精品课件-工控组态技术及应用kj45

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MCGS工控组态技术应用
模块四 MCGS模拟量组态工程
项目五 西门子S7300PLC液位控制 系统
本项目主要讨论西门子S7300PLC的结构特点、工 作原理、PID模块的原理、MCGS组态以及系统调试 等内容,使学生具备用S7300PLC及MCGS软件组建 简单计算机监控系统的能力。
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MCGS工控组态技术应用
④ 实时曲线的画笔与PID_PV、PID_SP、PID_MAN等变量一一建立连 接。
六、注意事项 1. 水箱液位控制系统在硬件组态时,要注意与实际选择的硬件模块 型号一致。 2. 水箱液位控制系统模块选择时注意与检测仪表、变送仪表的信号 类型一致。 3. 水箱液位控制系统在硬件组态时,要注意模块起始地址的分配。 4. 水箱液位控制系统组态时,注意S7-300PLC与上位机之间网络通讯 方式的设置。
⑻ 掌握西门子S7300PLC液位控制系统的硬件接线。
⑼ 掌握西门子S7300PLC液位控制系统设备的连接。
⑽ 掌握控制系统的组态设计方法。
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模块四 MCGS模拟量组态工程
2. 能力目标 ⑴ 初步具备简单工程的分析能力。 ⑵ 初步具备过程控制系统的设计能力。
⑶ 增强独立分析、综合开发研究、解决具体问题的能 力。
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七、系统调试
1. 水箱液位控制系统PLC电源系统检测
(1)用MPI通讯电缆线将S7-300PLC连接到计算机CP5611专用网 卡,并按照前图4-5-3所示进行系统硬件接线。
(2)接通总电源空气开关和钥匙开关,打开24V开关电源,给S7300PLC、压力变送器上电及电动调节阀上电,测量各模块的供电电 源是否为24V。
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5. S7300PLC水箱液位控制系统PLC控制程 序
1)硬件组态 打开Step 7编程软件,进行系统组态、CPU的参 数设置、模块的参数设置及地址分配,如图4-5-5所 示。其中,S7-300PLC系统机架上有八个槽,编号 为1~8。1号槽必须放电源模块,2号槽必须放CPU 及扩展模块, 4~8号槽可以任意放置各种SM(信 号模块)。
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数据类型 FB 41
35 FC 105 WORD WORD WORD
REAL WORD
REAL BOOL FB 41 WORD
注释 连续PID控制 循环中断组织块 标度变换 液位采样值值 阀门开度采样值 液位标度变换后错误代码显 示值
液位显示值 阀门开度标度变换后错误代 码显示值
⑷ 初步具备西门子S7300PLC系统的设计能力。 ⑸ 初步具备西门子S7300PLC系统的应用能力。 ⑹ 初步具备对简单控制算法PID的设计能力。
⑺ 初步具备对西门子S7300PLC系统中PID模块的 应用能力。
⑻ 初步具备对简单控制系统进行组态的设计能力。 ⑼ 初步具备西门子S7300PLC系统的调试能力。
2. 水箱液位控制系统PLC硬件模块上电测试;
1)模拟量输入模块的参数设置 8通道12位模拟量输入模块(订货号为6ES7 331-7KF02-0AB0)的参 数设置如图4-5-15所示,“4DMU”是4线式电流测量信号,“R-4L”是 4线式热电阻信号,“TC-I”是热电偶信号,“E”表示测量种类为电压 信号。未使用某一组的通道应选择测量种类中的“Deactivated”(禁 止使用)。
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5)编写程序
水箱液位控制系统现场检测仪表发送的信号是4~20mA电流信号, 通过编写子程序实现4~20mA电流信号到电动阀门开度0~100的标 度变换。根据控制要求,利用PID算法及组织块的调用实现水箱液位 的定值控制。
数据块的设置:由于现场采集到的模拟量信号需要进行标度变换,
阀门开度显示值 标度变换极性判断 背景数据块 阀门开度控制信号输出
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MCGS工控组态技术应用 模块四 MCGS模拟量组态工程 4)建立程序逻辑块
逻辑块包括组织块OB、功能块FB和功能块FC。根据控制系统要求,分别新建共享数据块、功能块FC105(标度变换子程序)、新建PID控制功能块FB41(连续控制
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表4-5M-1 理C实G一体S化工教学控任务组态技术应用
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三、理实一体化教学任务
见表4-5-1。
任务一 任务二 任务三 任务四 任务五 任务六 任务七
分析水箱液位控制系统控制要求 水箱液位控制系统控制方案的设计
水箱液位控制系统PLC设备选型 水箱液位控制系统硬件接线 水箱液位控制系统软件编程
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一、学习目标
1. 知识目标
⑴ 掌握西门子S7300PLC的工作原理。
⑵ 掌握模拟量输入模块/输出模块的特性。
⑶ 掌握模拟量控制的相关知识。
⑷ 掌握液位控制系统的控制要求。
⑸ 掌握液位控制系统PID控制算法的设计方法。
⑹ 掌握西门子S7300PLC液位控制系统的构成。
⑺ 掌握简单控制系统的设计思路。
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(1) 网络1:对现场采集到的模拟量信号进行标度变换,在OB35
中断组织块内进行调用,中断时间为:100ms。如图4-5-8和图4-5-9所
示。
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(2) 网络2:调用PID(对应背景数据块为DB1),进行参数 设定,并连接变量。设置中断时间为:100ms。如图4-5-10所示。
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二、要求学生必备的知识与技能
1.必备知识 ⑴ 计算机控制基本知识。 ⑵ 计算机直接数字控制系统基本知识。 ⑶ 西门子S7300PLC系统基本认识。 ⑷ 西门子S7300PLC系统模拟量输入/输出模块基本知
识。
⑸ I/O信号处理基本知识。 ⑹ 简单过程控制系统基本知识。
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图4-5-5 S7-300PLC系统硬件组态
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2)通信组态
网络连接的组态如图4-5-6所示。
图4-5-6 S7-300PLC系统硬件网络连接
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3)符号表 见表4-5-2。
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② PLC属性设置如图4-5-13所示。
图4-5-13 PLC属性设置
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⑷ 用户窗口组态 ① 打开用户窗口,创建S7300PLC液位控制系统窗口。
② 双击S7300PLC液位控制系统窗口,打开动画组态界面,绘制如图 4-5-14所示的图形(参考模块三中的项目二)。
上水箱液位信号经液位变送器的转换,将其转换为 4~20mA的电流信号,然后送到S7-300PLC系统 SM331模块的0通道,通过SM331模块内部D/A转换电 路将4~20mA的电流信号转换为数字信号送到CPU模 块CPU315-2DP中,然后按照预先编写的程序,对被测 量进行分析、判断、处理,按预定的控制算法进行PID 运算,从而送出一个控制信号,送到SM332模块的0通 道,经D/A转换器转换为4~20mA的电流信号送给电动 调节阀,从而通过调节阀门的开度来达到控制水箱进水 流量的目的;阀门的开度可通过SM331模块的1通道送 到计算机进行显示。
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6.西门子S7300PLC液位控制系统的组态 ⑴ 新建工程 选择文件→新建工程,新建S7300PLC液位控制系统.MCG的工程 文件。 ⑵ 数据库组态 S7300PLC液位控制系统数据库规划如图4-5-11所示。
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标度变换程序设计中必须要把从模块百度文库道上采集到的值进行转换并需
要把转换后的数据进行存储,因此需要建立共享数据块,本项目中定 义为DB2。打开数据块DB2,根据水箱液位信号和阀门开度信号的特 点,依次对信号通道设置如下:
“T_Out”:REAL型,地址为DB2.DBD0; “F_Out”:REAL型,地址为DB2.DBD4。 主程序:主程序包括两个网络,由于STEP 7软件系统函数库文件 中包含标度变换子程序“SCALE”和“PID”,因此应用中一般只需要在 主程序中调用,并进行相应参数设置即可。
水箱液位控制系统上位机组态 水箱液位控制系统调试
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四、理实一体化教学步骤
1. 分析水箱液位控制系统控制要求
水箱液位控制系统被控量为上水箱液位 Q1(也可采用中水箱或下水箱)的高度,要 求上水箱的液位稳定在给定值。将压力传感 器检测到的上水箱液位信号作为测量信号, 通过控制器控制电动调节阀的开度,达到控 制上水箱液位的目的。系统的控制器应采用 PI控制规律。
1个
模拟量输入模块:SM331
1个
模拟量输出模块:SM332
1个
通讯卡:CP5611专用网卡
1个
通信电缆:MPI
1个
计算机
1台/人
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2) S7300PLC液位控制系统接线
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4. S7300PLC水箱液位控制系统的控制原理
4)建立程序逻辑块
逻辑块包括组织块OB、功能块FB和功能块FC。根据控制 系统要求,分别新建共享数据块、功能块FC105(标度变换 子程序)、新建PID控制功能块FB41(连续控制专用PID模 块)及对应背景数据块DB1。插入系统组织块OB35(默认 循环周期100ms)。具体如图4-5-7所示。
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符号 CONT_C CYC_INT5 SCALE T_Level F_Feedback T_Ret_Val
地址 FB 41
35 FC 105 PIW 256 PIW 258 MW 20
T_Out F_Ret_Val
DB2.DBD 0 MW 22
F_Out Polar F_InstDB F_SP
DB2.DBD 4 M 0.0 DB 1 PQW 256
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图4-5-2 S7-300PLC控制系统结构图
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3. S7300PLC水箱液位控制系统实训设备基 本配置及控制接线图
1) 实训设备基本配置
液位对象(带液位变送器和电动调节阀)一套
S7-300PLCCPU:CPU315-2DP
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⑶ 设备组态
① 打开工作台的设备窗口标签,双击设备窗口,在空白处右击 鼠标,打开“设备工具箱”,添加如图4-5-12所示的设备。
图4-5-12 设备窗口组态
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② PLC属性设置如图4-5-13所示。
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图4-5 -1 上水箱液位控制系统结构图和方框图 (a)结构图 (b)方框图
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2. 水箱液位控制系统控制方案的设计
系统I/O设计:
AI:2个。
AO:1个。
系统构成设计:用一台S7300(CPU3152DP)PLC、一个SM331模拟量输入模块和一 个SM332模拟量输出模块,以及一块西门子 CP5611专用网卡和一根MPI网线实现对 S7300PLC液位的控制,并用MCGS软件实现 对各种参数的显示、存储与控制功能。图4-52所示为S7-300PLC控制系统结构图。
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项目考核采用M步进C式G考S核方工式控,考组核内态容如技下表术4-5应-3所用示.
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③ 在组态画面中,分别将相应的图形与变量PID_PV、PID_SP、 PID_MV、PID_P、PID_TS、PID_I、PID_D、PID_AM、PID_MAN、 PID_OUT等建立联系。
⑺ 检测仪表及调节仪表的基本知识。
⑻ PID控制原理。 ⑼ PLC编程的基本知识。 ⑽ 组态技术基本知识。
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2. 必备技能
模块四 MCGS模拟量组态工程
⑴ 熟练的计算机操作技能。 ⑵ 简单过程控制系统分析能力。 ⑶ S7-300PLC编程软件使用的技能。 ⑷ S7-300PLC简单程序调试的技能。 ⑸ S7-300PLC硬件的接线能力。 ⑹ 仪表信号类型的辨识能力。 ⑺ S7-300PLC PID模块应用能力。 ⑻ 计算机监控系统的组建能力。
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