《集散控制系统组态及应用》全套教学课件

《集散控制系统组态及应用》项目1DCS常识（课件1）项目1电动机正反转项目案例（课件2）项目2反应罐液位控制项目3机械手监控项目博途和组态王项目4真空钎焊炉监控项目4模拟闭环PID监控项目全套可编辑PPT课件

绪论1、学习的意义：集散控制系统广泛应用和所学专业决定2、课程特点：专业综合课，软与硬件结合，理论与实践结合3、学习方法：理论联系实践，淡化理论和概念，重在理解应用，勤于钻研与实操练习；共享成果，有效获取信息，参考案例，局部完善。重在硬件外特性，软件组态开发。4、基本要求：构筑系统软、硬件体系结构，理解概念、系统工作机制，了解硬件、软件工程应用方法。基于项目教学法完成项目设计、开发、调试运行（实施）及应用。科远智慧：广东诺华自动化科技有限公司:/1.1项目基本情况项目主要学习内容：

DCS基本概念、功能、硬件及软件体系结构；DCS系统的安装方法与规范；

实验实训平台安装及接线。围绕工作页学习，视为作业下一页返回1.1DCS的概念和基本功能1、概念：集散控制系统(DistributedControlSystem，简称DCS)是以多台微处理器为基础，对生产过程实行集中监视、集中操作、集中管理和分散控制的一种全新的分布式计算机控制系统。下一页返回1.1DCS的概念和基本功能2.组成：DCS基于计算机的分布式控制系统。由硬件和软件两部分组成。硬件主要包括：计算机、PLC等；软件主要包括组态及其应用软件。下一页返回自动控制系统回顾：1、框图/计算机控制下一页返回给定值被控变量干扰f控制器变送器执行器被控对象+e实测值－(3)工厂集中控制级它可根据上级下达的任务和本厂情况，制定生产计划、安排本厂工作、进行人员调配及各车间的协调，并及时向上级报告。(4)企业管理级制定长期发展现划、生产销计划，发命令至各工厂，并接受反馈信息，实现全企业的总调度。

（2)车间监督级(SCC级)它根据厂级计算机下达的命令和通过装置控制级获得的生产过程数据，进行最优化控制。

(1)装置控制级(DDC级)对生产过程进行直接控制，使所控制的生产过程在最优工作状况下工作。集散控制系统

（ＤＣＳ）协调各控制站的工作达到过程的动态最优化人机接口装置，完成操作、显示和监视任务集散控制系统是分布式结构系统。完成过程的现场控制任务实现了地理上和功能上分散的控制，将各个分散的信息集中起来，进行集中的监视和操作。采集非控制过程信息3.人机监控界面系统的构成UserPCPLCPump一般人机界面监控系统的构成如右操作员(User)面对PC机PC机利用各种通讯手段与PLC建立通讯PC从PLC中获得数据，并利用PC的强大图形功能动态显示这些数据PLC完成对生产设备的控制4.信息数据流示例5.角色-用户-资源Role(Sysmgr)ResourceRole(Operator)ResourcePointDevicePortUser（角色）（用户）(设备)(点)(端口)(资源)6.DCS的结构－从“三点一线”到“四层三网”“三点一线”

——工程师站、操作员站、现场控制站和通信网络“四层三网”——

现场层、控制层、监控层、管理层

控制网络、监控网络、管理网络

（1）发展三点一线四层三网163（2）DCS结构示例

协调各控制站的工作达到过程的动态最优化人机接口装置，完成操作、显示和监视任务集散控制系统是分布式结构系统。完成过程的现场控制任务实现了地理上和功能上分散的控制，将各个分散的信息集中起来，进行集中的监视和操作。采集非控制过程信息（2）DCS结构示例1.2主流集散控制系统简介1、国外DCS：美国的霍尼威尔(Honeywell)、福克斯波罗(Foxboro)、ABB、日本的横河(Yokogawa)、德国的西门子(Siemens)等众多世界知名的电气公司纷纷不断推出各具特色、具有代表性的各类集散控制系统。2、国产DCS：技术水平已接近国外厂家同类DCS的水平，象北京和利时公司(Hollysys)推出MACS-Smartpro第四代DCS系统、浙江中控公司(SUPCON)推出Webfield(ECS)系统、上海新华公司推出了XDPF-400系统，并占据了相当多的市场份额；台达。下一页返回1.3工程案例演示为了对集散控制系统有整体概念性、直观认识，播放所搜集的集散控制系统视频和动画案例；另外，通过课程资源库或自主寻找DCS工程案例，以强化DCS实用价值。下一页返回苏里格气田数字化生产管理系统新奥集团天然气储配站控制系统风力发电监控系统电厂DCS系统电厂制粉监控系统电厂锅炉监控系统1.4

DCS结构和功能模块

1.4.1硬件体系结构和功能

一.DCS的体系结构

DCS是由工作站和通信网络两大部分组成的，系统利用通信网络将各工作站连接起来，实现集中监视、操作、信息管理和分散控制，其典型体系结构如下图所示。集散控制系统的体系结构示意图

1.4.1硬件体系结构和功能

现场控制级（工艺设备）典型的现场控制级设备●各类传感器●各类变送器●各类执行器➢现场控制级设备的主要任务●完成过程数据采集与处理。

1.4.1硬件体系结构和功能

二.DCS的体系结构功能

1、过程控制级（控制站）➢过程控制级类型：过程控制站、数据采集站和现场总线服务器等。➢过程控制站●产生控制作用。●可以实现反馈控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制等功能。①模拟量输入输出通道(AI/AO)

●模拟量输入通道(AI)➢模拟量输入通道(AI)将来自在线检测仪表和变送器的连续性模拟电信号转换成数字信号，送给CPU进行处理。●模拟量输出通道(AO)

➢模拟量输出通道(AO)一般将计算机输出的数字信号转换为4~20mADC(或1~5VDC)的连续直流信号，用于控制各种执行机构。②开关量输入/输出通道(DI/DO)

●开关量输入通道(DI)主要用来采集各种限位开关、继电器或电磁阀连动触点的开、关状态，并输入至计算机。●开关量输出通道(DO)主要用于控制电磁阀、继电器、指示灯、声光报警器等只具有开、关两种状态的设备。③脉冲输入通道(PI)

脉冲输入通道(PI)将现场仪表（如涡轮流量计等）输出的为脉冲信号处理后送入计算机。模拟量输入信号处理检测各种非电量过程变量，并将其转换为电信号。将多路模拟信号按要求分时输出放大器将传感器输出的微弱电信号放大到A/D转换器所需要的电平采样保持器对模拟信号进行采样，在模/数转换期间对采样信号进行保持将模拟信号转换为二进制数字信号接口电路提供模拟量输入通道与计算机之间的控制信号和数据传送通路控制站结构示意图2、过程管理级－操作站➢主要设备：电脑；分为：操作员站、工程师站和监控计算机（服务器），小型DCS的工程师站和操作员站合二为一。➢操作员站●操作人员与DCS相互交换信息的人机接口设备；●DCS的核心显示、监视、操作和管理装置。➢工程师站●对DCS进行配置、组态、调试、维护。操作站（分为操作员站和工程师站）的基本功能操作站的基本功能显示报警系统维护报告生成操作系统组态操作站的基本功能分布图➢3.过程管理级-主要功能●对生产过程进行监测和控制；●对DCS进行配置、组态、调试、维护；●对各种设计文件进行归类和管理。●实现对生产过程的监督控制，故障检测和数据存档。

➢4.经营管理级主要功能：●监视企业各部门的运行情况；●实时监控承担全厂性能监视、运行优化、全厂负荷分配和日常运行管理等任务；●日常管理承担全厂的管理决策、计划管理、行政管理等任务。操作站配置示意图三、

通信网络

DCS的通信网络实质就是计算机网络，利用通信网络将各工作站连接起来，并配置网络软件，实现集中监视、操作、信息管理、分散控制和数据通信等功能。通信网络内容范围甚广，主要包括数据通信、网络连接以及协议三个方面的内容。

集散控制系统的体系结构现场网络控制网络监控网络管理网络硬件体系结构核心-重点控制站：实现各种现场物理信号的输入和处理，实现各种实时控制的运算和输出等功能（PLC）操作员站：操作人员完成过程监控任务的计算机操作平台。工程师站：工程师用于工程设计、组态开发、维护、系统扩展计算机平台。通信网络：将各工作站连接起来，实现信息传输和共享。一、组态软件概念

1.4.2软件体系结构401.组态：“组态(Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式整合资源来完成自己所需要功能。组态案例：身边、学习一、组态软件概念

1.4.2软件体系结构2、组态软件定义（configuration）：使用软件工具对各种资源进行配置，使计算机系统按照预先目标自动执行所需任务，满足使用者要求的目的。41组态软件理解：又称组态监控系统软件。是数据采集与过程控制的工业监控软件。利用组态技术将硬件设备用软件的方式表示在监控画面上，并以通信的方式与现场硬件进行数据交换。一、组态软件概念

1.4.2软件体系结构42（1）组态软件两个层面：开发环境（平台）、运行（监控）（2）应用程序：在实时工业计算机系统中，应用程序用来完成项目工艺中所规定的功能。一、组态软件概念

1.4.2软件体系结构3.DCS的监控组态软件，是面向监控和数据采集（SCADA

，supervisorycontrolanddataacquisition)的软件平台工具。组态软件利用DCS提供的组态软件，将各种功能软件进行适当的“组装连接”（即组态），便可极为方便地生成满足控制系统要求的应用系统。43

组态(Configuration)软件是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的软件。

工控组态软件是指在数据采集与过程控制中使用的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的一种软件工具。小结组态软件一般用于自动控制系统的监控层，提供了监控层的软件平台和开发环境，通过灵活的组态方式，可使用户快速构建工业自动控制系统监控功能。组态软件能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据具体的控制对象和控制目的任意组态，完成符合要求的自动化控制工程。二、集散控制系统的组态软件☞☞2.DCS组态（或组态设计）内容：主要围绕控制站、操作站DCS组态硬件组态软件组态1.内含：根据实际生产过程控制的需要，预先将DCS所提供的硬件设备和软件功能模块组织起来，以完成特定的任务。3.特点：用组态软件生成的应用系统具有实时性和多任务性，可以在一台计算机上同时完成数据采集、信号数据处理、数据图形显示、人机对话、实时数据的存储、历史数据的查询、实时通讯等多个任务。组态软件都能完成类似的功能：采用类似资源浏览器的窗口结构；能对工业控制系统中的各种资源（设备、标签量、画面、控制流程等）进行配置和编辑；提供多种数据设备驱动程序；使用脚本语言提供二次开发的功能等等。公司名称产品名称国别IntellutionFIX,iFIX美国WonderwareInTouch美国西门子WinCC德国Rock-wellRSView32美国NationalInstrumentsLabview美国CitechCitech澳大利亚IconicsGenesis美国PCSoftWizCon以色列A-Bcontrolview美国484.国外常见组态软件公司名称产品名称国别亚控组态王中国三维科技力控中国昆仑通态MCGS中国华富ControX中国浙江中控Webfield台湾宝信iCentroView中国康拓ControlstarEasyControl中国5.国内较知名的监控组态软件49三、使用组态软件的一般步骤1、收集所有I/O点的参数，填写表格（表1），以便在监控组态软件和PLC上组态时使用。2、确定所使用的I/O设备的生产商、种类、型号，使用的通信接口类型，采用的通信协议。3、收集所有I/O点的I/O标识，填写表格（表2）。I/O标识是唯一地确定一个I/O点的关键字，在大多数情况下I/O标识是I/O点的地址或位号名称。4、根据工艺过程绘制，设计画面结构和画面草图。506、根据表1和表2，在实时数据库中建立实时数据库变量与I/O点的一一对应关系，即定义数据连接。7、根据前面设计的画面结构和画面草图，组态每一幅静态的操作画面（主要是绘图）。5、根据表1，建立实时数据库，正确组态各种变量参数。8、将操作画面中的图形对象与实时数据库变量建立动画连接关系，规定动画的属性和幅度。9、对组态的内容进行分段和总体调试。10、系统投入运行。51

四、软件工作机制

1.现场控制站软件控制层软件是运行在现场控制站上的软件，利用梯形图语言、助词符(语句表)语言、功能图语言、顺序功能语言、高级编程语言等实现软件开发，即类似于PLC所开发的程序；其基本工作过程：现场仪表→采集→数据处理及上层通信→控制运算→I/O输出→执行器。

2.操作员站软件（1）概况：操作员站软件主要表现为监控软件，所谓监控软件是运行于操作站或工程师站上的软件，简单地说，就是利用组态软件所开发的人机界面，以实现系统监视和控制。主要完成操作人员所发出的各个命令的执行功能、图形与画面的显示、对现场数据和状态的监视及异常报警、历史数据的存档和报表处理。（2）其主要功能模块有：图形处理、操作命令处理、历史和实时数据的趋势曲线显示、报警、事件的信息显示、记录与处理、历史数据的记录与存储、转储及存档、报表、系统运行日志的形成、显示、打印、运行状态诊断监视和实时数据库。

3.工程师站软件工程师站软件主要使用组态软件，由其完成系统的控制层软件和监控软件的组态功能，安装在工程师站中，是为了将通用的、有普遍适应能力的DCS系统，根据设计要求，预先将硬件设备和各种软件功能模块组织起来，以使系统按特定的状态运行，使其变成针对某一个具体应用控制工程的专门DCS控制系统。

4.组态软件及项目演示组态王安装、项目案例博图安装、项目案例项目案例参考教材：电动机正反转项目

电动机正反转项目案例1.电动机正反转监控系统布局示意图

电动机正反转项目案例2.“电动机正反转监控”项目实施要点（1）新建工程项目

打开TIAPortalV16，创建新项目“电动机正反转监控”。（2）设备网络组态

首先，在“电动机正反转监控”项目的“博途视图”或“项目视图”中添加PLC控制站，并设置IP地址，示意如下图。

电动机正反转项目案例

电动机正反转项目案例3.变量组态电动机正反转项目案例4.程序组态电动机正反转项目案例5.触摸屏画面组态电动机正反转项目案例6.项目调试、运行、验证

电动机正反转项目案例1.电动机正反转监控系统布局示意图

电动机正反转项目案例2.“电动机正反转监控”项目实施要点（1）新建工程项目

打开TIAPortalV16，创建新项目“电动机正反转监控”。（2）设备网络组态

首先，在“电动机正反转监控”项目的“博途视图”或“项目视图”中添加PLC控制站，并设置IP地址，示意如下图。

电动机正反转项目案例

电动机正反转项目案例3.变量组态电动机正反转项目案例4.程序组态电动机正反转项目案例5.触摸屏画面组态电动机正反转项目案例6.项目调试、运行、验证下一页返回集散控制系统回顾：下一页返回下一页返回教学方法：1、基于项目教学法，示范操作，自主完成。2、结合帮助文档，深化学习应用。3、利用网络资源（视频），共享成果。4、手脑并用。以工作页为主线，可自主拓展，开展教学下一页返回项目2教学内容：1、工艺理解。2、组态王常用功能模块应用。3、项目组态。4、项目调试运行。重点：设备、变量、工艺编程、画面组态，项目验收（过程考核）2.1组态软件概述（2）组态概念：是为了将通用的、有普遍适应能力的DCS系统，根据设计要求，预先将硬件设备和各种软件功能模块组织起来，以使系统按特定的状态运行，使其变成针对某一个具体应用控制工程的专门DCS控制系统（3）组态王：以国产品牌市场占用率最高的组态王软件为学习对象，结合液位双位监控系统实施为目标；理解组态软件的基本功能模块内涵和使用方法。下一页返回一、项目及控制工艺要求1、总体要求：利用组态软件中的仿真设备及功能模块，仿真出一个反应罐液位双位控制系统，具备自动及手动启/停进水阀门和出水阀门，并提供系统启/停控制按钮；通过此项目学习，基本掌握组态软件功能模块内涵和应用步骤。下一页返回2.2

液位双位控制工艺2、控制要求：（1）初始液位为0，液位上限为1000，启/停控制按钮处于停止状态，操作启/停按钮互相切换，如此按钮在停止状态，液位保持不变。（2）如启/停按钮在启动状态，当水位低于总水位的10%时将自动打开进水阀门送水，并关闭出水阀门；当水位高于总水位的90%时将关闭进水阀门，打开出水阀门；手动操作进水阀门和出水阀门，状态“打开/关闭”互为切换。下一页返回（3）如水位在30%至70%之间时，报警指示灯为绿色，否则为红色。（4）如只有进水阀门打开，水位每工作周期（1000ms）升高10%；如只有出水阀门打开，水位每工作周期降低5%；两个阀门同时打开，水位每工作周期上升5%。下一页返回3工艺流程控制方案-重点

下一页返回4、重点和难点：“纯组态王”

（1）组态软件功能模块理解和应用；（2）控制工艺的脚本编程；（3）设备管理及仿真设备应用；（4）变量确定和定义。下一页返回参考B站视频：/video/BV16D4y1Q7wM?spm_id_from=333.337.search-card.all.click2.3组态王基本知识1、程序成员和版本：开发版→运行版→NetView→ForInternet应用→演示版→Web全新版。下一页返回2、安装主要步骤：运行安装光盘install.exe→在安装向导中，点击“安装组态王程序”按钮→

在“用户信息”对话框输入相关内容→

“选择目标位置”对话框→选择“典型的(T)选项”→安装组态王驱动程序→根据实际情况“安装”硬件加密锁下一页返回3、基本应用步骤（1）将所有I/O点的参数整理齐全。（2）创建新工程。（3）定义硬件设备并添加工程变量。（4）根据工艺过程绘制、设计画面结构和画面框架。（5）编写命令语言。下一页返回（6）根据控制工艺的需要，对控制站软件实现组态编程。（7）根据实际需要，对系统进行配置，对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行设置。（8）保存工程并运行、调试、验证。下一页返回（1）开发界面进入、组态王程序选项（工具-工程打包、帮助文档）。（2）安全管理、用户机制（拓展）。（3）系统设置。（4）常规功能演示及练习（工具箱中的文本框、命令按钮、亚控仿真设备、矩形、对齐、复制）--重点下一页返回4、组态王初步应用1、项目实施平台可确定为：硬件-计算机及组态软件中的仿真设备；软件-常规软件+组态软件。下一页返回2.4项目方案设计2、数据库变量与动画连接-——表一（重点）下一页返回序号名称类型I/O设备寄存器关联对象/动画连接1液位I/O整数STATIC1000，读写反应罐及液位显示2出水阀门内存离散无关出水阀门源于图库3进水阀门内存离散无关进水阀门源于图库4启停切换内存离散无关启停切换按钮3、项目监控界面：重点-文本框、图库、矩形、命令按钮的属性和动画连接下一页返回特注-每幅画面追加姓名、学号后3位组态要点（结合帮助，演示，自主练习）（1）工程文件建立（保存于学生盘）（2）设备定义（亚控仿真设备）（3）实时数据库-变量：根据需要灵活调整；综合项目要求和上述分析，参考变量关系表。（4）画面组态（静态-画画、动态-动画连接）（5）拓展：趋势曲线、报警（6）调试、运行、验证、验收西瓜视频：组态王软件设计模拟容器液位上升控制/7077469096194867744?logTag=420fdd6a230f68ad4431下一页返回2.5项目实施与练习-重点组态王基本功能模块应用一、工程文件建立1.打开组态王7.5组态环境。单击“开始”菜单，按“开始”→“所有程序”→“组态王7.5”的顺序打开“组态王工程管理器”。2.新建工程，选择“文件”→“新建工程”。【知识链接】工程管理器和浏览器下一页返回2.5.1工程管理器和浏览器工程管理器简介：1、进入：点击“开始”---〉“程序”---〉“组态王7.52”---〉“组态王7.52”（或直接双击桌面上组态王的快捷方式），启动后的工程管理窗口如图所示：2、添加工程选定要添加工程的路径。将要添加的工程添加到工程管理器中。单击工程浏览窗口“文件”菜单中的“添加”命令，可将保存在目录中指定的组态王工程添加到工程列表区中，以备对工程进行管理。3、新建工程存储：点击“浏览”，选择新建工程所要存放的路径。点击“打开”，选择路径完成。点击“下一步”进入“新建工程向导之三”，如图在“工程名称”处写上要给工程起的名字。“工程描述”是对工程进详细说明（注释作用），我们的工程名称是“我的工程”。点击“完成”会出现“是否将新建的工程设为组态王当前工程”的提示。组态王的当前工程的意义是指直接进开发或运行所指定的工程。4、常用选项：（1）点击“开发”可以直接进入组态王工程浏览器。（2）删除：在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键删除选中的工程。（3）属性：在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键弹出工程属性对话框，在工程属性窗口中查看并修改工程属性。（4）备份：工程备份是在需要保留工程文件的时候，把组态王工程压缩成组态王自己的“.cmp”文件。（5）恢复：单击此快捷键可将备份的工程文件恢复到工程列表区中。（6）DB导出：利用此快捷键可将组态王工程数据词典中的变量导出到EXCEL表格中，用户可在EXCEL表格中查看或修改变量的属性。在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键在弹出的“浏览文件夹”对话框中输入保存文件的名称，系统自动将选中工程的所有变量导出到EXCEL表格中。（7）DB导入（8）开发：在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键进入工程的开发环境。（9）运行：在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键进入工程的运行环境。2.5.2设备组态（围绕控制站-重点）一、设备概述（1）现场设备(被控对象):是指工业现场的各种生产设备，包括各种开关、传感器、电动机、电磁阀等。（2）I/O设备(物理硬件设备):是指可以直接和计算机通信的各种智能设备，包括可编程控制器(PLC)、智能模块、板卡、智能仪表、变频器等。上一页下一页返回（3）逻辑设备:是在组态王中设定的设备名称，和具体的I/O设备是一一对应的，逻辑设备寄存器和I/O设备的寄存器之间也是一一对应的。在组态王中通过逻辑设备名实现对I/O设备的管理。（4）变量:是在组态王中定义的数据库，变量和逻辑设备中的寄存器之间是一一对应的。（5）相互关系：I/O设备是连接计算机和现场设备的桥梁，I/O设备中的寄存器是实现组态王软件和现场设备进行数据交换的数据存储区。在组态王中定义的变量是连接计算机(上位机)和I/O设备(下位机)的纽带，变量通过逻辑设备寄存器和I/O设备中的寄存器一一对应。上一页下一页返回组态王画面中的图素对象只有和变量建立动画连接，才可以和I/O设备进行通信，进而实现通过画面对现场设备进行实时监控，完成相应的功能需求。当然，现场设备、I/O设备以及计算机之间要想可靠通信，还必须满足相应的总线标准和通信I办议。另外，计算机还必须安装I/O设备的驱动程序。上一页下一页返回二、设备组态要点：1.在组态王工程浏览器中选择设备标签中的“COM1”。2.双击右侧窗口中的“新建”图标。3.选择“亚控”提供的“仿真PLC”的“串口”项后单击“下一步”，为仿真PLC设备取一个名称，如“PLC-1”。4.其它选项默认。下一页返回5、设备（仿真）定义后续步骤-示例（1）为设备选择连接的串口为COM1，单击“下一步”弹出设备地址对话框。在连接现场设备时，设备地址处填写的地址要和实际设备地址完全一致。注：组态王对所支持的设备及软件都提供了相应的联机帮助，指导用户进行设备的定义，用户在实际定义相关的设备时点击上图中所显示的”地址帮助”按钮即可获取相关帮助信息。（2）此处填写设备地址为0，单击“下一步”，弹出通讯参数对话框，如图所示：（3）设置通信故障恢复参数（一般情况下使用系统默认设置即可）（4）请检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”。设备定义完成后，您可以在Com1项下看到新建的设备“PLC1”。（5）双击Com1口，弹出串口通讯参数设置对话框。如图所示：由于定义的是一个仿真设备，所以串口通讯参数可以不必设置，但在工程中连接实际的I/O设备时，必须对串口通讯参数进行设置且设置项要与实际设备中的设置项完全一致（包括：波特率、数据位、停止位、奇偶校验选项的设置），否则会导致通讯失败。6.组态王仿真PLC简介（便于学习）组态王仿真PLC可以作为虚拟设备与组态王进行通信，无需连接硬件。组态王定义设备时选择“PLC\亚控\仿真PLC\COM”即可。设备地址格式为十进制的一个整数，范围不限。组态王仿真PLC提供6种类型的内部寄存器变量:1NCREA,DECREA,RADOM,STATIC,STRING.CommErr,这6类寄存器变量如表1-3所示。上一页下一页返回仿真PLC与真实PLC对比？2.5.3定义数据变量（数据词典/数据库，参考表一）一、工艺变量1.定义“液位”变量。2.建立三个内存离散（开关）变量。【知识链接】变量定义和管理下一页返回变量常识理解和应用-重点二、定义I/O变量在组态王工程浏览器中提供了“数据库”项供用户定义设备变量。1、数据库的作用：数据库是“组态王软件”最核心的部分。在TouchVew运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为核心，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。2、数据词典中变量的类型数据词典中存放的是应用工程中定义的变量以及系统变量。变量可以分为基本类型和特殊类型两大类，基本类型的变量又分为内存变量和I/O变量两种。1)“I/O变量”指的是组态王与外部设备或其它应用程序交换的变量。这种数据交换是双向的、动态的，就是说在组态王系统运行过程中，每当I/O变量的值改变时，该值就会自动写入外部设备或远程应用程序；每当外部设备或远程应用程序中的值改变时，组态王系统中的变量值也会自动改变。所以，那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如反应罐液位、电源开关等变量，都需要设置成“I/O变量”。2)“内存变量”那些不需要和外部设备或其它应用程序交换，只在组态王内使用的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”。基本类型的变量也可以按照数据类型分为离散型、实型、整型和字符串型。在工程浏览器树型目录中选择“数据词典”，在右侧双击“新建”图标，弹出“变量属性”对话框，如图所示“变量属性”对话框：重点-工程值与原始值的线性关系、采集频率。3、在对话框中添加变量如下：变量名：液位；变量类型：I/O实数变化灵敏度：0；初始值：0；最小值：0最大值：1000；最小原始值：0最大原始值：1000；转换方式：线性连接设备：PLC1；寄存器：STATIC1000；数据类型：SHORT；采集频率：1000毫秒读写属性：只读。设置完成后单击“确定”。4、变量基本属性说明：变化灵敏度、保存参数、保存数值、最大原始值(用来确定原始值与工程值之间的转换比例)等。此外由于演示工程的需要还须建立三个离散型内存变量为：出水阀、进水阀、启/停按钮。在该演示工程中使用的设备为上述建立的仿真PLC，仿真PLC提供四种类型的内部寄存器：INCREA、DECREA、RADOM、STATIC的编号从1-1000，变量的数据类型均为整型。一、画面概况:画面是人机交互的界面，由各种图素对象(不同图型、按钮、曲线、报警、报表窗口等)构成，良好的人机界面是应用软件质量的重要保证。组态王画面开发系统内嵌于工程浏览器2.5.4监控界面组态二、监控界面组态要点1.在组态王工程浏览器中选择文件标签中的画面。2.

双击右侧窗口中的“新建”图标。3.根据监控界面方案要求，绘制所需图形对象。下一页返回2.5.5建立动画连接一、主要内容1.文本对象/矩形框的“液位值”动画连接建立2.

“阀门动画”设置。【知识链接】动画连接。下一页返回二、动画连接应用动画连接的作用：所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。1、液位动画设置打开“监控中心”画面，在画面上双击“矩形反应罐”图形，弹出该图库的动画连接对话框，进行对话框相关属性设置；主要围绕矩形反应罐动画填充和文本的“模拟值动画连接”来实现；文本的模拟值动画连接具体说明如下。（1）在工具箱中选择文本在反应罐旁边输入字符串“####”，这个字符串是任意的，当工程运行时，字符串的内容将被您需要输出的模拟值所取代。（2）双击文本对象“####”，弹出动画连接对话框，在此对话框中选择“模拟量输出”选项弹出模拟量输出动画连接对话框，对话框设置所定义液位的变量。（3）单击“确定”按钮完成动画连接的设置。当系统处于运行状态时在文本框“####”中将显示反应罐的实际液位值。2、阀门动画设置（1）在画面上双击“进料阀”图形，弹出该图库对象的动画连接对话框。对话框设置如下：变量名（离散量）：\\本站点\出水阀；关闭时颜色：红色；打开时颜色：绿色。（2）单击“确定”按钮后出水阀动画设置完毕，当系统进入运行环境时鼠标单击此阀门，其变成绿色，表示阀门已被打开，再次单击关闭阀门，从而达到了控制阀门的目的。（3）用同样方法设置进水阀的动画连接，连接变量分别为：\\本站点\进水阀。2.5.6工艺控制流程编程-——重点：命令语言1.“启动时”的命令语言程序，根据控制要求，其命令语言程序如下图所示。下一页返回2.5.6工艺控制流程编程（可自主完善）2.“运行时”的命令语言程序，根据控制要求，其命令语言参考程序如图所示。下一页返回3、命令语言概述组态王除了在定义动画连接时支持连接表达式，还允许用户编写命令语言来扩展应用程序的功能，极大地增强了应用程序的可用性。命令语言的格式类似Ｃ语言的格式，工程人员可以利用其来增强应用程序的灵活性。组态王的命令语言编辑环境已经编好，用户只要按规范编写程序段即可，它包括：应用程序命令语言、热键命令语言、事件命令语言、数据改变命令语言、自定义函数命令语言和画面命令语言等。2.5.7自动运行画面设置（其它设置）1.在工程浏览器中双击“设置运行系统”选项。2.单击“主画面配置”标签。下一页返回3、进行运行系统的配置在工程浏览器的目录显示区中选择“系统配置”，在内容显示区中双击“设置运行系统”，则会弹出运行系统设置对话框。按照任务一所述进行运行系统的设置。2.5.8项目运行、调试、验证项目组态完成后，选择开发系统中的菜单“文件/全部存”后；再选择“文件”→“VIEW”，自动进入“反应罐双位监控系统”运行界面。根据工艺流程要求，通过在监控界面上对“按钮”或“阀门”相应操作，观察“液位值”和“阀门状态”工作情况，判断是否符合系统要求，从而完成项目的调试和验证工作。下一页返回拓展2：基于组态王+S7-1200水位控制項目（1）实施要点（2）

根据情况自主练习下一页返回由“纯组态王”升級拓展3：双位监控项目实施要点：（1）S7-1200硬件博途组态（2）S7-1200软件博途编程（组态）（3）博途上位机组态（5）运行下一页返回完全基于“博途”（参考教材）作业1.叙述组态软件应用的基本步骤。2．叙述组态王中控制站（设备）的建立要点。3.叙述博图组态软件中控制站（设备）的建立要点。4．叙述控制站（设备）、变量、动画连接的关系。下一页返回机械手监控项目总体思路制定DCS方案绘制机械手控制流程图定义项目所需变量用博图实现机械手控制基于组态王实现监控项目机械手监控项目主要内容1、基于组态王、S7-1200PLC及现场设备实现控制系统设计、运行2、掌握组态王软件基本功能，进行监控项目设计开发。3、利用PLC应用系统实现过程控制。4、拓展组态王或引入WINCC等。机械手监控项目基本要求1.根据工艺要求，完成工程分析及变量定义；2.掌握组态王的简单界面设计，完成数据对象定义及动画连接；3.掌握设备连接方法，完成简单脚本程序编写及报警显示；4.

编写PLC程序；5.完成调试、运行验证。参考教材完成监控画面、变量组态、PLC编程，增加监控画面动态对象状态显示、调试说明、用户登录显示及安全机制、姓名学号后3位显示；项目的调试、运行验证。先博图项目（仿真-接实验台，注意PLC定货号），再组态王项目。基本步骤：绘制机械手运行画面→标注说明元件作用→创建变量→关联变量→设置安全区→绘制数据监控文本→编写控制程序1、制定DCS方案

控制要求：机械手具备自动和手动控制两种方式利用按钮实现控制有关动作（为简化接线及调试，选用PLC的M寄存器）机械手组成：导轨、横梁、大臂、小臂、手抓机械手动作过程：用流程图表示工艺关系（1）任务分析动作0机械手下行动作1机械手夹紧动作2机械手上行动作3机械手右行动作4机械手下行动作5机械手松开动作6机械手上行动作7机械手左行动作8机械手下行物料检测（1）任务分析序号机械手动作条件程序执行程序动作0：机械手下行物料检测=1，左限位=1动作0=1动作1：机械手夹紧物料检测=1，左限位=1，下限位=1动作1=1，机械手夹紧=1，机械手松开=0动作2：机械手上行动作1=1，夹紧到位=1动作2=1，动作1=0，物料检测=0动作3：机械手右行动作2=1，上限位=1动作3=1，动作2=0动作4：机械手下行动作3=1，右限位=1动作4=1，动作3=0动作5：机械手松开动作4=1，下限位=1动作5=1，动作4=0，机械手松开=1，机械手夹紧=0动作6：机械手上行动作5=1动作6=1，动作5=0动作7：机械手左行动作6=1，上限位=1动作7=1，动作6=0动作8：机械手下行动作7=1，左限位=1动作8=1，动作7=0（２）机械手运动流程图动作0：下行动作1：夹紧动作2：上行动作3：右行动作4：下行动作5：松开动作6：上行动作7：左行动作8：下行３、基于博途项目实施（２）控制站（PLC）建立变量（１）硬件组态（控制站和操作员站）及连接，依实验台PLC订货号进行（３）编写PLC程序（４）操作员站变量组态（５）博途可视化监控画面（6）对象组态－关联变量示例“椭圆”输出关联动画“按钮”关联属性常规（７）系统调试运行、验证注意：可纯仿真运行，２个控制站先启动控制站的仿真；实物运行时，需要设置电脑网卡的IP地址及通过控制面板对PG/PC设置工作；工作步和开关量组态匹配。拓展：脚本；机械手夹紧和松开可应用定时器机械手动作顺序：机械手下行→机械手夹紧→机械手上行→机械手右行→机械手下行→机械手松开→机械手上行→机械手左行→；监控引导变量N便于分析动作进程。基于组态王项目实施设备组态变量组态画面组态动画连接编写脚本1、设备组态新建项目：打开组态王软件，新建项目组态控制站：西门子PLCS7-1200基于组态王项目实施（1）IP设置：两台设备需在同一局域网在才能进行通信，因此安装组态王的计算机与PLC的IP必须设置在同一个网段内。IP地址：192.168.0.X掩码：IP地址：掩码：勾选“允许来自远程对象的PUT/GET通信访问”（2）电脑接口设置（PG/PC）PG/PC：

Programmer

PersonalComputerCP-TCPIP：PLC的接口名称（可自定义）

CP-TCPIP-->RealtekPCIeGbEFamilyController.TCPIP.1RealtekPCIeGbEFamilyController.TCPIP.1（3）组态王通信参数设置可PING通2、变量组态３、参考主监控界面－组态（１）组合图素组态示例自制组合图素－行程开关（拓展-自制图库精灵）用于限位显示的符号由矩形、圆、线条构成为“组合图素”，利用组合图素关联开关量，开关量的0、1用不同的颜色表示，参考图“左限位”填充属性动画连接，完成其它组合图素组态工作自制组合图素－横梁和大臂自制组合图素－小臂自制组合图素－手爪机械手旋转设置（２）工件组态（３）更改图库精灵主控台手动控制的“上按钮”模仿实际按钮操作特性按下时、弹起时命令语言分别为：\\local\机械手手动上行=１

、\\local\机械手手动上行=0自制（３）更改图库精灵料台检测的启停开关组态－图库注意：安全机制及用户配合（４）登录按钮“单击”命令语言调用函数：LogOn()，注销按钮“单击”命令语言调用函数：LogOff()“文本域”显示登录的用户－组态（５）画面脚本编程４、项目调试及运行步骤拓展：图库精灵、控件应用、报警等注意：不能仿真运行；实物运行时，需要设置电脑网卡的IP地址及PING通；工作步和开关量组态匹配；观察N变化。４、项目调试及运行步骤（1）登录系统（2）手动模式：拨动按钮至手动状态机械手夹紧按钮按下→机械手夹紧机械手松开按钮按下→机械手松开机械手下移按钮按下→机械手下移机械手上移按钮按下→机械手上移机械手右移按钮按下→机械手右移机械手左移按钮按下→机械手左移４、项目调试及运行步骤（3）.自动模式：拨动按钮至自动状态，按下自动启动按钮机械手下降，下降到位后机械手夹紧等待0.5秒后机械手上升，上升至限位，机械手向右运行，抵达右限位后手爪下降至下限位后，手抓松开等待0.5秒机械手上

升，上升至限位，机械手向左运行，抵达左限位后，判断料台有料循

环运行，按下停止按钮，设备运行完当前流程后,停止运行，等待按下自动启动按钮。登录——自动——起动——机械手下行（自动状态，左限位，上限位）——机械手夹紧（下限位，左限位，料台检测）——机械手上行（下限位，左限位，料台检测，夹紧到位）——机械手右行（右限位，上限位，夹紧到位）——机械手下行（右限位，下限位，夹紧到位）——机械手松开（下限位，右限位）——机械手上行（右限位，上限位）——机械手左行（上限位，左限位）4.1项目基本情况4.1.1概况从简单项目步入实用的综合性项目，学生在具备DCS基本常识和应用技能的基础上，进一步掌握DCS硬件和软件在“工程”项目中应用，全面提升专业素质技能。本项目作为DCS系统在复杂而实用的生产工艺的一个典型应用案例，其主要目的：在于深化DCS设计、实施思维方法和技能提升，并进一步提升分析问题、解决问题的能力。4.1项目基本情况4.1.1概况本项目由各小组自主完成，教材所介绍的方案和有关硬件、软件设计为后续工作奠定了坚实的基础；各小组应基于项目工艺，对接实训平台，实现功能自我完善和跨越递进。为实现项目的基本要求和规范性，在指定的实训平台上完成项目任务；同时，也有开放发挥空间，即通过进一步完善功能，以及延伸到其它平台、乃至不同领域、不同工艺背景的DCS项目分析和实施；为培养综合素质和创新能力，提供良好平台。真空钎焊概况：由于真空钎焊具有很好的性能，不仅在航空、航天、原子能和电气仪表等尖端工业中成为必不可少的生产手段，而且在石油、化工、汽车和工具等机械制造领域得到推广和普及。真空钎焊不仅工艺流程复杂，而且工作周期长达十几个小时，传统控制系统，设备组件多而松散，操作维护繁锁，因此，传统控制方式难以充分保障系统的安全性和可靠性。引入DCS必要性：在真空钎焊炉控制系统中引入DCS，简化传统控制系统硬件结构，既便于设备维护，又为信息化建设和应用提供基础平台。主要工作：1、监控系统总体方案研究。2、真空炉温度系统控制方案分析与仿真。3、系统硬件设计。4、系统软件开发。5、系统调试、运行与改进4.1.2项目目标主要学习内容1.真空钎焊炉结构及工作原理；2.真空钎焊控制工艺流程；3.真空钎焊炉监控系统与实训装置对接；4.控制站与操作员站的通讯；5.组态软件复杂功能模块内涵及应用；6.了解工程项目调试流程；7.了解工程设计与工程文件规范及写作。专业技能目标(1)DCS的操作员站与控制站通讯；(2)基本具备多回路工程的分析能力、控制系统的构建能力；(3)DCS操作员站与控制站I/O组态、监控界面实现；(4)控制站设计及西门子PLC编程；(5)仪表安装、调试、应用；(7)进一步了解DCS安装、调试、运行工程规范。4.1.3项目及控制工艺要求

总体要求：以S7-1200作为DCS的控制站，利用实训平台的功能模块作为被控对象，组态王监控界面构筑操作员站，共同构成真空钎焊炉DCS监控系统。利用PID构成炉内温度过程控制，自动调整电加热器功率，确保“炉内温度”恒定，PID由可编程智能调节器或PLC中的PID指令实现；总体要求：利用PID或开环实现炉内真空过程控制，确保“炉内真空度”在要求范围内；利用PLC实现真空钎焊炉工艺的逻辑控制。通过此项目学习，深化DCS工程设计和应用，并引入系统调试和管理及高级通讯应用。工艺说明真空炉系统主要由真空系统和加热系统及有关控制设备组成，真空系统用来满足真空钎焊生产工艺所要求的真空度，加热系统使零件加热并熔化钎料，完成零件钎焊。真空炉系统的总体结构如下图4-1所示；真空钎焊过程的工作周期如图4-2所示。图4-1图4-2真空系统组成：由机械泵、扩散泵、细阀、粗阀和高真空挡板阀等组成。机械泵为粗真空装置，其动力源是1台三相交流电动机，通过交流接触器控制泵的工作与停止。油扩散泵为高真空装置，借助前级机械泵和扩散泵油及电炉加热的作用完成高真空度的抽气工作，通过交流接触器的吸合与断开控制其电加热炉的通断，进而控制扩散泵的动作与停止，满足真空炉系统对真空度的工艺要求加热系统：由加热电源和加热元件组成，加热电源选用磁性调压器，利用直流激磁电源实现无触点带负载的平滑无级调压，其直流激磁电源由功率调控器控制，而功率调控器利用调节器的输出实现控制，即通过热电偶检测炉温当前值与设定值之差，经调节器PID运算后，输出4～20mA的直流控制信号，控制磁性调压器的励磁电压，按所需的温控曲线实现加热电流和温度的自动调控，满足真空钎焊对温度的工艺要求。控制要求：（1）真空系统采用机械泵-油扩散泵两级抽气，实现自动/手动控制抽气功能，真空度要求仪表显示，真空度符合钎焊过程工作步的要求。（2）系统温度控制选用合适的控制方案，以实现温度高精度控制；并按照真空钎焊周期各阶段温度和时间的规律实现微机自动程控及手动控制，温度控制精度为0.55%；同时，温度需要显示、记录。（3）在钎焊过程中，对于可能出现的超温、断水、断偶等故障，一方面要自动报警，提醒工作人员，另一方面需要按要求自动地停止有关设备的工作，避免事故进一步扩大。重点和难点（1）生产工艺与实训平台对接及处理。（2）系统平台构建。（3）工艺流程方案拟定。（4）过程控制和逻辑控制的关联实施。（5）通讯组态实施。

4.1.4项目工作计划表单4.1.4项目工作计划表单4.2项目方案设计4.2.1项目分析根据项目任务表单，项目分析及主要完成的工作围绕三方面：构筑DCS硬件、工艺控制方案实施、组态监控实施。控制工艺流程两个炉室的组成和工作原理完全类似，并共用部分控制设备。真空钎焊系统的控制逻辑由PLC编程实现，结合项目工艺，真空钎焊系统的I/O开关量逻辑关系如下图所示，其控制流程方框如下图所示

4.2.1项目分析其主要工作过程为：首先，系统做必要的准备工作；其次，验证真空钎焊启动的工作条件，即要求水压正常；然后，进入钎焊的工作流程，开机械泵，待系统达到一定真空度后，接通扩散泵，将炉室抽至所要求的高真空后，按系统所预置的温控曲线进行升温加热。在整个加热过程中真空系统持续抽气，以维持所要求的真空度。另外，对工作过程中可能出现的停水、断偶、超温三种异常情况，按要求进行相应处理。4.2.2系统常规硬件方案分析

1.继电器与模拟仪表组合。

2.继电器与数字仪表组合。

3.PLC与智能数字仪表组合，示意如下图：4.2.3系统温度控制方案分析真空钎焊由真空钎焊炉和控制系统具体实施，而决定真空钎焊性能的关键是钎焊过程温度的有效控制，温度控制原理功能框图示意如下图。利用MATLAB中的Simulink组件进行仿真分析，所选控制方案完全满足要求。4.2.4监控界面分析1.数据的输入、输出监控。2.人机交互需求3.操作员站的功能模块设计4.监控参考界面4.2.5系统实施参考方案本项目源于实际真空钎焊炉背景，但在教学过程，应结合实训平台配置情况，立足于控制方案、系统实施、专业技能及控制系统的“真实性”，淡化真空钎焊炉设备、生产工艺、控制指标的“真实性”。考虑到实训平台的配置情况，对硬件平台、控制工艺流程和控制指标应作灵活调整，立足于自动工作方式，淡化手动工作方式。工艺流程实施方案为指导后续的硬件系统设计和软件开发工作，明确工艺流程实施方案至关重要。为确保真空钎焊炉安全、可靠、高效的工作，在实施工艺流程时，以自动工作方式为主，手动工作方式为辅。自动工作方式以控制站的PLC为主，操作员站为辅。手动工作方式可以利用PLC外接输入按钮回路，也可以利用操作员站中的监控界面上所组态的“功能按键”，甚至DCS的操作员键盘实施手动控制。根据本项目的定位和实训平台情况，立足于真空钎焊的自动工作方式，把真空炉的真空系统和温度系统有关工作流程分解到1#控制站和2#控制站实施，它们的工作关系参考下图。工艺流程自动方式工作关系示意图

系统总体功能框图工作站数据通讯方式：两个控制站与操作员站利用PROFIBUS-DP或TCP/IP通讯，对有关数据通讯及共享方式需进一步明确，以指导后续组态工作。根据上述系统总体功能框图，可选用PROFIBUS-DP或TCP/IP通讯，建议首选TCP/IP通讯方式。操作员站的主要功能模块：操作员站运行相应的实时监控程序，对整个系统进行监视、控制和管理；明确操作员站的功能模块，为后续软件组态及开发提供基本方向。主要功能模块包括：工艺流程图显示、趋势显示、参数列表显示、报警监视、日志查询、系统设备监视、操作功能、菜单选项、记录、查询等功能模块，分解组合为多个窗体。4.3系统硬件设计DCS的硬件设计基于体系结构中的工程师站/操作员站、控制站、现场过程级设备及通讯网络设计工作，既要遵循DCS硬件设计基本原则、设计规范、系统工艺和性能指标及软件功能模块协调等方面的要求，还需结合实施方案和实训平台的实际情况。下面主要从硬件结构设计、系统I/O信号和系统接线安装图三个方面作指导性介绍，更进一步的具体工作由各小组自主完成。4.3.1硬件结构设计1.硬件实施平台：DCS实验室的实训平台，作为参考案例，项目实施平台可确定为：硬件-计算机+PLC应用系统，计算机作为DCS的工程师站和操作员站；一方面需要安装相关软件，另一方面组态开发所需软件，并运行监控软件。2.硬件总体结构框图

3.系统配置和选型其核心功能模块包括：S7-1200PLC应用系统、PWM/FV驱动转换模块、A8052温度可变负载控制模块、A8051直流电机调速模块、光电传感器测速模块、温度检测变送模块。4.3.2系统I/O信号清单根据系统方案、控制工艺要求和硬件平台，列出所有的控制及采集信号清单，既为进一步确定系统硬件配置及实际安装奠定基础；同时，也为后续软件开发提供依据。应按模拟信号、数字信号和输入信号、输出信号类型分别列出。模拟量信号如下表所示：序号仪表位号注释工程单位量程上限量程下限转换类型报警级别报警上限报警下限采样周期站号通道号组态变量备注1TI0温度0C10004-20mA60301s1#S7-1200PIW0温度模仿炉室2SI0转速r/m25002-10V220201s2#S7-1200AIW0转速200、100-模仿高、低真空度4.3.3系统接线图和安装根据系统硬件设计框图、I/O信号分配清单表和项目实训平台”内容，绘制相应系统接线图，以指导系统硬件安装工作。下面给出1#控制站温度控制模块接线和2#控制站电机转速控制模块接线原理示意图，其它系统接线图各小组自主完成。1#控制站温度控制模块接线原理图2#控制站电机转速控制模块接线原理图4.4系统软件开发硬件是DCS项目实施的基本条件，而软件是DCS的灵魂，其开发具有多样性、复杂性和创新性。1#控制站采用西门子的S7-1200PLC，2#控制站采用西门子的S7-1200PLC，工程师站上需要安装PLC组态开发软件；工程师站上的监控开发的组态软件以“组态王”或“博图”为主。4.4.11#控制站程序开发功能流程图：1#控制站主要完成真空钎焊的温度控制，其钎焊周期参考前面有关图，其核心是多段温控曲线的实施；下面给出其控制流程图。1#控制站功能流程图核心程序的功能模块：根据S7-1200工作原理和程序开发规律，其程序架构包括：符号表、数据块、组织块、功能块，即STEP7中的块主要包括组织块（OB）、功能（FC）、功能块（FB）、系统功能（SFC）、系统功能块（SFB）、背景数据块（IDB）、共享数据块（SDB），它们是一些独立的程序或数据单元。编程关键：数据变量与分配存储单元、功能流程图。【知识链接】S7-1200PLC应用系统4.4.22#控制站程序开发2#控制站主要完成真空钎焊的真空系统控制，其工作流程参考下图：2#控制站功能流程图4.4.3控制站与操作员站通讯组态根据上面的分析，控制站与操作员站的数据传输与共享可选用PROFIBUS-DP、TCP/IP、OPC通讯，由于TCP/IP通讯的众多优点和广泛应用，下面分别介绍1#控制站、2#控制站与操作员站的TCP/IP通讯组态工作。4.4.4操作员站组态1.概况操作员站组态最为核心和复杂的内容主要包括：其一、数据库词典的变量定义，既直接关系到控制站的编程，也关系到三个工作站的数据共享通讯处理及应用；其二、硬件设计、工作方式选用和三个工作站工艺流程衔接。4.4.4操作员站组态2.数据库变量定义示例在1#控制站定义数据变量与分配存储单元关系表4-6和2#控制站定义数据变量与分配存储单元关系表4-7基础上，根据项目的需要，为实现工作站的数据监控、共享、通讯；作为参考，组态王所定义的数据变量如下图所示.4.4.4操作员站组态3.监控界面示例根据项目工艺要求及项目功能、实施方案、控制站程序和组态王功能模块的应用，对真空钎焊炉监控系统操作站的监控界面进行开发工作，具体过程由各小组自主完成，下面给出两个监控界面作为参考。4.4.4操作员站组态【知识链接之一】系统安全管理【知识链接之二】组态王实时趋势曲线控件4.5系统调试、运行和维护4.5.1概况为了确保系统有序、安全、可靠的运行，其调试工作至关重要。根据自动控制系统调试的基本要求和本项目具体情况，依据设计图纸、产品技术资料、调试方案和有关规范，精心组织调试。4.5.1概况应全面充分了解所设计的控制方案和实现的控制功能要求，有必要首先将自动化系统的设计目标及控制程序的目标与项目所提供的控制要求内容相比较、分析，提出合理意见，使控制流程更合理、适用，满足生产工艺需要；调试过程团队成员分工明确、互相配合。4.5.2设备的静态测试在自控系统安装结束而系统运行之前，应进行单体单回路静态调试。其工作顺序为先单体、后单回路，即首先对单台仪表和单台PLC设备进行检查，然后对相关回路进行测试，包括回路调节、联锁报警、顺控系统的调试等。4.5.3PLC应用系统的调试工艺PLC应用系统的调试主要包括常规检查、PLC电源设施调试、单体调试、仿真、应用功能及回路系统调试。4.5.4仪表的调试自控仪表的调试工作是仪表自控系统施工过程的重要组成部分，自控仪表虽然已在制造厂校验和调整，但经过运输、现场的安装，必须在安装前和安装后根据有关标准和技术文件分别进行单体调试、系统调试；对本项目所涉及到传感变送仪表按要求逐一调试。4.5.5系统联调在各仪表回路调试和各个电气控制回路调试包括模拟调试完成的基础上，进行工段调试，完毕后再进行仪表自动化系统联调。系统联调是整个工程中最关键、最重要的一个环节，联调成功是整个项目投入正常运行的重要标志。4.5.6系统运行和维护1.项目监控运行：在系统安装、调试、通电的基础上，首先启动2#控制站PLC工作程序，然后再启动1#控制站PLC工作程序，最后启动操作员站所组态的工程文件，得到监控系统项目运行的总监控界面状态图。2.DCS系统应用维护：DCS的维护可分为三方面：系统日常维护、报警故障处理和系统二次开发。系统日常维护的主要内容：控制室维护管理、控制站维护、操作员站维护、网络维护。4.5.7系统可靠性和关键技术应用探讨1.DCS系统可靠性：对于DCS系统而言，影响其可靠性分为两部分，其一、硬件故障，表现为控制器死机，冗余失去，网络断开，通讯信息无法正常传递；其二、软件故障，表现为程序无法正常运行，通讯信息阻塞，历史数据不能正常保存等。2.实际系统关键技术应用探讨：

（1）PLC控制系统输出反馈和屏蔽误输入信号措施；（2）机电设备故障诊断；（3）现场真空钎焊炉电气控制系统布局及工作环境4.6考核评价本项目属于“工程性应用成果”，按照“工程性应用成果”相关要求和方法，由师生共同完成考核评价工作。考核的主要内容和过程为：各小组提交项目报告、各小组演示项目、各小组完成答辩、填写评价表；参见教师小组考核评分表和学生小组考核评分表。另外，针对项目方案设计和实施过程所存在的主要问题，引导学生进一步讨论交流，以提升专业知识和技能。4.7拓展4.7.1组态软件的OPC原理及应用1.OPC基本概念：OPC是OLEforProcessControl的缩写，即把OLE应用于工业控制领域；OPC建立在OLE规范之上，它为工业控制领域提供了一种标准的数据访问机制；由OPCFUNCTION机构维护和管理，目前推出了OPC数据访问、报警与事件规范、历史数据访问规范。OPC是为了使不同供应厂商的设备和应用程序之间的软件接口标准化，使它们之间的数据交换更加简单、实用。4.7.1组态软件的OPC原理及应用2.组态王与OPC：组态王既可以作为OPC客户端,也可作为OPC服务器使用。组态王充分利用了OPC服务器的强大性能，为工程人员提供方便高效的数据访问能力。在组态王中可以同时挂接任意多个OPC服务器，每个OPC服务器都被作为一个外部设备，工程人员可以定义、增加或删除它，如同一个PLC或仪表设备一样。组态王支持网络OPC功能,可作为网络系统中的OPC客户端或者OPC服务器。通过网络与其他计算机上的OPCclient/OPCserver实现数据交互。4.7.2组态王的网络功能1.DCS网络功能概况在企业信息系统中计算机网络技术在自动控制、生产调度、经营管理、办公室自动化及市场销售等方面发挥重要的作用。在企业信息系统的层次上，整个企业信息网络可以分为现场控制层、过程监控层、生产管理层、市场经营层等多个层次。集散控制系统引入工业控制网络，工业以太网已经广泛地应用于控制网络的最高层，并且有向控制网络的中间层和底层(现场层)发展的趋势。4.7.2组态