a3000高級過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書v

1、-PAGE 1. z.HUATECA3000過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書V3.0華晟高科教學(xué)儀器*編制-. z.目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc107471204第一章平安考前須知與設(shè)備使用 PAGEREF _Toc107471204 h - 1 -HYPERLINK l _Toc1074712051.1防止觸電 PAGEREF _Toc107471205 h - 1 -HYPERLINK l _Toc1074712061.2防止?fàn)C傷 PAGEREF _Toc107471206 h - 2 -HYPERLINK l _Toc1074712071.3防止損壞

2、 PAGEREF _Toc107471207 h - 2 -HYPERLINK l _Toc1074712081.4現(xiàn)場系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc107471208 h - 2 -HYPERLINK l _Toc1074712091.5控制系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc107471209 h - 2 -HYPERLINK l _Toc107471210第二章計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471210 h - 5 -HYPERLINK l _Toc107471211實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)認(rèn)知 PAGEREF _Toc107471211 h - 5 -HYPERLINK

3、l _Toc107471212實(shí)驗(yàn)2 ADAM4000模塊的通訊和使用 PAGEREF _Toc107471212 h - 10 -HYPERLINK l _Toc107471213實(shí)驗(yàn)3 組態(tài)軟件編程和數(shù)據(jù)獲取 PAGEREF _Toc107471213 h - 18 -HYPERLINK l _Toc107471214實(shí)驗(yàn)4 PLC系統(tǒng)通訊和使用 PAGEREF _Toc107471214 h - 21 -HYPERLINK l _Toc107471215實(shí)驗(yàn)5 PLC Step7編程 PAGEREF _Toc107471215 h - 28 -HYPERLINK l _Toc107471

4、216實(shí)驗(yàn)6 現(xiàn)場總線技術(shù)與DCS實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471216 h - 33 -HYPERLINK l _Toc107471217第三章工藝設(shè)備和儀器儀表實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471217 h - 41 -HYPERLINK l _Toc107471218實(shí)驗(yàn)1 溫度、壓力、液位和流量測量實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471218 h - 41 -HYPERLINK l _Toc107471219實(shí)驗(yàn)2 水泵負(fù)載特性測量實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471219 h - 45 -HYPERLINK l _Toc107471220實(shí)驗(yàn)3 管道壓力和流

5、量耦合特性測量實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471220 h - 47 -HYPERLINK l _Toc107471221實(shí)驗(yàn)4 電動調(diào)節(jié)閥特性測量實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471221 h - 50 -HYPERLINK l _Toc107471222實(shí)驗(yàn)5 調(diào)壓器特性測量實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471222 h - 53 -HYPERLINK l _Toc107471223實(shí)驗(yàn)6 變頻器水泵控制特性測量實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471223 h- 55 -HYPERLINK l _Toc107471224第四章工業(yè)系統(tǒng)對象特性的測定研究 PAGERE

6、F _Toc107471224 h - 59 -HYPERLINK l _Toc107471225實(shí)驗(yàn)1 單容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測定實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471225 h - 59 -HYPERLINK l _Toc107471226實(shí)驗(yàn)2 雙容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測定實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471226 h - 62 -HYPERLINK l _Toc107471227實(shí)驗(yàn)3 非線性容積水箱液位數(shù)學(xué)模型的測定實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471227 h - 64 -HYPERLINK l _Toc107471228實(shí)驗(yàn)4 測定不同阻力下單容水箱液位數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn)

7、 PAGEREF _Toc107471228 h - 67 -HYPERLINK l _Toc107471229實(shí)驗(yàn)5 鍋爐與加熱器對象數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471229 h - 69 -HYPERLINK l _Toc107471230實(shí)驗(yàn)6 滯后管數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471230 h - 72 -HYPERLINK l _Toc107471231實(shí)驗(yàn)7 換熱機(jī)組數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471231 h - 75 -HYPERLINK l _Toc107471232第五章簡單設(shè)計(jì)型控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471

8、232 h - 79 -HYPERLINK l _Toc107471233實(shí)驗(yàn)1 單閉環(huán)流量控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471233 h - 79 -HYPERLINK l _Toc107471234實(shí)驗(yàn)2 單容水箱液位定值控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471234 h - 82 -HYPERLINK l _Toc107471235實(shí)驗(yàn)3 雙容水箱液位定值控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471235 h - 88 -HYPERLINK l _Toc107471236實(shí)驗(yàn)4 三容水箱液位定值控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471236 h - 91 -HYP

9、ERLINK l _Toc107471237實(shí)驗(yàn)5 鍋爐水溫定值位式控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471237 h - 94 -HYPERLINK l _Toc107471238實(shí)驗(yàn)6 鍋爐水溫定值控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471238 h - 98 -HYPERLINK l _Toc107471239實(shí)驗(yàn)7 換熱器水溫單回路控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471239 h - 101 -HYPERLINK l _Toc107471240實(shí)驗(yàn)8 聯(lián)鎖控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471240 h - 104 -HYPERLINK l _Toc107

10、471241實(shí)驗(yàn)9 單閉環(huán)壓力控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471241 h - 107 -HYPERLINK l _Toc107471242第六章復(fù)雜設(shè)計(jì)型控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc107471242 h - 110 -HYPERLINK l _Toc107471243實(shí)驗(yàn)1下水箱液位和進(jìn)口流量串級控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471243 h - 110 -HYPERLINK l _Toc107471244實(shí)驗(yàn)2 閉環(huán)雙水箱液位串級控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471244 h - 119 -HYPERLINK l _Toc107471245實(shí)驗(yàn)3 換

11、熱器熱水出口溫度和冷水流量串級控制實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471245 h - 123 -HYPERLINK l _Toc107471246實(shí)驗(yàn)4 單閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471246 h - 127 -HYPERLINK l _Toc107471247實(shí)驗(yàn)5 下水箱液位前饋反響控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471247 h - 129 -HYPERLINK l _Toc107471248實(shí)驗(yàn)6 鍋爐溫度和換熱器前饋反響控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471248 h - 133 -HYPERLINK l _Toc1074

12、71249實(shí)驗(yàn)7 管道壓力和流量解耦控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471249 h - 136 -HYPERLINK l _Toc107471250實(shí)驗(yàn)8 換熱器出口溫度與流量解耦控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) PAGEREF _Toc107471250 h - 140 -HYPERLINK l _Toc107471251第七章創(chuàng)新型設(shè)計(jì)與研究 PAGEREF _Toc107471251 h - 144 -HYPERLINK l _Toc107471252實(shí)驗(yàn)1 大延遲系統(tǒng)補(bǔ)償控制的研究 PAGEREF _Toc107471252 h - 144 -HYPERLINK l _Toc10747125

13、3實(shí)驗(yàn)2 單神經(jīng)元自適應(yīng)PID算法的研究 PAGEREF _Toc107471253 h - 147 -HYPERLINK l _Toc107471254實(shí)驗(yàn)3 模糊控制算法的研究 PAGEREF _Toc107471254 h - 154 -HYPERLINK l _Toc107471255實(shí)驗(yàn)4 現(xiàn)場總線系統(tǒng)控制研究 PAGEREF _Toc107471255 h - 156 -HYPERLINK l _Toc107471256第八章工程應(yīng)用型設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc107471256 h - 164 -HYPERLINK l _Toc107471257實(shí)驗(yàn)1 工業(yè)工程設(shè)計(jì) PAGE

14、REF _Toc107471257 h - 164 -HYPERLINK l _Toc107471258實(shí)驗(yàn)2報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc107471258 h - 168 -HYPERLINK l _Toc107471259實(shí)驗(yàn)3 關(guān)鍵事件處理和記錄設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc107471259 h - 175 -HYPERLINK l _Toc107471260實(shí)驗(yàn)4 系統(tǒng)趨勢和歷史存儲設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc107471260 h - 178 -HYPERLINK l _Toc107471261實(shí)驗(yàn)5 系統(tǒng)登錄和平安性設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc107471261 h

15、 - 180 -HYPERLINK l _Toc107471262實(shí)驗(yàn)6 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的研究 PAGEREF _Toc107471262 h - 185 -. z.-. z.第一章 平安考前須知與設(shè)備使用平安考前須知：在安裝、操作、維護(hù)或檢查本系統(tǒng)之前一定仔細(xì)閱讀以下平安考前須知。在熟悉設(shè)備的知識、平安信息及全部有關(guān)考前須知以后使用。在本使用說明書中，將平安考前須知等級分為“危險(xiǎn)和“注意。！危險(xiǎn)：不正確的操作造成的危險(xiǎn)情況，將導(dǎo)致死亡或重傷的發(fā)生。！注意：不正確的操作造成的危險(xiǎn)情況，將導(dǎo)致一般或輕微的傷害或造成物體的硬件損壞。注意：根據(jù)情況的不同，“注意等級的事項(xiàng)也可能造成嚴(yán)重后果。請遵循兩

16、個等級的考前須知，因?yàn)樗鼈儗τ趥€人平安都是重要的。1.1防止觸電盡管系統(tǒng)經(jīng)過多層保護(hù)，還是請用戶注意以下平安事項(xiàng)。！危險(xiǎn)嚴(yán)格要求系統(tǒng)可靠接地，包括現(xiàn)場對象系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，接地電阻不大于4歐姆。當(dāng)通電或正在運(yùn)行時，請不要進(jìn)展任何維護(hù)、維修操作，不要翻開機(jī)柜后門，接線箱蓋子，變頻器前蓋板，否則會發(fā)生觸電的危險(xiǎn)。即使電源處于斷開時，除維護(hù)、維修外，請不要接觸任何具有超過平安電壓的裸露端子，否則接觸各種充電回路可能造成觸電事故。請不要用濕手操作設(shè)定各種旋鈕及按鍵，以防止觸電。對于電纜，請不要損傷它，不要對它加過重的應(yīng)力，使它承載重物或?qū)λQ壓。 否則可能會導(dǎo)致觸電。包括布線或檢查在內(nèi)的工作都應(yīng)由專業(yè)技

17、術(shù)人員進(jìn)展。在開場布線或維修之前，請斷開電源，經(jīng)過10分鐘以后，用萬用表等檢測剩余電壓后進(jìn)展。1.2防止?fàn)C傷！危險(xiǎn)不要接觸熱水管道，防止高溫燙傷。在熱水沒有冷卻時，不要翻開鍋爐，不要進(jìn)展任何維修維護(hù)工作。！注意請盡量控制水溫在70度以下，以免高溫燙傷，提高產(chǎn)品壽命。1.3防止損壞！危險(xiǎn)在水泵運(yùn)行狀態(tài)，絕對制止進(jìn)展水泵切換控制操作，否則可能損壞變頻器。！危險(xiǎn)在水箱水位沒有到達(dá)一定高度，不能啟動調(diào)壓器輸出，否則可能損壞加熱器。該系統(tǒng)增加了硬件的連鎖保護(hù)，但是也要在操作時注意。！注意系統(tǒng)應(yīng)遠(yuǎn)離可燃物體。系統(tǒng)發(fā)生故障時，請斷開電源。否則系統(tǒng)可能因電流過大導(dǎo)致火災(zāi)。各個端子上加的電壓只能是使用手冊上所規(guī)

18、定的電壓，以防止爆裂、損壞等等。確認(rèn)電纜與正確的端子相連接，否則，可能會發(fā)生爆裂、損壞等等事故。始終應(yīng)保證正負(fù)極性的正確，以防止爆裂、損壞等。1.4現(xiàn)場系統(tǒng)組成A3000現(xiàn)場系統(tǒng)(A3000-FS和A3000-FBS)包括三水箱，一個鍋爐，一個強(qiáng)制換熱器，兩個水泵，兩個流量計(jì)，一個電動調(diào)節(jié)閥。其他還包括加熱管，大水箱。圖見1-1。1.5控制系統(tǒng)組成A3000控制系統(tǒng)(A3000-CS)包括了傳感器執(zhí)行器I/O連接板、三個可換的子控制系統(tǒng)板，第三方控制系統(tǒng)接口板。1# 儲水箱5# 鍋爐滯后管2# 水箱3# 水箱換熱器4# 水箱圖1-1 系統(tǒng)構(gòu)造圖圖1-4-1 系統(tǒng)構(gòu)造圖控制系統(tǒng)構(gòu)造舉例標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜傳

19、感、執(zhí)行器連接板第一控制系統(tǒng)第二控制系統(tǒng)第三控制系統(tǒng)常規(guī)儀表，DDC，或PLCRS485到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備實(shí)驗(yàn)接口過程級管理級網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)圖1-2 控制系統(tǒng)構(gòu)造整個局部設(shè)計(jì)在一個工業(yè)機(jī)柜中，開放性極強(qiáng)。一個前門，保證了設(shè)備防塵、散熱等需要。內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計(jì)合理，布線完全按照工業(yè)要求，整齊、可靠。系統(tǒng)構(gòu)造如下圖。左邊是機(jī)柜布置簡圖，右邊是各個控制系統(tǒng)的半模擬屏簡圖?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)造圖1-2：內(nèi)部包括一個接線盒，兩塊安裝板。第二章 計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)本章為后續(xù)實(shí)驗(yàn)打下根底。內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)認(rèn)知，認(rèn)識各種工業(yè)設(shè)備，儀器儀表，以及不同的控制系統(tǒng)。開場學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)軟件編程，以及上位機(jī)組態(tài)軟件編程。實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

20、認(rèn)知一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)造和組成。2、了解信號的傳輸方式和路徑。3、掌握實(shí)驗(yàn)裝置的根本操作。4、了解DDC控制系統(tǒng)的使用二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備A3000-FS常規(guī)現(xiàn)場系統(tǒng)、萬用表，AS3020 DDC控制系統(tǒng)。三、實(shí)驗(yàn)原理與介紹A3000高級過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)獨(dú)創(chuàng)現(xiàn)場系統(tǒng)概念，而不是對象系統(tǒng)?，F(xiàn)場系統(tǒng)包括了實(shí)驗(yàn)對象單元、供電系統(tǒng)、傳感器、執(zhí)行器(包括電動調(diào)節(jié)閥、變頻器及調(diào)壓器)、以及半模擬屏，從而組成了一個只需承受外部標(biāo)準(zhǔn)控制信號的完整、獨(dú)立的現(xiàn)場環(huán)境。1、A3000特點(diǎn)(1)現(xiàn)場系統(tǒng)通過一個現(xiàn)場控制箱，集成供電系統(tǒng)、變頻器、移相調(diào)壓器、以及現(xiàn)場繼電器，所有驅(qū)動電力由現(xiàn)場系統(tǒng)提供。它僅需通過標(biāo)準(zhǔn)

21、接線端子接收標(biāo)準(zhǔn)控制信號即能完成所有實(shí)驗(yàn)功能。從而實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場系統(tǒng)與控制系統(tǒng)完全獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)。(2)現(xiàn)場控制箱側(cè)面是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接線端子盒。這種標(biāo)準(zhǔn)信號接口可以使現(xiàn)場系統(tǒng)與用戶自行選定的DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、DDC系統(tǒng)方便連接，甚至用戶自己用單片機(jī)組成的系統(tǒng)都可以對現(xiàn)場系統(tǒng)進(jìn)展控制。(3)現(xiàn)場系統(tǒng)的設(shè)計(jì)另外的優(yōu)勢是保證動力線與控制線的電磁干擾隔離。(4)現(xiàn)場系統(tǒng)的設(shè)計(jì)保證了控制系統(tǒng)只需要直流低壓就可以了，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更模塊化，更平安、具有更大的擴(kuò)展性。A3000-FS系統(tǒng)構(gòu)造原理圖如圖2-1所示。圖2-1 A3000現(xiàn)場系統(tǒng)構(gòu)造圖現(xiàn)場系統(tǒng)包括三個水箱，一個大儲水箱，一個鍋爐，一個工業(yè)用板式換熱

22、器，兩個水泵，大功率加熱管，滯后時間可以調(diào)整的滯后系統(tǒng)，一個硬件聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。傳感器和執(zhí)行器系統(tǒng)包括5個溫度、3個液位、1個壓力，1個電磁流量計(jì)，1個渦輪流量計(jì)，1個電動調(diào)節(jié)閥，兩個電磁閥，2個液位開關(guān)。 2、現(xiàn)場系統(tǒng)面板左側(cè)設(shè)置：電源：220V AC單相電源開關(guān)，380V AC三相電源開關(guān)。開關(guān)：三個旋鈕開關(guān)，分別是1#、2#工頻電源開關(guān)，以及變頻器控制水泵的開關(guān)?？梢园纬錾厦嫠玫碾娏B線，連接到不同的位置，從而更改各個水泵的電力來源?？梢允枪ゎl，也可以是變頻器。如果用戶不需要變頻調(diào)速，則建議全部使用工頻控制。按照設(shè)計(jì)，使用變頻器控制的水泵，其面板對應(yīng)的指示燈可能不工作，因?yàn)樽冾l器可能輸出

23、0-50Hz，而繼電器不能工作。兩個撥動開關(guān)，分別是現(xiàn)場系統(tǒng)照明用電源開關(guān)，以及變頻器STF(正轉(zhuǎn))控制開關(guān)。注意在機(jī)柜上還有并聯(lián)的一個STF控制端，如果要設(shè)置工作模式，請斷開該控制端。為了防止控制邏輯太復(fù)雜，我們一般不連接機(jī)柜上的這個開關(guān)。電壓表：顯示加在調(diào)壓器上的電壓值。變頻器：對于A3000FBS系統(tǒng)，則具有Profibus DP控制端子。面板右側(cè)是現(xiàn)場系統(tǒng)的模擬屏，安裝有5個指示燈和滯后管系統(tǒng)的兩手動調(diào)節(jié)閥。當(dāng)兩個水泵、兩個電磁閥開啟時，其狀態(tài)指示燈分別點(diǎn)亮。當(dāng)鍋爐內(nèi)水位超過低限液位開關(guān)時，液位開關(guān)閉合，聯(lián)鎖控制指示燈點(diǎn)亮，可以開場對鍋爐加熱。3、支路分析現(xiàn)場系統(tǒng)包含兩個支路。支路1有

24、1#水泵，換熱器，鍋爐，還可以直接注水到三個水箱以及鍋爐。支路2有2#水泵，壓力變送器，電動調(diào)節(jié)閥，三個水箱，還有一路流入換熱器進(jìn)展冷卻。(1)支路1分析支路1包括左邊水泵，1#流量計(jì)，電磁閥等組成，可以到達(dá)任何一個容器，鍋爐以及換熱器。水泵可以使用變頻器控制流量，電磁閥可能沒有。由于支路1可以與鍋爐形成循環(huán)水，可以做溫度控制實(shí)驗(yàn)。為了保證加熱均勻，應(yīng)該使用動態(tài)水，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個水循環(huán)回路來達(dá)成此目的。即翻開JV304、JV106、*V101，關(guān)閉其它閥門(注意JV104)，開啟1#水泵，則鍋爐內(nèi)的水通過1#水泵循環(huán)起來。鍋爐內(nèi)有高、低限兩個液位開關(guān)，可以進(jìn)展聯(lián)鎖保護(hù)。當(dāng)鍋爐內(nèi)液位低于低限液

25、位開關(guān)時，液位開關(guān)翻開，加熱器無法開啟。當(dāng)液位超過它時，液位開關(guān)合上，加熱器信號連通，因此可以防止加熱器干燒。高限液位開關(guān)有兩個作用：第一，當(dāng)鍋爐內(nèi)水溫超過溫度上限時，通過聯(lián)鎖控制，翻開2#電磁閥，注入冷水，使鍋爐內(nèi)溫度快速下降；第二，當(dāng)鍋爐內(nèi)水量超過液位上限時，高限液位開關(guān)閉合，通過聯(lián)鎖控制，關(guān)閉2#電磁閥，不再注入冷水。支路1上有一個工業(yè)用板式換熱器，其冷、熱水出口各有一個溫度傳感器，可以做熱量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。鍋爐底部連接有滯后管系統(tǒng)。翻開JV501、JV502，關(guān)閉JV503，鍋爐內(nèi)的水只流過第一段滯后管，進(jìn)入儲水箱。翻開JV503，關(guān)閉JV502，水流過兩段滯后管，即增加了滯后時間。 在滯后

26、管出口裝有一個溫度傳感器，可以做溫度滯后實(shí)驗(yàn)。(2)支路2分析支路2包括右邊的水泵，2# 流量計(jì)，壓力變送器，電動調(diào)節(jié)閥?？梢缘竭_(dá)任何一個容器，鍋爐以及換熱器。水泵可以使用變頻器控制流量，也可以使用電動調(diào)節(jié)閥，對于小流量使用調(diào)節(jié)閥比擬準(zhǔn)確，對于要求快速控制的，則使用變頻器比擬方便。支路2有一個電動調(diào)節(jié)閥，配合三個水箱(各裝一個壓力變送器)，可以做單容、雙容、三容實(shí)驗(yàn)，以及液位串級實(shí)驗(yàn)、換熱器溫度串級實(shí)驗(yàn)，以及換熱器解耦控制實(shí)驗(yàn)。水箱裝有壓力變送器，測得水箱的壓力信號，之后轉(zhuǎn)換為液位信號。對于單容實(shí)驗(yàn)，我們配有一塊反正切閘板、一個截面呈三角形的柱體。反正切閘板替換矩形閘板，用于不同阻力下液位數(shù)學(xué)

27、模型的測定實(shí)驗(yàn)。三角形柱體放入水箱中，可以做非線性容積實(shí)驗(yàn)，以及單容水箱容積改變的液位數(shù)學(xué)模型測定實(shí)驗(yàn)。對于流量控制實(shí)驗(yàn)，我們可以選擇支路2，用電動調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行器。同時啟動兩個支路的水泵，可以做比值控制實(shí)驗(yàn)：將支路1流量固定(用渦輪流量計(jì)測量流量值)，設(shè)定一個比值系數(shù)，用PID控制支路2的流量與支路1成比例。對于較復(fù)雜的前饋-反響控制實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)使用兩個支路的多個設(shè)備來完成。以換熱器溫度流量前饋反響實(shí)驗(yàn)為例，設(shè)備包括：鍋爐、換熱器、兩個水泵、調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)。前饋控制局部，通過測量換熱器熱水入口溫度及流量，控制調(diào)節(jié)閥開度，實(shí)現(xiàn)冷水流量控制；反響控制局部，通過測量換熱器熱水出口溫度

28、，控制調(diào)節(jié)閥開度，實(shí)現(xiàn)冷水流量控制。四、實(shí)驗(yàn)要求1、了解整個現(xiàn)場系統(tǒng)的構(gòu)造。2、學(xué)會進(jìn)展液位實(shí)驗(yàn)時整個系統(tǒng)操作。3、學(xué)會進(jìn)展溫度實(shí)驗(yàn)時整個系統(tǒng)操作。4、學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的IO連線。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、設(shè)備組裝與檢查(1)將A3000-FS現(xiàn)場系統(tǒng)的大儲水箱灌滿水(至最高高度)。(2)翻開1# 電磁閥，閥門JV104，JV103，其他閥門關(guān)閉，特別是JV304要關(guān)閉。左邊水泵和渦輪流量計(jì)組成的動力支路至下水箱，下水箱的出水閘板。2、系統(tǒng)連線(1)將I/O信號接口板上下水箱液位變送器信號連接到DDC控制系統(tǒng)的模擬量輸入端AI0。(2)24V輸出+接到1#電磁閥的左端，直接翻開電磁閥。3、啟動實(shí)驗(yàn)裝置

29、(1)將實(shí)驗(yàn)裝置電源插頭接到單相交流電源。(2)翻開現(xiàn)場系統(tǒng)電源漏電保護(hù)空氣開關(guān)。此時1#電磁閥已經(jīng)動作。否則檢查線路。(3)翻開控制機(jī)柜電源漏電保護(hù)空氣開關(guān)，指示燈亮起。(4)翻開AS3020 DDC控制子系統(tǒng)電源，各個ADAM4000模塊指示燈亮起。4、翻開水泵，看整個液位實(shí)驗(yàn)回路工作是否正常。請教師翻開ADAM_Utility進(jìn)展直接的操作，演示一個液位測量過程。5、關(guān)閉水泵，翻開1#電磁閥，閥門JV104，JV106，其他閥門關(guān)閉，特別是JV103和JV305要關(guān)閉。左邊水泵和渦輪流量計(jì)組成的動力支路至鍋爐。6、翻開水泵，開場向鍋爐注水。觀察什么時候聯(lián)鎖指示燈亮起。表示水已經(jīng)超過加熱管

30、高度。再上升一定高度后，關(guān)閉水泵。7、把DDC控制系統(tǒng)的AO0端子連接到調(diào)壓模塊的輸入端子上。翻開ADAM_Utility進(jìn)展直接的操作，直接從AO0輸出10-20毫安信號，觀察輸出電壓是否改變。一定時間后，觀察鍋爐上的水溫表是否上升。8、關(guān)閉閥門JV104，翻開JV304，開啟水泵，從而形成循環(huán)水，觀察溫度表的變化。9、實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉閥門JV304，翻開JV104，關(guān)閉水泵。關(guān)閉全部電源設(shè)備，拆下實(shí)驗(yàn)連接線。六、思考問題如果要通過調(diào)節(jié)閥控制液位，請描述開關(guān)那些閥門，啟動那些信號。分析為什么加熱時最好讓水循環(huán)起來。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果提交1、繪制一個通過支路1到下水箱，進(jìn)展液位實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)通道圖。2、

31、繪制一個通過支路1到鍋爐，進(jìn)展液位實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)通道圖。實(shí)驗(yàn)2 ADAM4000模塊的通訊和使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、根本了解數(shù)據(jù)采集AI，數(shù)據(jù)輸出AO，DI, DO概念。2、了解RS485通訊所需要的設(shè)置內(nèi)容。3、學(xué)習(xí)各種標(biāo)準(zhǔn)信號的不同接法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備A3000-FS常規(guī)現(xiàn)場系統(tǒng)，AS3020 DDC控制系統(tǒng)，萬用電表可選。三、實(shí)驗(yàn)原理與介紹研華是將PC技術(shù)引入自動化市場的領(lǐng)先廠商之一，特別是ADAM-4000系列遠(yuǎn)程DA&C系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)應(yīng)用。ADAM-4000系列提供兩類產(chǎn)品：通信和I/O，通信模塊提供各種借口，包括以太網(wǎng)、串行、光纖和無線端口等；I/O模塊在主機(jī)PC和現(xiàn)場信號之間提供

32、完整的信號調(diào)理和通信解決方案，例如模擬量I/O、數(shù)字量I/O和計(jì)數(shù)器。AS3020子系統(tǒng)包括研華的ADAM4017、ADAM4024、ADAM4050三個I/O模塊。該系統(tǒng)由24V直流電驅(qū)動，通過RS485轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)ADAM457/4570到以太網(wǎng)，再將數(shù)據(jù)傳到上位機(jī)。下面介紹一下各個模塊：1、ADAM4017ADAM4017是一個16位，8通道模擬量輸入模塊，它對每個通道輸入量程提供多種*圍，可以自行選擇設(shè)定。這個模塊用于工業(yè)測量和監(jiān)測，其性價(jià)比很高。通過光隔離輸入方式對輸入信號與模塊之間提供3000V DC隔離，而且具有過壓保護(hù)功能。其構(gòu)造圖2-2所示。圖2-2ADAM4017模擬量輸

33、入模塊ADAM4017提供信號輸入，A/D轉(zhuǎn)換，RS485數(shù)據(jù)通訊功能。使用一個16位微處理器控制的A/D轉(zhuǎn)換器將傳感器的電壓或電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)換為工程單位量。當(dāng)上位機(jī)采集數(shù)據(jù)時，該模塊就通過RS-485數(shù)據(jù)線傳送到上位機(jī)。輸入信號：電壓輸入：150 mV，500 mV，1V，5V，10 V電流輸入：20 mA，需要串接一個125精細(xì)電阻。一般只有250歐姆的精細(xì)電阻，則兩個可以并聯(lián)在一起。ADAM4017應(yīng)用連線圖，如圖2-3和圖2-4所示。圖2-3 ADAM4017差分輸入通道05圖2-4 ADAM4017單端輸入通道672、ADAM4024ADAM4024是一個4通道模擬

34、量輸出混合模塊。在*些情況下，需要多路模擬量輸出來完成特殊的功能，但是卻沒有足夠的模擬量輸出通道。而ADAM4024正是為了解決這一問題而設(shè)計(jì)的，它包括了4通道模擬量輸出，以及4通道數(shù)字量隔離輸入。這4路數(shù)字量通道作為緊急聯(lián)鎖控制輸入。ADAM4024的4路模擬量輸出通道支持同時工作在不同的輸出*圍，例如420mA與10V。ADAM4024允許初始值代替默認(rèn)值，用戶很容易對模塊進(jìn)展設(shè)置。ADAM4024技術(shù)規(guī)*：輸出類型：mA，V輸出*圍：020 mA，420 mA，10V隔離電壓：3000V DC負(fù)載：0500(有源)隔離的數(shù)字量輸入：邏輯“0：1V ma*邏輯“1：1030V DC3、AD

35、AM4050ADAM4050有7通道數(shù)字量輸入，8通道數(shù)字量輸出。它的輸出可以由上位機(jī)給定，并且可以控制固態(tài)繼電器以到達(dá)對加熱、水泵、電力設(shè)備的控制。上位機(jī)能通過它的數(shù)字量輸入來確定限制狀態(tài)、平安開關(guān)，以及遠(yuǎn)距離數(shù)字量信號。其示意圖如圖2-5：圖2-5 ADAM4050數(shù)字量輸入/出模塊數(shù)字量輸入：邏輯“0：1Vma*邏輯“1：+3.5V+30VADAM4050輸入連接如圖2-6和2-7所示。圖2-6 ADAM4050TEL輸入圖2-7 ADAM4050開集電極輸入我們所提供液位開關(guān)信號都是不帶電的干節(jié)點(diǎn)信號，如果帶電就是濕節(jié)點(diǎn)了。注意如果使用了光電隔離輸入，則就需要濕節(jié)點(diǎn)，從而為隔離發(fā)光管提

36、供電源。數(shù)字量輸出：開集電極30V，負(fù)載30mA ma*ADAM4050 DO0ULA2003驅(qū)動繼電器線圈24V一般機(jī)械繼電器初始驅(qū)動電流比擬大，所以不要直接使用該輸出驅(qū)動繼電器，我們提供了一個驅(qū)動板，增加電流驅(qū)動能力，并增加了保護(hù)續(xù)流二極管。電路連接如圖2-8所示。圖2-8 ADAM4050驅(qū)動電路數(shù)字量實(shí)驗(yàn)接線：高限液位開關(guān)左端接到控制系統(tǒng)的DI0，DO0接到2#電磁閥左端。4、ADAM4571/4570ADAM4571/4570相當(dāng)于一個透明網(wǎng)關(guān)，起到將現(xiàn)場檢測到的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送到上位機(jī)，且可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)訪問。ADAM4571/4570由24V直流供電，通過EDG port可配置。首

37、先要對其進(jìn)展設(shè)置，用Configuration Utility可掃描到4571/4570，在Device Properties中可查看到設(shè)備名。如圖2-9所示。圖2-9 Configuration Utility配置設(shè)置其IP地址與上位機(jī)處于同一網(wǎng)絡(luò)段。如圖2-10所示。圖2-10 ADAM4571/4570 IP地址設(shè)置選擇串口參數(shù)：1, RS485,波特率為9600bps，無校驗(yàn)位，數(shù)據(jù)8位，停頓位1，如圖2-11所示。圖2-11 ADAM4571/4570串行口模式設(shè)置在Security中設(shè)置任意IP訪問。每一項(xiàng)設(shè)置好之后：確定-應(yīng)用，所有項(xiàng)設(shè)好后Reset，如圖2-12所示。圖2-12

38、 ADAM4571/4570平安項(xiàng)設(shè)置在DOS環(huán)境中PING 4571/4570的IP，可以驗(yàn)證系統(tǒng)是否設(shè)置好了IP。進(jìn)入Port Mapping Utility對上位機(jī)使用串口進(jìn)展設(shè)置。選中Unused Ports，之后選擇Device，IP，Port1，無密碼，然后點(diǎn)ADD。如圖2-13所示。圖2-13 EDG Port Mapping Utility設(shè)置我們的默認(rèn)配置為串口3。在Ports On My puter 中選擇4571/4570 Ports，確定設(shè)置好點(diǎn)擊Apply，E*it，重啟計(jì)算機(jī)。然后通過ADAM4000 Utility可掃描到虛擬的串口。四、實(shí)驗(yàn)要求1、學(xué)會配置ADA

39、M4571。2、學(xué)會使用ADAM UTINITY程序。3、學(xué)會使用ADAM UTINITY程序獲取溫度，液位信號。4、學(xué)會使用ADAM UTINITY程序控制電動調(diào)節(jié)閥。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、將I/O信號接口板上下水箱液位變送器信號連接到DDC控制系統(tǒng)的模擬量輸入端AI0。把DDC控制系統(tǒng)的AO0端子連接到調(diào)節(jié)閥的輸入端子上。2、翻開1#電磁閥，閥門JV104，JV106，其他閥門關(guān)閉，特別是JV103和JV305要關(guān)閉。左邊水泵和渦輪流量計(jì)組成的動力支路至鍋爐。3、翻開水泵，開場向下水箱注水。4、系統(tǒng)上電，具體步驟參考實(shí)驗(yàn)1。5、計(jì)算機(jī)上運(yùn)行Configuration Utility，搜索到

40、ADAM4571或ADAM4570，然后按照介紹進(jìn)展配置。并使用PING的方法驗(yàn)證。使用PORT MAPPING工具進(jìn)展虛擬串行通訊口的設(shè)置。6、翻開調(diào)節(jié)閥電源，電磁流量計(jì)電源，開啟水泵右邊水泵。7、ADAM_Utility進(jìn)展直接的操作，選中直接從ADAM4024的通道1輸出10-20毫安信號，觀察電磁流量計(jì)紀(jì)錄的流量是否變化，可以從調(diào)節(jié)閥的閥柱可以看到是否拔起。關(guān)小下水箱閘板，使得下水箱液位逐步升高，在ADAM_Utility中觀察ADAM4017通道1，看得到的電流是否逐步升高，可以進(jìn)展簡單的計(jì)算，獲得高度h=25cm*(電流-4)/16。8、實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉閥門JV304，翻開JV10

41、4，關(guān)閉水泵。關(guān)閉全部電源設(shè)備，拆下實(shí)驗(yàn)連接線。六、思考問題分析使用ADAM4017測量電流時需要串聯(lián)電阻。如果一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)是0-10控制的，請問ADAM4024如何設(shè)置，需要增加什么電路。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果提交不需要提交，但是需要教師檢查系統(tǒng)是否配置正確。實(shí)驗(yàn)3 組態(tài)軟件編程和數(shù)據(jù)獲取一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解一般組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)架構(gòu)。2、學(xué)習(xí)組態(tài)軟件，為后續(xù)數(shù)據(jù)獲取打下根底。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備組態(tài)王組態(tài)軟件，計(jì)算機(jī)，A3000-FS常規(guī)現(xiàn)場系統(tǒng)，AS3020 DDC控制系統(tǒng)。萬用電表可選。三、實(shí)驗(yàn)原理與介紹亞控公司是一個自動化軟件平臺效勞商，其拳頭產(chǎn)品組態(tài)王6.5具有很好的軟件易用性、穩(wěn)定性，并不斷改善和新增

42、功能，使得該產(chǎn)品在工業(yè)領(lǐng)域中獲得了大量的應(yīng)用。成為國內(nèi)流行的HMI軟件系統(tǒng)。組態(tài)王系統(tǒng)要求硬件：奔騰PIII 500以上IBM PC 或兼容機(jī)操作系統(tǒng)：Win2000/WinNT4.0(補(bǔ)丁6)/Win *P簡體中文版。國內(nèi)流行的或者國外的HMI軟件根本功能和操作是一樣的。下面以組態(tài)王為例簡單介紹。1、認(rèn)識組態(tài)王程序組成員 安裝完“組態(tài)王之后，在系統(tǒng)“開場菜單“程序中生成名稱為“組態(tài)王6.5的程序組。該程序組中包括三個文件夾和四個文件的快捷方式，內(nèi)容如下：組態(tài)王6.5：組態(tài)王工程管理器程序(ProjManager)的快捷方式，用于新建工程、工程管理等；工程瀏覽器：組態(tài)王單個工程管理程序的快捷方

43、式，內(nèi)嵌組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)(TouchE*plorer)，即組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)；運(yùn)行系統(tǒng)：組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)程序(TouchView)的快捷方式。工程瀏覽器(TouchE*plorer)和運(yùn)行系統(tǒng)(TouchView)是各自獨(dú)立的Windows應(yīng)用程序，均可單獨(dú)使用；兩者又相互依存，在工程瀏覽器的畫面開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)開發(fā)的畫面應(yīng)用程序必須在畫面運(yùn)行系統(tǒng)(TouchView)運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行；信息窗口：組態(tài)王信息窗口程序(KingMess)的快捷方式；安裝工具安裝新驅(qū)動：安裝新驅(qū)開工具文件的快捷方式；組態(tài)王文檔：包括以下幾種文檔的快捷方式組態(tài)王幫助：組態(tài)王幫助文件快捷方式；組態(tài)王IO驅(qū)動幫助：組態(tài)王IO

44、驅(qū)動程序幫助文件快捷方式；使用手冊電子版：組態(tài)王使用手冊電子版文件快捷方式；函數(shù)手冊電子版：組態(tài)王函數(shù)手冊電子版文件快捷方式；除了從程序組中可以翻開組態(tài)王程序，安裝完組態(tài)王中后，在系統(tǒng)桌面上也會生成組態(tài)王工程管理器的快捷方式，名稱為“組態(tài)王6.5。2、制作一個工程的一般過程 建立新組態(tài)王工程的一般過程是：(1)設(shè)計(jì)圖形界面(定義畫面)(2)定義設(shè)備，也就是組態(tài)硬件，以便可以構(gòu)造數(shù)據(jù)庫。(3)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(定義變量)，就是建立上位計(jì)算機(jī)和下位控制器或DA&C模塊的通訊。 (4)建立動畫連接，就是讓獲得的數(shù)據(jù)在屏幕上形象生動地顯示出來。(5)運(yùn)行和調(diào)試需要說明的是，這五個步驟并不是完全獨(dú)立的，事實(shí)上

45、，這四個局部常常是交織進(jìn)展的。在用組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)編制工程時，要依照此過程考慮三個方面：圖形 用戶希望怎樣的圖形畫面？也就是怎樣用抽象的圖形畫面來模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場和相應(yīng)的工控設(shè)備。數(shù)據(jù) 怎樣用數(shù)據(jù)來描述工控對象的各種屬性？也就是創(chuàng)立一個具體的數(shù)據(jù)庫，此數(shù)據(jù)庫中的變量反映了工控對象的各種屬性，比方溫度，壓力等。連接 數(shù)據(jù)和圖形畫面中的圖素的連接關(guān)系是什么？也就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行，以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。四、實(shí)驗(yàn)要求1、學(xué)會組態(tài)軟件的安裝2、學(xué)會組態(tài)軟件初步編程3、學(xué)會連結(jié)組態(tài)軟件到硬件。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、安裝組態(tài)軟件，如果已經(jīng)安裝，則卸載。2、進(jìn)展

46、軟件組態(tài)組態(tài)。對ADAM4017，ADAM4024，ADAM4050硬件組態(tài)。3、按照上一實(shí)驗(yàn)進(jìn)展設(shè)備連接和準(zhǔn)備。 4、翻開AS3020 DDC控制子系統(tǒng)電源，其他水泵等設(shè)備不需要翻開。在組態(tài)軟件中進(jìn)展測試，觀察是否連接好。注意串行口指向ADAM4571或ADAM4570建立的虛擬串行口。如果沒有配置好ADAM4571或ADAM4570，則按照上一實(shí)驗(yàn)進(jìn)展配置。5、組態(tài)軟件中建立一個輸入，一個輸出IO變量，對應(yīng)到ADAM4017通道1，ADAM4024通道1。6、翻開調(diào)節(jié)閥電源，電磁流量計(jì)電源，開啟右邊水泵。7、通過組態(tài)軟件修改輸出值，觀察電磁流量計(jì)紀(jì)錄的流量是否變化，記錄幾組數(shù)據(jù)。(可以使用

47、萬用表測量ADAM4024的通道1的輸出電壓，一般調(diào)節(jié)閥負(fù)載電阻是125或250，從電壓根本可以得到電流，直接測量電流也可以。)8、關(guān)小下水箱閘板，使得下水箱液位逐步升高，在組態(tài)軟件中觀察的得到的值，看得到的電流是否逐步升高，可以進(jìn)展工程量轉(zhuǎn)換，獲得高度h=25.0*(測量值-4.0)/16.0，單位厘米。該公式可以寫在組態(tài)王的畫面屬性頁中。在開發(fā)系統(tǒng)中，翻開對應(yīng)的畫面，鼠標(biāo)右擊，選擇畫面屬性，然后再選擇命令語言，就可以編寫腳本程序了。如圖2-14所示。圖2-14 組態(tài)王腳本程序設(shè)置9、實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉閥門JV304，翻開JV104，關(guān)閉水泵。關(guān)閉全部電源設(shè)備，拆下實(shí)驗(yàn)連接線。六、思考問題如果

48、要通過調(diào)節(jié)閥控制液位，請描述開關(guān)那些閥門，啟動那些信號。分析為什么加熱時最好讓水循環(huán)起來。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果提交1、提交組態(tài)軟件電子文件。2、填寫以下表格序號ADAM4024輸出的電流電磁流量計(jì)的顯示123實(shí)驗(yàn)4 PLC系統(tǒng)通訊和使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、初步學(xué)習(xí)PLC的根本知識2、了解PLC工程的開發(fā)過程。3、學(xué)習(xí)PLC的模擬輸入輸出，數(shù)字輸入輸出特點(diǎn)和工程設(shè)計(jì)。4、初步使用STEP 7編程軟件。5、學(xué)習(xí)使用STEP7直接操作PLC的存放器。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備A3000-FS常規(guī)現(xiàn)場系統(tǒng)，AS3040 PLC控制系統(tǒng)，萬用電表可選，STEP 7軟件。三、實(shí)驗(yàn)原理與介紹1、概述現(xiàn)代可編程序控制器不僅能實(shí)現(xiàn)對數(shù)字

49、量的邏輯控制，還具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、運(yùn)動控制、模擬PID運(yùn)算控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。PLC(Programmable Logic Controller)具有以下優(yōu)點(diǎn)：編程方法簡單易學(xué)；功能強(qiáng)，性價(jià)比高；硬件配套齊全，用戶使用方便，適用性強(qiáng)；可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；維修工作量少，維修方便；體積小能耗。因而PLC在中小系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣，成為中小系統(tǒng)的主流控制器。西門子PLC產(chǎn)品在國內(nèi)市場推廣較早，是國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的PLC產(chǎn)品之一。SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)各種場合中的檢測監(jiān)測及控制的自動化S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中或

50、相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比S7-200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：極高的可靠性極豐富的指令集易于掌握便捷的操作豐富的內(nèi)置集成功能實(shí)時特性強(qiáng)勁的通訊能力豐富的擴(kuò)展模塊S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能使用*圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛覆蓋所有與自動檢測自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域包括各種機(jī)床機(jī)械電力設(shè)施民用設(shè)施環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等，如：沖壓機(jī)床、磨床、印刷機(jī)械、橡膠化工機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動系統(tǒng)2、 硬件介紹(1)PLC硬件配置如下：CPU：S7200 CPU 222 (120240V電

51、源供電，本機(jī)824VDC 數(shù)字量輸入/6繼電器輸出)擴(kuò)展模塊：EM235(模擬量4模擬量輸入/1模擬量輸出)(2)S7-200 CPU 222技術(shù)指標(biāo)：程序存儲區(qū) 2048字，數(shù)據(jù)存儲區(qū)1024字，掉電保護(hù)時間50小時。本機(jī)I/O 824VDC 數(shù)字量輸入/6繼電器輸出，擴(kuò)展模塊數(shù)量 2。通訊口1個RS485，具有浮點(diǎn)運(yùn)算和256個定時器 ，位操作指令執(zhí)行時間 0.37s；掃描時間監(jiān)控 300ms(可重啟動)。(3)S7-200模擬量輸入輸出模塊EM235 DIP開關(guān)設(shè)置(已設(shè)置好，不用修改。具體內(nèi)容請參考使用說明書)。3、S7-200硬件接線CPU222硬件接線如圖2-15所示。圖2-15

52、S7-200接線原理圖注：CPU222 自帶24V電源，“L、“M端分別接到EM235模塊的“L、“M端，給EM235提供24V的工作電源。注意：不能把這里的L+提供的24V電和機(jī)柜的24V電連接在一起！。模擬量輸入輸出模塊EM235接線，如圖2-16所示。圖2-16 EM235接線原理圖4、A3000CS面板PLC控制系統(tǒng)輸入輸出端子介紹面板上選用了PLC的3路數(shù)字量輸入(DI0、DI1、DI2)，5路數(shù)字量輸出(DO0、DO1、DO2、DO3、DO4)，4路模擬量輸入(AI0、AI1、AI2、AI3)，1路模擬量輸出(AO0)?！癉I為數(shù)字量輸入公共端，機(jī)柜內(nèi)連著CPU222“24V+端，

53、“DO為數(shù)字量輸出公共端，機(jī)柜內(nèi)連著“24V+。如圖2-17所示。DI0DI1負(fù)載負(fù)載DO 0DO1M0L0GP24GP2424V DI DO圖2-17 S7-200數(shù)字量輸入輸出連接示意圖5、實(shí)驗(yàn)接線舉例說明(1)模擬量接線舉例說明如單容水箱液位控制實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)涉及下水箱液位測量信號AI0和PID輸出控制電動調(diào)節(jié)閥的模擬信號AO0。因此，在A3000-CS上把下水箱液位變送器輸出420mA“端分別接到PLC的“AI0端和“AI端；PLC“AO“AO分別接電動調(diào)節(jié)閥控制信號420mA“端。(2)數(shù)字量接線舉例說明如聯(lián)鎖控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)涉及液位開關(guān)2的開關(guān)狀態(tài)DI0、PLC輸出控制1冷水電磁

54、閥的開關(guān)狀態(tài)DO0、PLC輸出控制調(diào)壓器輸入電流的模擬信號AO0。因此在A3000 PLC控制系統(tǒng)上把液位開關(guān)2的左端接“DI0；把PLC“DO0接電磁閥1的左端；PLC“AO0“AO0分別接調(diào)壓器電流信號420mA“端。6、S7-200和STEP 7通訊在計(jì)算機(jī)和S7-200之間連上PC/PPI編程電纜。翻開STEP7 Micro/WIN編程軟件，點(diǎn)擊通訊參數(shù)圖標(biāo)munications，翻開通訊對話框，進(jìn)展通訊參數(shù)設(shè)置(PC/PPI編程電纜的通訊地址設(shè)為2，接口設(shè)為1，如果通過ADAM4571/4570則可能是3或者其它端口，傳輸波特率為9.6Kbps)。在通訊對話框右側(cè)雙擊刷新圖標(biāo)，即可建

55、立與S7200的通訊。如圖2-18所示。圖2-18S7-200和STEP 7通訊我們可以使用串口線連結(jié)到PPI電纜，如果要求每個計(jì)算機(jī)都能訪問，則需要經(jīng)過ADAM4571或ADAM4570，設(shè)置的通訊模式是RS232，而不是RS485，這點(diǎn)要注意。7、直接操作操作PLC的存放器選擇菜單viewponentstatus chart，然后在address欄中輸入地址。如圖2-19所示。圖2-19 status chart設(shè)置界面然后選擇debugforce命令，就可以強(qiáng)制控制該存放器。例如設(shè)定新的Q0.0，則就可以看到S7-200上的指示燈亮起。選擇single read命令，則可以觀察當(dāng)前存放器

56、值。8、S7-200與組態(tài)王的通訊設(shè)備連接：(1)單擊 1新建立備：西門子S7-200 PPI 1 地址：2(2) 雙擊 1設(shè)置串口1：波特率 9600bps；偶校驗(yàn)； 數(shù)據(jù)位8；停頓位1；通訊方式RS-485。四、實(shí)驗(yàn)要求1、學(xué)會安裝STEP 7軟件2、學(xué)會STEP 7和PLC通訊3、學(xué)會STEP 7直接監(jiān)控，改寫PLC存放器數(shù)值。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、安裝STEP 7軟件，如果已經(jīng)安裝，可以先卸載。2、首先給CPU供電，本套AS3040 PLC控制系統(tǒng)選用的PLC控制器CPU222采用交流電220V供電；所以要注意平安。3、在計(jì)算機(jī)和S7-200之間連上PC/PPI編程電纜。翻開STEP7

57、 Micro/WIN編程軟件，點(diǎn)擊通訊參數(shù)圖標(biāo)munications，翻開通訊對話框，進(jìn)展通訊參數(shù)設(shè)置。在通訊對話框右側(cè)雙擊刷新圖標(biāo)，即可建立與S7-200的通訊。4、創(chuàng)立一個程序，例如就是置Q0.0為1。5、下載例子程序。點(diǎn)擊菜單FileDownload，下載過程中，置S7-200 Stop 狀態(tài)，下載成功后點(diǎn)擊菜單PLCRUN，即可運(yùn)行PLC程序。6、直接操作S7-200存放器中的內(nèi)容。把液位變送器信號連接到AS3040控制系統(tǒng)的AI0，然后在Status Chart窗口，寫入地址AIW0，DebugSingle Read命令，就可以獲得該存放器的數(shù)據(jù)。S7-200獲得的數(shù)值為雙整數(shù)，*圍

58、0mA對應(yīng)0，20mA對應(yīng)32000。7、翻開1#電磁閥，閥門JV104，JV103。翻開左邊水泵。8、關(guān)小下水箱閘板，使得下水箱液位逐步升高，在STEP 7軟件中觀察的得到的值，看得到的數(shù)值是否隨液位的升高而逐步升高。六、思考問題分析，在測量電流時需要連結(jié)RA，RB等端口，則你估計(jì)RA等端口內(nèi)部的連接關(guān)系如何。分析在PLC中對于4-20毫安標(biāo)準(zhǔn)信號測量時，如何把原始量轉(zhuǎn)換成工程量。分析，如何利用AS3020 的ADAM4024，測定S7-200測量模擬量時4毫安對應(yīng)的數(shù)值是多少，20毫安時對應(yīng)的數(shù)值是多少。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果提交1、提交程序。2、給出計(jì)算液位工程量的公式。3、填寫以下表格序號獲得的

59、數(shù)值計(jì)算后得到的真實(shí)值(單位厘米)123實(shí)驗(yàn)5PLC Step7編程一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、深入學(xué)習(xí)PLC的的工程設(shè)計(jì)。2、深入學(xué)習(xí)使用STEP7 學(xué)習(xí)編程軟件，掌握模擬量轉(zhuǎn)換技術(shù)。3、學(xué)習(xí)編寫PID控制算法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備A3000-FS常規(guī)現(xiàn)場系統(tǒng)，AS3040 PLC控制系統(tǒng)，萬用電表可選，STEP 7軟件。三、實(shí)驗(yàn)原理與介紹STEP 7是用于SIMATIC S7-200, S7-300/400站創(chuàng)立可編程邏輯控制程序的標(biāo)準(zhǔn)軟件。它可以運(yùn)行在Windows 98、Windows 2000、Windows Me、Windows *P操作系統(tǒng)上。我們所采用的通訊方式為PC/PPI編程電纜，用于S7-2

60、00編程口RS-485與PC機(jī)RS-232端口的連接。編程語言可以使用梯形圖(Ladder Diagram)、功能塊圖(Function Block Diagram)、語句表(Statement List，也稱指令表)。1、程序的一般構(gòu)造S7-200 CPU的控制程序由主程序、子程序和中斷程序組成。例如我們編寫一個最簡單的啟動停頓操作，這個程序是電力設(shè)備控制中最經(jīng)典的“起保停電路。下面是用指令表編寫的單回路PID的程序例如：鼠標(biāo)雙擊左邊視圖中的Program Block主程序MAIN，增擊如下代碼：LD SM0.1CALL SBR_0在菜單Viewstl或者ladder中選擇一種方式。然后雙擊