计算基础系统调试 6

计算机监控系统的设计与调试学习项目3用MCGS触摸屏和S7-1200实现水位监控系统教学课件（项目化教材配套）学习目标：控制方案设计→设备选型与电路→程序识读调试→监控画面设计与联调目标学习目标本学习项目完成后，你应该能够：1.读懂控制要求，设计水位监控系统的控制方案。2.进行设备选型，要求使用MCGS触摸屏和西门子S7-1200。3.进行电路设计，画出系统接线图。4.用McgsPro进行监控画面制作和程序编写。5.完成系统软硬件安装调试。计算机监控系统的设计与调试·学习项目32任务3.1控制方案设计——知识讲解——任务3.1.1明确控制要求水位控制：将罐1水位H1控制在1～9m，罐2水位H2控制在1～6m。当H2低于0.5m时采取必要的保护措施。水位报警：当水位超出以上控制范围时报警。水位显示：能够实时检测罐1、罐2水位，并对水位进行动态显示。报表输出：生成水位参数的实时报表和历史报表，供显示和打印。曲线显示：生成水位参数的实时趋势曲线和历史趋势曲线。计算机监控系统的设计与调试·学习项目34任务3.1.2分析控制任务确定水位控制方法确定极低水位下的保护对策确定水位检测与监控对策可利用触摸屏进行水位实时显示、越限报警、报表生成和曲线记录。被控对象——罐1和罐2。被控参数——罐1水位H1、罐2水位H2。控制目标——使H1保持在1～9m；H2保持在1～6m。控制算法——带中间区的位式控制算法。控制变量——水泵和罐2进水阀的通断。计算机监控系统的设计与调试·学习项目35罐2出水量阶跃变化时H2控制结果任务3.1.3制定控制方案水位监控闭环控制系统方框图计算机监控系统的设计与调试·学习项目36任务3.1.4深度思考请大家讨论以下问题。你在生活中的哪些场景运用过位式控制算法和PID算法？你在生活中遭遇过等幅振荡、单调过程、衰减振荡、发散过程吗？如何从控制论的角度看待人生的波折？结论。选择正确的算法（方法）和适当的调节参数（力度），可以使系统稳定、准确、快速地到达目标。计算机监控系统的设计与调试·学习项目37任务3.2设备选型与电路设计——知识讲解——任务3.2.1选择命令输入设备本系统中用到的命令有启动/停止、手动/自动，手动状态下还应配备3个手动按钮计算机监控系统的设计与调试·学习项目39任务3.2.2选择传感器/变送器扩散硅压力变送器利用压阻效应进行压力测量计算机监控系统的设计与调试·学习项目310任务3.2.3选择控制器控制器可选择S7-1200CPU1212CDC/DC/DC计算机监控系统的设计与调试·学习项目311外观接线端子定义任务3.2.4选择执行器水泵及接触器罐2进水阀、罐2出水阀及中间继电器计算机监控系统的设计与调试·学习项目312任务3.2.5选择触摸屏与前两个系统相同，本系统仍然选用昆仑通态触摸屏TPC7032Kt计算机监控系统的设计与调试·学习项目313任务3.2.6选择系统软件S7-1200要求使用TIA-Protel软件组态，触摸屏要求使用McgsPro组态计算机监控系统的设计与调试·学习项目314任务3.2.7绘制原理接线图PLC与传感器、中间继电器的接线水泵和电磁阀的接线PLC、触摸屏、计算机之间的接线系统I/O分配表计算机监控系统的设计与调试·学习项目315任务3.3识读和调试PLC程序——知识讲解——任务3.3.1识读PLC程序PLC变量表梯形图程序计算机监控系统的设计与调试·学习项目317序号名称数据类型地址序号名称数据类型地址1启停按钮BoolI0.012启停软按钮BoolM2.02手自动开关BoolI0.113手自动软开关BoolM2.13水泵过载BoolI0.214水泵过载模拟开关BoolM2.24手动开水泵按钮BoolI0.315手动开水泵软按钮BoolM2.35手动进水按钮BoolI0.416手动进水软按钮BoolM2.46手动出水按钮BoolI0.517手动出水软按钮BoolM2.57H1输入IntIW6418H1水位RealMD1048H2输入IntIW6619H2水位RealMD1089水泵BoolQ0.020启动命令BoolM3.010罐2进水阀BoolQ0.121自动命令BoolM3.111罐2出水阀BoolQ0.222TEMPRealMD100水位监控系统的PLC变量表任务3.3.2下载和调试PLC程序连接电路检查和设置计算机、PLC、触摸屏的IP地址编程PLC下载和运行PLC程序计算机监控系统的设计与调试·学习项目318任务3.4设计和调试触摸屏程序——知识讲解——任务3.4.1新建工程（1）在计算机适当位置新建一个文件夹，以存储工程文件，如在E盘新建“触摸屏程序-水位”文件夹。（2）双击桌面图标“McgsPro组态软件”，进入McgsPro组态环境。（3）单击“文件”按钮，并在其下拉菜单中单击“新建工程”按钮，打开“工程设置”对话框，选择好触摸屏型号后，单击“确定”按钮。单击“文件”按钮，并在其下拉菜单中单击“工程另存为”按钮，在打开的“另存为”对话框中选择文件夹并输入文件名“水位监控”，单击“保存”按钮，工程建立完毕。计算机监控系统的设计与调试·学习项目320任务3.4.2添加S7-1200及相关I/O变量添加方法与任务1.4.3相同，添加完成后的通用TCP/IP父设备和S7-1200设备属性分别如图计算机监控系统的设计与调试·学习项目321任务3.4.3设计和调试主画面新建窗口制作主画面调试主画面计算机监控系统的设计与调试·学习项目322任务3.4.4设计和调试报警窗口设置变量的报警属性创建实时报警浏览构件添加其他构件调试实时报警浏览构件创建和调试历史报警浏览构件创建和调试报警滚动条认识报警输出计算机监控系统的设计与调试·学习项目323任务3.4.5设计和调试报表窗口新增组对象创建存盘数据浏览构件添加其他构件调试历史报表计算机监控系统的设计与调试·学习项目324任务3.4.6设计和调试实时曲线创建并调试实时曲线计算机监控系统的设计与调试·学习项目325任务3.4.7设计和调试历史曲线创建并调试历史曲线计算机监控系统的设计与调试·学习项目326任务3.4.8进行触摸屏和PLC在线调试利用U盘下载组态工程制作U盘综合功能包。设置触摸屏为主口模式。装载工程到触摸屏。进行触摸屏和PLC在线调试检查PLC程序是否已下载，IP地址是否正确。检查触摸屏的IP地址是否正确。用网线连接触摸屏和PLC。在触摸屏上进行手/自动操作，观察PLC动作及触摸屏上各窗口显示是否正确。计算机监控系统的设计与调试·学习项目327任务3.4.9深度思考在本学习项目中，我们通过报表窗口、实时曲线、历史曲线、报警窗口等方式，大幅度增强了系统的监控功能。这些监控窗口对保障生产安全至关重要。同时，监控系统生成的历史报表、历史曲线等运行数据，也是发生事故后进行事故分析的重要依据。请大家自行查找或阅读老师给出的1993年3月10日浙江北仑港发电厂1号机组特大炉膛爆炸事故的相关资料，说一说生产运行记录在这起事故的分析中所起的作用。计算机监控系统的设计与调试·学习项目328任务3.5技能与思路拓展——知识讲解——重难点重点与难点【重点】•读懂控制要求，设计水位监控系统的控制方案。•进行设备选型，要求使用MCGS触摸屏和西门子S7-1200。•进行电路设计，画出系统接线图。•用McgsPro进行监控画面制作和程序编写。【难点】（教师建议）•任务3.3.2下载和调试PLC程序•任务3.4.3设计和调试主画面•任务3.4.4设计和调试报警窗口•任务3.4.5设计和调试报表窗口计算机监控系统的设计与调试·学习项目330小结项目小结◆任务3.1控制方案设计——完成本项目的关键环节。◆任务3.2设备选型与电路设计——完成本项目的关键环节。◆任务3.3识读和调试PLC程序——完成本项目的关键环节。◆任务3.4设计和调试触摸屏程序——完成本项目的关键环节。◆任务3.5技能与思路拓展——完成本项目的关键环节。计算机监控系统的设计与调试·学习项目331练习思考与练习1.为什么H1和H2会偏离规定范围？