加热反应炉系统设计
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循环策略的组态定时器构件的设定理论知识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
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
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Windows NT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。
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MCGS PPI 通讯组态。 3．参考图2-41 、图2-43，分别完成通道属性
练习
（一）理论题
1．S7-200系列的PLC的编程软件是什么？S7-200 CPU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．STEP 7-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）。
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
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。
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
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，
温度计和压力表动画属性设置。
（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
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。
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；
和通道连接设置。
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
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。
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
PLC模块排列
6ES7
PLC模块排列
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(Micro PLC)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—200 PLC成为各种小型 控制任务理想的解决方案。
（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。
系统的输出/输入变量表
MCGS数据对象一览表
脚本程序
角度=角度+3.14/180*2 IF 角度>=3.14 THEN
角度=-3.14 ELSE
角度=角度+3.14/180*2 ENDIF 日期=$Date 时间=$Time 把“标注”改为：封面动画日期时间。
封面窗口
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。
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
3个策略：启动策略、退出策略、循环策略
1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
（二）定义数据对象 （三）动画连接 按钮的动画设置
普通操作人员只能进行基本菜单和按钮的操 作。
练习
（一）理论题 1．S7-200系列的PLC的编程软件是什么？S7-200
CPU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．按以下要求设立安全机制： 用户组：管理员组、操作员组 用户：负责人、张工 负责人隶属于管理员组；张工隶属于操作员组
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
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
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。
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
多台PLC与MCGS的PC/PPI 电缆连接
PLC地址设置 PLC地址设置
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。
图2-1 加热反应炉监控系统
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: 1. 完成工程分析 2. 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。
送料控制
S7-200系列的PLC的编程软件
STEP 7-Micro／WIN 32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。
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
管理员组成员可以进行所有操作；操作员组成员只 能进行菜单、按钮等基本操作
需要设置权限的部分包括：系统运行权限
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
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Windows NT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。
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MCGS PPI 通讯组态。 3．参考图2-41 、图2-43，分别完成通道属性
练习
（一）理论题
1．S7-200系列的PLC的编程软件是什么？S7-200 CPU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．STEP 7-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）。
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
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。
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
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，
温度计和压力表动画属性设置。
（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
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。
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；
和通道连接设置。
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
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。
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
PLC模块排列
6ES7
PLC模块排列
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(Micro PLC)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—200 PLC成为各种小型 控制任务理想的解决方案。
（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。
系统的输出/输入变量表
MCGS数据对象一览表
脚本程序
角度=角度+3.14/180*2 IF 角度>=3.14 THEN
角度=-3.14 ELSE
角度=角度+3.14/180*2 ENDIF 日期=$Date 时间=$Time 把“标注”改为：封面动画日期时间。
封面窗口
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。
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
3个策略：启动策略、退出策略、循环策略
1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
（二）定义数据对象 （三）动画连接 按钮的动画设置
普通操作人员只能进行基本菜单和按钮的操 作。
练习
（一）理论题 1．S7-200系列的PLC的编程软件是什么？S7-200
CPU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．按以下要求设立安全机制： 用户组：管理员组、操作员组 用户：负责人、张工 负责人隶属于管理员组；张工隶属于操作员组
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
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
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。
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
多台PLC与MCGS的PC/PPI 电缆连接
PLC地址设置 PLC地址设置
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。
图2-1 加热反应炉监控系统
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: 1. 完成工程分析 2. 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。
送料控制
S7-200系列的PLC的编程软件
STEP 7-Micro／WIN 32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。
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
管理员组成员可以进行所有操作；操作员组成员只 能进行菜单、按钮等基本操作
需要设置权限的部分包括：系统运行权限