(jié)構(gòu)變量，并以參數(shù)傳遞的方式傳遞中間數(shù)據(jù)。

　　3.3程序的觸發(fā)

　　3.3.1預(yù)計(jì)算的觸發(fā)

　　在原始數(shù)據(jù)輸入后并得到現(xiàn)場(chǎng)工人的確認(rèn)時(shí)觸發(fā)預(yù)計(jì)算，可以通過(guò)確認(rèn)按鈕直接觸發(fā)預(yù)計(jì)算，即在確認(rèn)按鈕的Events中的Mouse Action事件中直接調(diào)用預(yù)計(jì)算的主程序;也可以設(shè)定一個(gè)特別的二進(jìn)制外部觸發(fā)標(biāo)簽，由PLC將標(biāo)簽值置為1，而需要在Global Script中的Actions中添加調(diào)用程序，并將那個(gè)二進(jìn)制標(biāo)簽設(shè)為觸發(fā)標(biāo)簽，在程序調(diào)用結(jié)束后，將觸發(fā)標(biāo)簽值置為0。

　　3.3.2再計(jì)算的觸發(fā)

　　再計(jì)算發(fā)生在軋制過(guò)程中，所以要經(jīng)常觸發(fā)，而用時(shí)間觸發(fā)方式不能達(dá)到理想，一定要采用標(biāo)簽觸發(fā)。軋制過(guò)程中道次變化最具代表性，所以采用道次標(biāo)簽作為觸發(fā)標(biāo)簽。標(biāo)簽值的變化是每軋完一個(gè)道次加1，連同實(shí)測(cè)的道次溫度值、道次軋制力值一起由PLC送到WinCC的外部標(biāo)簽中。被觸發(fā)的再計(jì)算程序，首先用GetTag函數(shù)取來(lái)當(dāng)前道次溫度值及軋制力值，并根據(jù)預(yù)計(jì)算結(jié)果用SetTag修正下一道次的壓下量的標(biāo)簽值。

　　3.3.3后計(jì)算的觸發(fā)

　　后計(jì)算發(fā)生在一塊鋼軋制完成之后，為了確切地得到這個(gè)消息，在操作臺(tái)上設(shè)了一個(gè)規(guī)程復(fù)位按鈕。在后計(jì)算的Actions程序中將規(guī)程復(fù)位標(biāo)簽設(shè)為觸發(fā)標(biāo)簽，當(dāng)規(guī)程復(fù)位按鈕被按下，PLC將與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽值置為1時(shí)觸發(fā)程序，程序運(yùn)行結(jié)束后將標(biāo)簽值置為0。

4. 程序調(diào)試

　　4.1離線調(diào)試方法

　　離線狀態(tài)下，即PLC與上位機(jī)沒(méi)有通訊關(guān)系情況下，外部標(biāo)簽不能使用，所以在離線調(diào)試時(shí)不能使用外部標(biāo)簽，可以先將其定義成內(nèi)部標(biāo)簽。程序可以設(shè)置成周期觸發(fā)，也可由內(nèi)部標(biāo)簽通過(guò)I/O控件修改標(biāo)簽值觸發(fā)。預(yù)計(jì)算程序可以進(jìn)行離線調(diào)試，再計(jì)算和后計(jì)算可先用內(nèi)部標(biāo)簽進(jìn)行離線模擬計(jì)算過(guò)程調(diào)試，再進(jìn)行在線精確調(diào)試。

　　4.2程序運(yùn)行過(guò)程監(jiān)視

　　即使程序全程編譯通過(guò)，也不能算大功告成，要使程序按計(jì)劃運(yùn)行，還要進(jìn)行仔細(xì)調(diào)試。WINCC提供了程序調(diào)試窗口。打開(kāi)Graphics Designer，在右側(cè)的對(duì)象工具箱中點(diǎn)擊Application Window，在圖中拉出適當(dāng)大小，系統(tǒng)自動(dòng)彈出選擇對(duì)話(huà)框，選擇Global Script按ok，再選擇GSC Diagnostics按ok。運(yùn)行過(guò)程如圖1所示，停止運(yùn)行時(shí)還可對(duì)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和打印。

5.結(jié)束語(yǔ)

　　隨著工業(yè)控制及自動(dòng)化的不斷發(fā)展，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)已成為控制過(guò)程必不可少的成份，組態(tài)軟件的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，WinCC不但具有強(qiáng)大的組態(tài)、報(bào)警、趨勢(shì)曲線等功能，還具有強(qiáng)大的全局腳本后臺(tái)功能。本文根據(jù)某中厚板過(guò)程機(jī)的實(shí)際應(yīng)用闡明了WinCC的Global Script的具體使用方法及調(diào)試手段，突出了WinCC組態(tài)軟件的后臺(tái)開(kāi)發(fā)能力及其在工業(yè)過(guò)程控制中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

　　1. WinCC4.0 Graphic Designer + Global Scripts Manual

　　2. WinCC4.0 Control Center