加热反应炉系统设计

加热反应炉系统设计第1页/共36页模块1工程分析一、教学目标终极目标：能完成MCGS工程的分析。促成目标:完成工程分析定义数据对象二、工作任务完成加热反应炉的工程分析三、能力训练（一）系统控制要求：流程:按启动按钮后，系统运行；按停止按钮后，系统停止。两者信号总相反。第2页/共36页送料控制①检测下液面X1、炉内温度X3、炉内压力X4是否都小于给定值（都为“0”）。若是，则开启排气阀Y1和进料阀Y2。②当液位上升到上液面X3时，应关闭排气阀Y1和进料阀Y2。③延时10s，开启氮气阀Y3，氮气进入反应炉，炉内压力上升。④当压力上升到给定值时，即X4=1，关断氮气阀，送料结束。加热反应控制①接通加热炉电源Y5。②当温度升到给定值时（此时信号X2=1），切断加热电源，加热过程结束。泄放控制①延时10s，打开排气阀Y1，使炉内压力降到给定值以下（此时X4=0）。②打开泻放阀Y4，当炉内溶液降到下液面以下（此时X1=0），关闭泻放阀Y4和排气阀Y1。系统恢复到原始状态，准备进入下一个循环第3页/共36页（二）系统构成：

本加热反应炉监控系统由上位机（MCGS）和下位机S7200CPU224PLC构成，系统构成示意图如图

所示。

第4页/共36页系统的输出/输入变量表第5页/共36页MCGS数据对象一览表

第6页/共36页脚本程序

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=$Date时间=$Time把“标注”改为：封面动画日期时间。第7页/共36页封面窗口第8页/共36页练习

（一）理论题1．组建新工程的一般有哪些步骤？2．根据系统控制要求列出输出/输入变量表。（二）实践题1．参考图2-1完成加热反应炉监控系统界面设计。2．根据表2-2完成MCGS数据对象定义。第9页/共36页模块2上位机设计

一、教学目标终极目标：能完成组态控制上位机设计促成目标：1、掌握界面及脚本程序设计。

2、掌握组态策略设计

二、工作任务完成加热反应炉的上位机设计第10页/共36页三、能力训练

（一）MCGS界面制作1个用户窗口：加热反应炉控制系统。主要包括：加热炉、加热电阻丝、四个阀、两个液位传感器、压力传感器、温度传感器、温度计、压力表、加热指示灯、流动管件、六个控制按钮。3个策略：启动策略、退出策略、循环策略第11页/共36页1．画面建立建立“加热反应炉控制系统”工程文件。建立“加热反应炉控制”用户窗口。设置“加热反应炉控制”用户窗口为启动窗口，运行时自动加载。2．编辑画面文字框图制作图形绘制构件选取整体画面第12页/共36页（二）定义数据对象（三）动画连接按钮的动画设置SB1、SB2按钮的动画连接X1、X2、X3、X4按钮的设置构件动画的设置排气阀、进料阀、氮气阀、泄放阀关断或者打开状态表示。温度传感器、压力传感器、上下液面传感器是否达到设定值的动画变化以及电阻丝的加热状态的动画表示。电热丝指示灯的动画设置。反应炉水位变化及管道流动变化动画设置温度计和压力表动画属性设置。

第13页/共36页（四）控制程序的编写1．定时器的使用。

循环策略的组态

定时器构件的设定第14页/共36页理论知识

数据后处理MCGS中的数据后处理，其本质上是对历史数据库的处理，MCGS的存盘历史数据库是原始数据的基本集合，MCGS数据后处理就是对这些原始数据的数据操作（修改、删除、添加、查询等数据库操作），数据后处理的目的是要从这些原始数据中提炼出对用户真正有用的数据和信息并以数据报表的形式展示出来。对采集的工程物理量存盘后，需要对数据库进行操作和对存盘的数据进行各种统计，以根据需要作出各种形式的报表。第15页/共36页练习

（一）理论题1．什么是数据后处理？有什么作用？2.数据后处理有几种方式？说明MCGS组态软件数据处理流程。（二）实践题

1．参考图2-15，完成界面设计，输入脚本程序，实现模拟运行。

2．参考图2-28，完成界面设计。第16页/共36页模块3上、下位机连接

教学目标终极目标：掌握MCGS与PLC连接。促成目标：掌握MCGS设备窗口的设置掌握设备工具箱的使用掌握通道连接工作任务完成与PLC的连接掌握MCGS设备窗口的设置第17页/共36页能力训练控制要求当“水罐1”的液位达到9米时，就要把“水泵”关闭，否则就要自动启动“水泵”。当“水罐2”的液位不足1米时，就要自动关闭“出水阀”，否则自动开启“出水阀”。当“水罐1”的液位大于1米，同时“水罐2”的液位小于6米就要自动开启“调节阀”，否则自动关闭“调节阀”。2策略组态在“运行策略”中，双击“循环策略”进入，双击图标进入“策略属性设置”，如图1-29，只需要把“循环时间”设为：200ms，第18页/共36页西门子标准PC\PPI电缆通讯DIP开关设置单台PLC与MCGS的PC/PPI电缆连接

第19页/共36页多台PLC与MCGS的PC/PPI电缆连接第20页/共36页PLC地址设置PLC地址设置第21页/共36页理论知识

数据前处理在实际应用中，经常需要对从设备中采集到的数据或输出到设备的数据进行处理，以得到实际需要的工程物理量，如从AD通道采集进来的数据一般都为电压mV值，需要进行量程转换或查表、计算等处理才能得到所需的工程物理量。MCGS系统对设备采集通道的数据可以进行八种形式的数据处理，包括：多项式计算、倒数计算、开方计算、滤波处理、工程转换计算、函数调用、标准查表计算、自定义查表计算，各种处理可单独进行也可组合进行。MCGS的数据前处理与设备是紧密相关的，在MCGS设备窗口下，打开设备构件，设置其数据处理属性页即可进行MCGS的数据前处理组态。第22页/共36页第23页/共36页六、练习（一）理论题1．什么是数据前处理？有什么作用？2.数据后处理有哪几种方式？说明MCGS设备驱动分类方法。（二）实践题1．完成PLC中的通讯参数和PLC地址设置。2．完成MCGSPPI通讯组态。3．参考图2-41、图2-43，分别完成通道属性和通道连接设置。第24页/共36页模块4下位机设计

教学目标终极目标：能完成下位机S7_200设计促成目标：能完成下位机S7_200程序设计掌握S7_200PLC扩展模块的连接方法工作任务完成下位机S7_200设计，掌握模拟量处理方法第25页/共36页三、能力训练

本系统下位机程序设计能完成手动控制及读入模拟输入量。为考虑知识的全面性，此模块内炉温传感器、压力传感器和水位均以模拟信号输入方法设计。

6ES7

PLC模块排列

PLC模块排列第26页/共36页第27页/共36页理论知识

S7—200可编程控制器S7—200可编程控制器是德国西门子公司研制的一种新型可编程控制器。它工作可靠，功能强，存储容量大，编程方便，输出端可直接驱动2A的继电器或接触器的线圈，抗干扰能力强。S7-200系列小型PLC(MicroPLC)可应用于各种自动化系统。紧凑的结构。低廉的成本12．b~功能强大的指令集使得S7—200PLC成为各种小型控制任务理想的解决方案。第28页/共36页S7-200系列的PLC的编程软件STEP7-Micro／WIN32是S7-200系列的PLC的编程软件．可以对S7—200的所有功能进行编程。该软件在WindOW8平台上运行。基本操作与omce等标准WindOWS软件相类似，简单、易学。其基本功能是协助用户完成应用软件任务。例如创建用户程序、修改和编辑过程中编辑器具有简单语法检查功能。还可以直接用软件设置PLC的工作方式、参数和运行监控。第29页/共36页练习

（一）理论题1．S7-200系列的PLC的编程软件是什么？S7-200CPU控制程序的基本构成元素有哪些2.MCGS支持哪些系列的PLC？试说出三种。（二）实践题1．参考图2-57、图2-58和图2-59，完成PLC编程。2．STEP7-Micro/WIN32的个人计算机和PLC之间建立通讯，将程序下载至该PLC。3．参考图图2-56系统自动控制流程，修改组态控制程序（控制内容可分配到MCGS和S7-200）。第30页/共36页模块5安全机制

教学目标终极目标：掌握MCGS安全机制促成目标：掌握操作权限设置掌握系统权限管理设置，完成用户权限管理、登录用户、退出登录、修改密码系统、运行权限等设定掌握工程加密设计工作任务完成加热反应炉安全机制设定第31页/共36页能力训练

1、定义用户和用户组2、系统权限管理3、操作权限管理4、运行时进行权限管理5、保护工程文件第32页/共36页理论知识

MCGS为什么要有安全机制？如何进行控制的？工业过程控制中，应该尽量避免由于现场人为的误操作所引发的故障或事故，而某些误操作所带来的后果有可能是致命性的。为了防止这类事故的发生，MCGS组态软件提供了一套完善的安全机制，严格限制各类操作的权限，使不具备操作资格的人员无法进行操作，从而避免了现场操作的任意性和无序状态，防止因误操作干扰系统的正常运行，甚至导致系统瘫痪，造成不必要的损失。MCGS组态软件的安全管理机制和WindowsNT类似，引入用户组和用户的概念来进行权限的控制。在MCGS中可以：定义无限多个用户组、每个用户组中可以包含无限多个用户同一个用户可以隶属于多个用户组。第33页/共36页2．如何建立安全机制？MCGS建立安全机制的要点是：严格规定操作权限，不同类别的操作由不同权限的人员负责，只有获得相应操作权限的人员，才能进行某些功能的操作。例如：负责人才能进行用户和用户组管理；只有负责人才能进行“打开工程”、“退出系统”的操作；只有负责人才能进行关键设备的控制；普通操作人员只能进行基本菜单和按钮的操作。第34页/共36页练习

（一）理论题1．S7-200系列的PLC的编程软