加熱反應(yīng)爐系統(tǒng)設(shè)計

加熱反應(yīng)爐系統(tǒng)設(shè)計第1頁/共36頁模塊1工程分析一、教學(xué)目標(biāo)終極目標(biāo)：能完成MCGS工程的分析。促成目標(biāo):完成工程分析定義數(shù)據(jù)對象二、工作任務(wù)完成加熱反應(yīng)爐的工程分析三、能力訓(xùn)練（一）系統(tǒng)控制要求：流程:按啟動按鈕后，系統(tǒng)運(yùn)行；按停止按鈕后，系統(tǒng)停止。兩者信號總相反。第2頁/共36頁送料控制①檢測下液面X1、爐內(nèi)溫度X3、爐內(nèi)壓力X4是否都小于給定值（都為“0”）。若是，則開啟排氣閥Y1和進(jìn)料閥Y2。②當(dāng)液位上升到上液面X3時，應(yīng)關(guān)閉排氣閥Y1和進(jìn)料閥Y2。③延時10s，開啟氮?dú)忾yY3，氮?dú)膺M(jìn)入反應(yīng)爐，爐內(nèi)壓力上升。④當(dāng)壓力上升到給定值時，即X4=1，關(guān)斷氮?dú)忾y，送料結(jié)束。加熱反應(yīng)控制①接通加熱爐電源Y5。②當(dāng)溫度升到給定值時（此時信號X2=1），切斷加熱電源，加熱過程結(jié)束。泄放控制①延時10s，打開排氣閥Y1，使?fàn)t內(nèi)壓力降到給定值以下（此時X4=0）。②打開瀉放閥Y4，當(dāng)爐內(nèi)溶液降到下液面以下（此時X1=0），關(guān)閉瀉放閥Y4和排氣閥Y1。系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)，準(zhǔn)備進(jìn)入下一個循環(huán)第3頁/共36頁（二）系統(tǒng)構(gòu)成：

本加熱反應(yīng)爐監(jiān)控系統(tǒng)由上位機(jī)（MCGS）和下位機(jī)S7200CPU224PLC構(gòu)成，系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如圖

所示。

第4頁/共36頁系統(tǒng)的輸出/輸入變量表第5頁/共36頁MCGS數(shù)據(jù)對象一覽表

第6頁/共36頁腳本程序

角度=角度+3.14/180*2IF角度>=3.14THEN

角度=-3.14ELSE

角度=角度+3.14/180*2ENDIF日期=$Date時間=$Time把“標(biāo)注”改為：封面動畫日期時間。第7頁/共36頁封面窗口第8頁/共36頁練習(xí)

（一）理論題1．組建新工程的一般有哪些步驟？2．根據(jù)系統(tǒng)控制要求列出輸出/輸入變量表。（二）實(shí)踐題1．參考圖2-1完成加熱反應(yīng)爐監(jiān)控系統(tǒng)界面設(shè)計。2．根據(jù)表2-2完成MCGS數(shù)據(jù)對象定義。第9頁/共36頁模塊2上位機(jī)設(shè)計

一、教學(xué)目標(biāo)終極目標(biāo)：能完成組態(tài)控制上位機(jī)設(shè)計促成目標(biāo)：1、掌握界面及腳本程序設(shè)計。

2、掌握組態(tài)策略設(shè)計

二、工作任務(wù)完成加熱反應(yīng)爐的上位機(jī)設(shè)計第10頁/共36頁三、能力訓(xùn)練

（一）MCGS界面制作1個用戶窗口：加熱反應(yīng)爐控制系統(tǒng)。主要包括：加熱爐、加熱電阻絲、四個閥、兩個液位傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、溫度計、壓力表、加熱指示燈、流動管件、六個控制按鈕。3個策略：啟動策略、退出策略、循環(huán)策略第11頁/共36頁1．畫面建立建立“加熱反應(yīng)爐控制系統(tǒng)”工程文件。建立“加熱反應(yīng)爐控制”用戶窗口。設(shè)置“加熱反應(yīng)爐控制”用戶窗口為啟動窗口，運(yùn)行時自動加載。2．編輯畫面文字框圖制作圖形繪制構(gòu)件選取整體畫面第12頁/共36頁（二）定義數(shù)據(jù)對象（三）動畫連接按鈕的動畫設(shè)置SB1、SB2按鈕的動畫連接X1、X2、X3、X4按鈕的設(shè)置構(gòu)件動畫的設(shè)置排氣閥、進(jìn)料閥、氮?dú)忾y、泄放閥關(guān)斷或者打開狀態(tài)表示。溫度傳感器、壓力傳感器、上下液面?zhèn)鞲衅魇欠襁_(dá)到設(shè)定值的動畫變化以及電阻絲的加熱狀態(tài)的動畫表示。電熱絲指示燈的動畫設(shè)置。反應(yīng)爐水位變化及管道流動變化動畫設(shè)置溫度計和壓力表動畫屬性設(shè)置。

第13頁/共36頁（四）控制程序的編寫1．定時器的使用。

循環(huán)策略的組態(tài)

定時器構(gòu)件的設(shè)定第14頁/共36頁理論知識

數(shù)據(jù)后處理MCGS中的數(shù)據(jù)后處理，其本質(zhì)上是對歷史數(shù)據(jù)庫的處理，MCGS的存盤歷史數(shù)據(jù)庫是原始數(shù)據(jù)的基本集合，MCGS數(shù)據(jù)后處理就是對這些原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)操作（修改、刪除、添加、查詢等數(shù)據(jù)庫操作），數(shù)據(jù)后處理的目的是要從這些原始數(shù)據(jù)中提煉出對用戶真正有用的數(shù)據(jù)和信息并以數(shù)據(jù)報表的形式展示出來。對采集的工程物理量存盤后，需要對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作和對存盤的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種統(tǒng)計，以根據(jù)需要作出各種形式的報表。第15頁/共36頁練習(xí)

（一）理論題1．什么是數(shù)據(jù)后處理？有什么作用？2.數(shù)據(jù)后處理有幾種方式？說明MCGS組態(tài)軟件數(shù)據(jù)處理流程。（二）實(shí)踐題

1．參考圖2-15，完成界面設(shè)計，輸入腳本程序，實(shí)現(xiàn)模擬運(yùn)行。

2．參考圖2-28，完成界面設(shè)計。第16頁/共36頁模塊3上、下位機(jī)連接

教學(xué)目標(biāo)終極目標(biāo)：掌握MCGS與PLC連接。促成目標(biāo)：掌握MCGS設(shè)備窗口的設(shè)置掌握設(shè)備工具箱的使用掌握通道連接工作任務(wù)完成與PLC的連接掌握MCGS設(shè)備窗口的設(shè)置第17頁/共36頁能力訓(xùn)練控制要求當(dāng)“水罐1”的液位達(dá)到9米時，就要把“水泵”關(guān)閉，否則就要自動啟動“水泵”。當(dāng)“水罐2”的液位不足1米時，就要自動關(guān)閉“出水閥”，否則自動開啟“出水閥”。當(dāng)“水罐1”的液位大于1米，同時“水罐2”的液位小于6米就要自動開啟“調(diào)節(jié)閥”，否則自動關(guān)閉“調(diào)節(jié)閥”。2策略組態(tài)在“運(yùn)行策略”中，雙擊“循環(huán)策略”進(jìn)入，雙擊圖標(biāo)進(jìn)入“策略屬性設(shè)置”，如圖1-29，只需要把“循環(huán)時間”設(shè)為：200ms，第18頁/共36頁西門子標(biāo)準(zhǔn)PC\PPI電纜通訊DIP開關(guān)設(shè)置單臺PLC與MCGS的PC/PPI電纜連接

第19頁/共36頁多臺PLC與MCGS的PC/PPI電纜連接第20頁/共36頁P(yáng)LC地址設(shè)置PLC地址設(shè)置第21頁/共36頁理論知識

數(shù)據(jù)前處理在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要對從設(shè)備中采集到的數(shù)據(jù)或輸出到設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以得到實(shí)際需要的工程物理量，如從AD通道采集進(jìn)來的數(shù)據(jù)一般都為電壓mV值，需要進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換或查表、計算等處理才能得到所需的工程物理量。MCGS系統(tǒng)對設(shè)備采集通道的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行八種形式的數(shù)據(jù)處理，包括：多項(xiàng)式計算、倒數(shù)計算、開方計算、濾波處理、工程轉(zhuǎn)換計算、函數(shù)調(diào)用、標(biāo)準(zhǔn)查表計算、自定義查表計算，各種處理可單獨(dú)進(jìn)行也可組合進(jìn)行。MCGS的數(shù)據(jù)前處理與設(shè)備是緊密相關(guān)的，在MCGS設(shè)備窗口下，打開設(shè)備構(gòu)件，設(shè)置其數(shù)據(jù)處理屬性頁即可進(jìn)行MCGS的數(shù)據(jù)前處理組態(tài)。第22頁/共36頁第23頁/共36頁六、練習(xí)（一）理論題1．什么是數(shù)據(jù)前處理？有什么作用？2.數(shù)據(jù)后處理有哪幾種方式？說明MCGS設(shè)備驅(qū)動分類方法。（二）實(shí)踐題1．完成PLC中的通訊參數(shù)和PLC地址設(shè)置。2．完成MCGSPPI通訊組態(tài)。3．參考圖2-41、圖2-43，分別完成通道屬性和通道連接設(shè)置。第24頁/共36頁模塊4下位機(jī)設(shè)計

教學(xué)目標(biāo)終極目標(biāo)：能完成下位機(jī)S7_200設(shè)計促成目標(biāo)：能完成下位機(jī)S7_200程序設(shè)計掌握S7_200PLC擴(kuò)展模塊的連接方法工作任務(wù)完成下位機(jī)S7_200設(shè)計，掌握模擬量處理方法第25頁/共36頁三、能力訓(xùn)練

本系統(tǒng)下位機(jī)程序設(shè)計能完成手動控制及讀入模擬輸入量。為考慮知識的全面性，此模塊內(nèi)爐溫傳感器、壓力傳感器和水位均以模擬信號輸入方法設(shè)計。

6ES7

PLC模塊排列

PLC模塊排列第26頁/共36頁第27頁/共36頁理論知識

S7—200可編程控制器S7—200可編程控制器是德國西門子公司研制的一種新型可編程控制器。它工作可靠，功能強(qiáng)，存儲容量大，編程方便，輸出端可直接驅(qū)動2A的繼電器或接觸器的線圈，抗干擾能力強(qiáng)。S7-200系列小型PLC(MicroPLC)可應(yīng)用于各種自動化系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu)。低廉的成本12．b~功能強(qiáng)大的指令集使得S7—200PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。第28頁/共36頁S7-200系列的PLC的編程軟件STEP7-Micro／WIN32是S7-200系列的PLC的編程軟件．可以對S7—200的所有功能進(jìn)行編程。該軟件在WindOW8平臺上運(yùn)行?；静僮髋comce等標(biāo)準(zhǔn)WindOWS軟件相類似，簡單、易學(xué)。其基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件任務(wù)。例如創(chuàng)建用戶程序、修改和編輯過程中編輯器具有簡單語法檢查功能。還可以直接用軟件設(shè)置PLC的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控。第29頁/共36頁練習(xí)

（一）理論題1．S7-200系列的PLC的編程軟件是什么？S7-200CPU控制程序的基本構(gòu)成元素有哪些2.MCGS支持哪些系列的PLC？試說出三種。（二）實(shí)踐題1．參考圖2-57、圖2-58和圖2-59，完成PLC編程。2．STEP7-Micro/WIN32的個人計算機(jī)和PLC之間建立通訊，將程序下載至該P(yáng)LC。3．參考圖圖2-56系統(tǒng)自動控制流程，修改組態(tài)控制程序（控制內(nèi)容可分配到MCGS和S7-200）。第30頁/共36頁模塊5安全機(jī)制

教學(xué)目標(biāo)終極目標(biāo)：掌握MCGS安全機(jī)制促成目標(biāo)：掌握操作權(quán)限設(shè)置掌握系統(tǒng)權(quán)限管理設(shè)置，完成用戶權(quán)限管理、登錄用戶、退出登錄、修改密碼系統(tǒng)、運(yùn)行權(quán)限等設(shè)定掌握工程加密設(shè)計工作任務(wù)完成加熱反應(yīng)爐安全機(jī)制設(shè)定第31頁/共36頁能力訓(xùn)練

1、定義用戶和用戶組2、系統(tǒng)權(quán)限管理3、操作權(quán)限管理4、運(yùn)行時進(jìn)行權(quán)限管理5、保護(hù)工程文件第32頁/共36頁理論知識

MCGS為什么要有安全機(jī)制？如何進(jìn)行控制的？工業(yè)過程控制中，應(yīng)該盡量避免由于現(xiàn)場人為的誤操作所引發(fā)的故障或事故，而某些誤操作所帶來的后果有可能是致命性的。為了防止這類事故的發(fā)生，MCGS組態(tài)軟件提供了一套完善的安全機(jī)制，嚴(yán)格限制各類操作的權(quán)限，使不具備操作資格的人員無法進(jìn)行操作，從而避免了現(xiàn)場操作的任意性和無序狀態(tài)，防止因誤操作干擾系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，造成不必要的損失。MCGS組態(tài)軟件的安全管理機(jī)制和WindowsNT類似，引入用戶組和用戶的概念來進(jìn)行權(quán)限的控制。在MCGS中可以：定義無限多個用戶組、每個用戶組中可以包含無限多個用戶同一個用戶可以隸屬于多個用戶組。第33頁/共36頁2．如何建立安全機(jī)制？MCGS建立安全機(jī)制的要點(diǎn)是：嚴(yán)格規(guī)定操作權(quán)限，不同類別的操作由不同權(quán)限的人員負(fù)責(zé)，只有獲得相應(yīng)操作權(quán)限的人員，才能進(jìn)行某些功能的操作。例如：負(fù)責(zé)人才能進(jìn)行用戶和用戶組管理；只有負(fù)責(zé)人才能進(jìn)行“打開工程”、“退出系統(tǒng)”的操作；只有負(fù)責(zé)人才能進(jìn)行關(guān)鍵設(shè)備的控制；普通操作人員只能進(jìn)行基本菜單和按鈕的操作。第34頁/共36頁練習(xí)

（一）理論題1．S7-200系列的PLC的編程軟