加熱反應爐系統設計第1頁/共36頁模塊1工程分析一、教學目標終極目標：能完成MCGS工程的分析。促成目標:完成工程分析定義數據對象二、工作任務完成加熱反應爐的工程分析三、能力訓練（一）系統控制要求：流程:按啟動按鈕后，系統運行；按停止按鈕后，系統停止。兩者信號總相反。第2頁/共36頁送料控制①檢測下液面X1、爐內溫度X3、爐內壓力X4是否都小于給定值（都為“0”）。若是，則開啟排氣閥Y1和進料閥Y2。②當液位上升到上液面X3時，應關閉排氣閥Y1和進料閥Y2。③延時10s，開啟氮氣閥Y3，氮氣進入反應爐，爐內壓力上升。④當壓力上升到給定值時，即X4=1，關斷氮氣閥，送料結束。加熱反應控制①接通加熱爐電源Y5。②當溫度升到給定值時（此時信號X2=1），切斷加熱電源，加熱過程結束。泄放控制①延時10s，打開排氣閥Y1，使爐內壓力降到給定值以下（此時X4=0）。②打開瀉放閥Y4，當爐內溶液降到下液面以下（此時X1=0），關閉瀉放閥Y4和排氣閥Y1。系統恢復到原始狀態，準備進入下一個循環第3頁/共36頁（二）系統構成：

本加熱反應爐監控系統由上位機（MCGS）和下位機S7200CPU224PLC構成，系統構成示意圖如圖

所示。

第4頁/共36頁系統的輸出/輸入變量表第5頁/共36頁MCGS數據對象一覽表

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

（一）理論題1．組建新工程的一般有哪些步驟？2．根據系統控制要求列出輸出/輸入變量表。（二）實踐題1．參考圖2-1完成加熱反應爐監控系統界面設計。2．根據表2-2完成MCGS數據對象定義。第9頁/共36頁模塊2上位機設計

一、教學目標終極目標：能完成組態控制上位機設計促成目標：1、掌握界面及腳本程序設計。

2、掌握組態策略設計

二、工作任務完成加熱反應爐的上位機設計第10頁/共36頁三、能力訓練

（一）MCGS界面制作1個用戶窗口：加熱反應爐控制系統。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、循環策略第11頁/共36頁1．畫面建立建立“加熱反應爐控制系統”工程文件。建立“加熱反應爐控制”用戶窗口。設置“加熱反應爐控制”用戶窗口為啟動窗口，運行時自動加載。2．編輯畫面文字框圖制作圖形繪制構件選取整體畫面第12頁/共36頁（二）定義數據對象（三）動畫連接按鈕的動畫設置SB1、SB2按鈕的動畫連接X1、X2、X3、X4按鈕的設置構件動畫的設置排氣閥、進料閥、氮氣閥、泄放閥關斷或者打開狀態表示。溫度傳感器、壓力傳感器、上下液面傳感器是否達到設定值的動畫變化以及電阻絲的加熱狀態的動畫表示。電熱絲指示燈的動畫設置。反應爐水位變化及管道流動變化動畫設置溫度計和壓力表動畫屬性設置。

第13頁/共36頁（四）控制程序的編寫1．定時器的使用。

循環策略的組態

定時器構件的設定第14頁/共36頁理論知識

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

（一）理論題1．什么是數據后處理？有什么作用？2.數據后處理有幾種方式？說明MCGS組態軟件數據處理流程。（二）實踐題

1．參考圖2-15，完成界面設計，輸入腳本程序，實現模擬運行。

2．參考圖2-28，完成界面設計。第16頁/共36頁模塊3上、下位機連接

教學目標終極目標：掌握MCGS與PLC連接。促成目標：掌握MCGS設備窗口的設置掌握設備工具箱的使用掌握通道連接工作任務完成與PLC的連接掌握MCGS設備窗口的設置第17頁/共36頁能力訓練控制要求當“水罐1”的液位達到9米時，就要把“水泵”關閉，否則就要自動啟動“水泵”。當“水罐2”的液位不足1米時，就要自動關閉“出水閥”，否則自動開啟“出水閥”。當“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“調節閥”，否則自動關閉“調節閥”。2策略組態在“運行策略”中，雙擊“循環策略”進入，雙擊圖標進入“策略屬性設置”，如圖1-29，只需要把“循環時間”設為：200ms，第18頁/共36頁西門子標準PC\PPI電纜通訊DIP開關設置單臺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PLC地址設置PLC地址設置第21頁/共36頁理論知識

數據前處理在實際應用中，經常需要對從設備中采集到的數據或輸出到設備的數據進行處理，以得到實際需要的工程物理量，如從AD通道采集進來的數據一般都為電壓mV值，需要進行量程轉換或查表、計算等處理才能得到所需的工程物理量。MCGS系統對設備采集通道的數據可以進行八種形式的數據處理，包括：多項式計算、倒數計算、開方計算、濾波處理、工程轉換計算、函數調用、標準查表計算、自定義查表計算，各種處理可單獨進行也可組合進行。MCGS的數據前處理與設備是緊密相關的，在MCGS設備窗口下，打開設備構件，設置其數據處理屬性頁即可進行MCGS的數據前處理組態。第22頁/共36頁第23頁/共36頁六、練習（一）理論題1．什么是數據前處理？有什么作用？2.數據后處理有哪幾種方式？說明MCGS設備驅動分類方法。（二）實踐題1．完成PLC中的通訊參數和PLC地址設置。2．完成MCGSPPI通訊組態。3．參考圖2-41、圖2-43，分別完成通道屬性和通道連接設置。第24頁/共36頁模塊4下位機設計

教學目標終極目標：能完成下位機S7_200設計促成目標：能完成下位機S7_200程序設計掌握S7_200PLC擴展模塊的連接方法工作任務完成下位機S7_200設計，掌握模擬量處理方法第25頁/共36頁三、能力訓練

本系統下位機程序設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，此模塊內爐溫傳感器、壓力傳感器和水位均以模擬信號輸入方法設計。

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，存儲容量大，編程方便，輸出端可直接驅動2A的繼電器或接觸器的線圈，抗干擾能力強。S7-200系列小型PLC(MicroPLC)可應用于各種自動化系統。緊湊的結構。低廉的成本12．b~功能強大的指令集使得S7—200PLC成為各種小型控制任務理想的解決方案。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的所有功能進行編程。該軟件在WindOW8平臺上運行。基本操作與omce等標準WindOWS軟件相類似，簡單、易學。其基本功能是協助用戶完成應用軟件任務。例如創建用戶程序、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置PLC的工作方式、參數和運行監控。第29頁/共36頁練習

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

教學目標終極目標：掌握MCGS安全機制促成目標：掌握操作權限設置掌握系統權限管理設置，完成用戶權限管理、登錄用戶、退出登錄、修改密碼系統、運行權限等設定掌握工程加密設計工作任務完成加熱反應爐安全機制設定第31頁/共36頁能力訓練

1、定義用戶和用戶組2、系統權限管理3、操作權限管理4、運行時進行權限管理5、保護工程文件第32頁/共36頁理論知識

MCGS為什么要有安全機制？如何進行控制的？工業過程控制中，應該盡量避免由于現場人為的誤操作所引發的故障或事故，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生，MCGS組態軟件提供了一套完善的安全機制，嚴格限制各類操作的權限，使不具備操作資格的人員無法進行操作，從而避免了現場操作的任意性和無序狀態，防止因誤操作干擾系統的正常運行，甚至導致系統癱瘓，造成不必要的損失。MCGS組態軟件的安全管理機制和WindowsNT類似，引入用戶組和用戶的概念來進行權限的控制。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．如何建立安全機制？MCGS建立安全機制的要點是：嚴格規定操作權限，不同類別的操作由不同權限的人員負責，只有獲得相應操作權限的人員，才能進行某些功能的操作。例如：負責人才能進行用戶和用戶組管理；只有負責人才能進行“打開工程”、“退出系統”的操作；只有負責人才能進行關鍵設備的控制；普通操作人員只能進行基本菜單和按鈕的操作。第34頁/共36頁練習

（一）理論題1．S7-200系列的PLC的編程軟