12级-集散控制与现场总线技术-实验指导书gai.doc

集散控制与现场总线技术实验指导书实验一 WinCC变量及变量的组态一、 实验目的：1、掌握WinCC变量的创建。2、熟悉掌握按钮的直接连接、库元件的创建、创建和动态I/O域、创建和动态化滚动条等。3、熟悉DDE连接方式，掌握WinCC与Excel的本地DDE通信。二、 实验设备安装了WinCC软件的计算机三、 实验原理1、 创建项目的步骤第一步：准备工作。创建项目前应对项目的结构给出一些初步的考虑。可从如下几个方面进行：（1） 项目类型 在开始创建项目前，应清楚创建的是单用户项目，还是多用户项目。图1-1 指定项目的类型（2） 项目路径 可将WinCC项目创建在一个单独的分区上，不要将WinCC项目放在系统分区上（即不要将项目建立在C盘上）。（3） 项目名称 建议在创建项目前就确定合适的名称。因为一旦完成项目的创建，再对项目的名称进行修改就会涉及许多步骤。第二步：指定项目的类型。单击WinCC项目管理器工具栏上的按钮，或单击“文件”菜单上的“新建”，或使用组合键“Ctrl + N”，可打开“WinCC资源管理器”对话框，如图1-1所示。选择所需要的项目类型，并单击“确定”按钮，即打开“创建新项目”对话框，如图1-2所示。图1-2“创建新项目”对话框第三步：指定项目名称和项目存放的文件夹。在图1-2所示的“创建新项目”对话框中输入项目名称和完整的项目存放路径，然后单击“创建”按钮。第四步：更改项目的属性。l 单击WinCC项目管理器浏览窗口中的项目名称，并在快捷菜单中选择“属性”菜单项。打开“项目属性”对话框，如图1-3所示。图1-3“项目属性”对话框l 在“项目属性”对话框中，可修改项目的类型、修改者及版本等内容。l 在“更新周期”选项卡上，可选择更新周期，并可定义五个用户周期。用户周期的时间为可选择。l 在“热键”选项卡上，可为WinCC用户登录和退出定义热键。第五步：更改计算机的属性。l 打开“计算机属性”对话框。l 在“常规”选项卡上，检查“计算机名称”输入框中是否输入了正确的计算机名称。此名称应与Windows的计算机名称相同。l 如果创建了一个多用户项目，则“计算机类型”可指示此计算机组态是服务器还是客户机。单击“确定”按钮，关闭对话框。如果对项目中的计算机名称进行了修改，则必须关闭再重新打开项目才能生效。2、 WinCC变量、要在变量管理器中创建WinCC变量，首先必须组态一个与PLC的连接。但是，不必安装硬件，安装所期望的通信驱动程序并组态期望的连接就足够了。创建变量组与变量的具体过程如下：图14 创建新的驱动程序（1） 安装新的驱动程序。这可以通过鼠标右键单击变量管理器，并从弹出式菜单中选择添加驱动程序来完成，如图14所示。（2） 选择所期望的驱动程序。从所显示的对话框中，通过单击“打开”按钮将驱动程序插入WinCC项目中，WinCC资源管理器即可将驱动程序条目显示在变量管理器中，而不是仅显示内部变量。例如建立S7 PLC与WinCC的连接，如图1-5所示。图1-5创建S7 PLC的驱动程序（3） 通过鼠标右键单击“新驱动程序”连接条目，可显示一个或几个子条目（所谓的通道单元）。接下来就可以创建一个连接，这通过鼠标右键单击“通道单元”条目并从弹出式菜单中选择新建驱动程序连接来完成，如图1-6所示。图1-6 新建驱动程序连接在图2-3所显示的对话框中，在常规信息标签内为连接分配一个名称。连接参数可通过单击“属性”按钮来进行设置。（4） 通过鼠标右键单击“新添加的连接”条目 ，可按上面所描述的方式添加变量组或变量。在创建WinCC变量时，除定义内部变量所需的设置外，还必须定义地址和格式调整设置，地址需要参考PLC中变量地址。2 DDE连接、WinCC作为DDE的客户端，Excel作为DDE的服务器 （1） 在WinCC项目管理器右键单击“变量管理”选择“添加新的驱动程序：windows dde.chn”建立“WINDOWS DDE”通道，建立新的驱动程序连接NewConnection，连接属性如图1-7所示。其中，“计算机名称”为空，“应用程序”为“Excel”，“主题”为“Excel文件名工作表名”，如aaa.xlsSheet1中aaa.xls为Excel文件名，Sheet1为工作表名。 图1-7 NewConnection属性（2） 建立新变量，在变量属性对话框中单击“选择”按钮，在“条目名称”输入：r行数c列数，如r1c1表示第一行第一列的单元格，如图1-7所示。单击确定完成一个变量的组态。 图1-7新建变量四、 实验内容（1） 如图1-8所示建立包含四个元素结构类型motor，并建立三个结构变量motor1、motor2和motor3图1-8 结构变量（2） 添加S7-300 PLC驱动，建立名为“PLC1”的逻辑连接，建立如下变量：变量名类型PLC寄存器LEVEL132位浮点DB1.DD0LEVEL232位浮点DB1.DD4LEVEL332位浮点DB2.DD8LEVEL432位浮点DB2.DD12M1二进制M0.0M2二进制M0.1（3） 组态如图1-9所示画面，要求监考乙烯裂解气出口温度(T)、气态丙烯流量(F1)、液态丙烯流量(F2)和气态丙烯出口阀门状态(V)。T范围（-50100）、F1范围（0-50m3/s） 、F2范围（ 0-400m3/s ）和V范围（ 开和关两个状态 ）。用DDE方式创建连接，用Excel单元格数据模拟现场设备参数，可以结合变量模拟器进行仿真。图1-9五、 实验报告要求1、实验报告应字迹清晰、正确无误。2、截取组态图形打印并粘贴到实验报告上。3、对组态过程中所遇到的问题进行讨论。实验二 前处理系统画面制作一、 实验目的：1、 熟悉WinCC图形编辑器2、 熟悉WinCC画面布局的方法3、 掌握画面的基本操作：导入与导出功能；对象的基本静态操作；状态显示对象；按钮对象的组态。4、 组态对话框和动态向导的使用。二、 实验设备安装了WinCC软件的计算机三、 实验原理1、 WinCC项目管理器中的图形编辑（1） 浏览窗口的快捷菜单右击WinCC项目管理器的图形编辑器，将弹出快捷菜单。（2） 画面名称的快捷菜单选择WinCC项目管理器的图形编辑器，在它的右边数据窗口显示该项目下的所有画面名称，右击任一画面，弹出的快捷菜单包含的菜单项有：“打开画面”、“重命名画面”、“删除画面”、“定义画面为启动画面”和“属性”。2、 图形编辑器的布局图形编辑器由图形程序和各种各样的工具组成。基于Windows标准，图形编辑器具有创建和动态修改过程画面的功能；与AutoCAD等图形软件相似的程序界面和操作方法可以很容易地使用WinCC的图形编辑器；直接帮助提供了对问题的快速问答；用户还可以自定义工作环境。图形编辑器的画面布局如图2-1所示。图2-1 图形编辑器构成图形编辑器包括以下元素：（1） 绘图区绘图区位于图形编辑器的中央。在绘图区中，水平方向为z轴，垂直方向为Y轴。画面的左上角为画面的坐标原点，其坐标为z一0，y一0。坐标以像素为单位。绘图区中的对象原点位于包围对象的矩形的左上角。（2） 标题栏显示当前编辑的画面名称。（3） 菜单栏操作方法与标准Windows操作类似。单击菜单栏上的菜单“查看”“工具栏”菜单项，打开“工具栏”对话框。在此对话框中可以设置显示或隐藏画面编辑器中的各种工具栏。（4） 标准工具栏位于图形“编辑”菜单栏下的标准工具栏是缺省设置，包括常用的Windows命令按钮。按住键并双击工具栏，“自定义工具栏”对话框打开。在这里，用户可以添加和删除按钮，并改变标准工具栏上的按钮顺序。如要恢复缺省设置的工具栏，可单击“重置”按钮。（5） “对象选项板”“对象选项板”包含在过程画面中频繁使用的不同类型的对象。它包括“标准”和“控件”两个选项卡。“标准”选项卡包括“标准对象”、“智能对象”和“窗口对象”。“控件”选项卡上默认是WinCC提供的最常用的ActiveX控件，如有需要可以链接其他控件。（6） “样式选项板”“样式选项板”允许快速更改线型、线粗细、线端样式和填充图案。（7） “动态向导”默认情况下，“动态向导”工具栏没有显示在图形编辑器中。“动态向导”提供了大量预定义的C动作，以支持频繁重复出现的过程组态。各种动作按“动态向导”的各选项卡中的主题排序。各个选项卡的内容可根据所选对象类型的不同而改变。（8） “对齐选项板”“对齐选项板”工具栏包括“对齐”、“居中”、“问距等同”、“匹配宽度”和“高度”等按钮。（9） “图层选项板”为了简化在复杂的过程画面中处理单个对象，图形编辑器允许使用图层。WinCC画面编辑器横向最多可以分配为32个图层。这些图层可以单个显示或隐藏；缺省情况下，当前图层是图层0。所有图层都可选择可见或不可见。（10） “变量选项板”“变量选项板”默认情况下为隐藏。“变量选项板”允许快速链接变量到对象的某个属性上。操作方法如下：打开对象的“对象属性”窗口，在“变量选项板”上选择一变量，拖动变量到“对象属性”窗口的某一属性上，释放。此外，还有缩放选项板、调色板、字体选项板和状态栏等。四、 实验内容1. 创建一个项目名称为“pretreat”的项目；在图形编辑器（名称main.pdl）中，设计如图2-2所示的图形界面，要求图形排列整齐美观。在处理工艺下方放置两个按钮，文本分别为“切换画面”和“退出激活”。要求：按动“切换画面”按钮，切换到tempctrl.pdl温度控制画面；按动“退出激活”按钮退出WinCC运行。 图2-2 前处理系统画面2. 如图2-3建立tempctrl.pdl中编辑温度监控画面，要求如下：（1） 组态温度控件,滚动条和文本列表；（2） 组态复位按钮，点击回复到初始状态（变量为0）；（3） 组态报警灯，变量在0 25之间显示绿色，超过25显示红色。（4） 组态画面切换到main.Pdl和退出激活按钮。（根据需要定义相关内部变量）图2-3 温度监控画面五、 实验报告要求1、实验报告应字迹清晰、正确无误。2、截取组态图形打印并粘贴到实验报告上。3、对组态过程中所遇到的问题进行讨论。实验三 钢管加热炉温控系统一、 实验目的：1、 熟悉WinCC图形编辑器2、 掌握画面组态的方法：组态对话框，动态向导；动态对话框；直接连接。3、 掌握库和控件的使用。二、 实验设备安装了WinCC软件的计算机三、 实验原理（1） 对象的事件对象的事件是由系统或操作员给对象发送的。如果在对象的事件中组态了一个动作，那么当有事件产生时，相应的动作将被执行。可组态事件的动作包括C动作、VBS动作和直接连接。事件中组态不同的动作有不同的图标表示。白色灯泡：事件没有组态动作。蓝色灯泡：事件组态为直接连接的动作。带“C”缩写的绿色闪电：事件组态为C动作。带“C”缩写的黄色闪电：事件组态为c动作，但C动作还没有通过编译。带“VB”缩写的浅蓝色闪电：事件组态为VBS动作。例在PropAndEvent.pdl画面中增加一个按钮，将其“文本”属性改为清零。它的作用是在单击此按钮时将变量cycle_pos赋值为0。在分别用3种动作实现此按钮的功能前，先完成如下的共同步骤：右击此按钮，从快捷菜单中选择“属性”菜单项，打开“对象属性”窗口。选择“事件”选项卡上的“鼠标”事件，在右边窗口中选择“按左键”行，“动作”列，右击白色闪电图标，弹出快捷菜单，结果如图3-1所示。（2） 事件组态为直接连接从快捷菜单中选择“直接连接”菜单项，打开“直接连接”对话框。在“源”框中选择单选项“常数”，并在编辑框中输入数值0。在“目标”框中选择单选项“变量”，单击旁边的按钮，打开“变量选择”对话框，选择变量cycle_pos。单击“确定”按钮确认，如图3-2所示。单击“确定”按钮，关闭“直接连接”对话框。单击图形编辑器工具栏上的图标，保存画面。单击图形编辑器工具栏上的图标，单击“清零”按钮，测试效果。图3-1 组态对象事件的动作图3-2 事件的“直接连接”对话框四、 实验内容及步骤在图形编辑器中完成如图3-3所示图形的创建。要求如下：（1） 对象的组态，包括执行器、风机、火焰、天然气、助燃气、加热口；（2） 控制按钮组态，其中“打开1”为显示和隐藏助燃风机；“打开2”为显示和隐藏火焰；手动/自动功能的切换。（3） 温度显示组态，显示温度按钮实现华氏和摄氏转换；L1和L2用静态文本方式显示华氏和摄氏温度；K1和K2用I/O域显示对应华氏和摄氏温度。图3-3 加热炉温度控制系统五、 实验报告要求1、实验报告应字迹清晰、正确无误。2、截取组态图形打印并粘贴到实验报告上。3、对组态过程中所遇到的问题进行讨论。实验四 液位控制系统一、 实验目的：1、进行一步熟悉WINCC软件的使用方法。2、了解基于WINCC的液位控制系统构建方法。二、 实验设备1、 安装了WINCC软件的计算机2、 A3000高等过程控制系统三、 实验原理系统结构构成如图4-1所示。上位机安装有WINCC软件，使用WINCC软件构建系统控制用HMI人机界面。水箱液位通过液位传感器将液位信号传送到PLC中，S7-300 PLC输出的控制量传送到FV101电动调节阀的控制端，通过控制FV101电动调节阀的开度控制水流的速度，从而控制液位的高低使液位保持在设定值。当水箱液位高于设定值时，调节阀开度减小，反之则增大。图中带箭头的细线表示信号流向，粗线表示管道的流向和构成。图4-1 液位控制系统工作原理四、 实验内容1、 首先安装S7-300协议，包括通讯驱动程序建立和通道的选择。2、 构建如下图所示的上位机人机界面并建立相应的变量和变量组态，并建立对应的内部变量便于模拟运行。各输入/输出域及变量的类型、对应的存储器位置I/O名称变量变量类型存储器位置测量值:V103液位AI032位浮点数DB3，DD2调节值:FV101PID_LMN32位浮点数DB1，DD72给定值:SPPID_SP32位浮点数DB1，DD6手动输出值:MVPID_MAN32位浮点数DB3，DD16P设置PID_GAIN32位浮点数DB1，DD20I设置PID_TI32位浮点数DB1，DD24D设置PID_TD32位浮点数DB1，DD28FV101PID_LMN32位浮点数DB1，DD72LT103AI032位浮点数DB3，DD2手动/自动PID_AM二进制变量DB1，D0.13、 画面的编辑，其中LICA为报警功能的液位控制器；P102为 水泵；V103为下水箱；LT103为液位传感器；FV101为电动调节阀；V104为蓄水罐；QV102、QV105和QV116为阀门。4、 画面的组态，最终组态画面如图4-2所示，要求如下：（1）建立变量与V103液位关联（0-100），假设给定值是50，根据液位实际值来关联阀门QV116和QV105的开关（红色为关，绿色为开）。（2）通过画中画的按钮切换，显示图4-3，由刻度盘显示V103液位当前值。（3）按下水箱液位、蓄水池液位和流量按钮，在下方的I/O域中能够显示变量名称和对应的数值。图4-2 液位控制系统组态画面图4-3 液位显示画中画五、 实验报告要求1、 实验前应充分预习实验指导书的内容，明确实验内容及要求。2、 实验报告应字迹清晰，内容正确。3、 思考题：若不安装S7-300协议，会是怎样的实验结果？