a3000高级过程控制系统实验指导书v

1、-PAGE 1. z.HUATECA3000过程控制实验系统实验指导书V3.0华晟高科教学仪器*编制-. z.目 录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc107471204第一章平安考前须知与设备使用 PAGEREF _Toc107471204 h - 1 -HYPERLINK l _Toc1074712051.1防止触电 PAGEREF _Toc107471205 h - 1 -HYPERLINK l _Toc1074712061.2防止烫伤 PAGEREF _Toc107471206 h - 2 -HYPERLINK l _Toc1074712071.3防止损坏

2、 PAGEREF _Toc107471207 h - 2 -HYPERLINK l _Toc1074712081.4现场系统组成 PAGEREF _Toc107471208 h - 2 -HYPERLINK l _Toc1074712091.5控制系统组成 PAGEREF _Toc107471209 h - 2 -HYPERLINK l _Toc107471210第二章计算机测控系统实验 PAGEREF _Toc107471210 h - 5 -HYPERLINK l _Toc107471211实验1 实验系统认知 PAGEREF _Toc107471211 h - 5 -HYPERLINK

3、l _Toc107471212实验2 ADAM4000模块的通讯和使用 PAGEREF _Toc107471212 h - 10 -HYPERLINK l _Toc107471213实验3 组态软件编程和数据获取 PAGEREF _Toc107471213 h - 18 -HYPERLINK l _Toc107471214实验4 PLC系统通讯和使用 PAGEREF _Toc107471214 h - 21 -HYPERLINK l _Toc107471215实验5 PLC Step7编程 PAGEREF _Toc107471215 h - 28 -HYPERLINK l _Toc107471

4、216实验6 现场总线技术与DCS实验 PAGEREF _Toc107471216 h - 33 -HYPERLINK l _Toc107471217第三章工艺设备和仪器仪表实验 PAGEREF _Toc107471217 h - 41 -HYPERLINK l _Toc107471218实验1 温度、压力、液位和流量测量实验 PAGEREF _Toc107471218 h - 41 -HYPERLINK l _Toc107471219实验2 水泵负载特性测量实验 PAGEREF _Toc107471219 h - 45 -HYPERLINK l _Toc107471220实验3 管道压力和流

5、量耦合特性测量实验 PAGEREF _Toc107471220 h - 47 -HYPERLINK l _Toc107471221实验4 电动调节阀特性测量实验 PAGEREF _Toc107471221 h - 50 -HYPERLINK l _Toc107471222实验5 调压器特性测量实验 PAGEREF _Toc107471222 h - 53 -HYPERLINK l _Toc107471223实验6 变频器水泵控制特性测量实验 PAGEREF _Toc107471223 h- 55 -HYPERLINK l _Toc107471224第四章工业系统对象特性的测定研究 PAGERE

6、F _Toc107471224 h - 59 -HYPERLINK l _Toc107471225实验1 单容水箱液位数学模型的测定实验 PAGEREF _Toc107471225 h - 59 -HYPERLINK l _Toc107471226实验2 双容水箱液位数学模型的测定实验 PAGEREF _Toc107471226 h - 62 -HYPERLINK l _Toc107471227实验3 非线性容积水箱液位数学模型的测定实验 PAGEREF _Toc107471227 h - 64 -HYPERLINK l _Toc107471228实验4 测定不同阻力下单容水箱液位数学模型实验

7、 PAGEREF _Toc107471228 h - 67 -HYPERLINK l _Toc107471229实验5 锅炉与加热器对象数学模型实验 PAGEREF _Toc107471229 h - 69 -HYPERLINK l _Toc107471230实验6 滞后管数学模型实验 PAGEREF _Toc107471230 h - 72 -HYPERLINK l _Toc107471231实验7 换热机组数学模型实验 PAGEREF _Toc107471231 h - 75 -HYPERLINK l _Toc107471232第五章简单设计型控制实验 PAGEREF _Toc107471

8、232 h - 79 -HYPERLINK l _Toc107471233实验1 单闭环流量控制实验 PAGEREF _Toc107471233 h - 79 -HYPERLINK l _Toc107471234实验2 单容水箱液位定值控制实验 PAGEREF _Toc107471234 h - 82 -HYPERLINK l _Toc107471235实验3 双容水箱液位定值控制实验 PAGEREF _Toc107471235 h - 88 -HYPERLINK l _Toc107471236实验4 三容水箱液位定值控制实验 PAGEREF _Toc107471236 h - 91 -HYP

9、ERLINK l _Toc107471237实验5 锅炉水温定值位式控制实验 PAGEREF _Toc107471237 h - 94 -HYPERLINK l _Toc107471238实验6 锅炉水温定值控制实验 PAGEREF _Toc107471238 h - 98 -HYPERLINK l _Toc107471239实验7 换热器水温单回路控制实验 PAGEREF _Toc107471239 h - 101 -HYPERLINK l _Toc107471240实验8 联锁控制系统实验 PAGEREF _Toc107471240 h - 104 -HYPERLINK l _Toc107

10、471241实验9 单闭环压力控制实验 PAGEREF _Toc107471241 h - 107 -HYPERLINK l _Toc107471242第六章复杂设计型控制系统 PAGEREF _Toc107471242 h - 110 -HYPERLINK l _Toc107471243实验1下水箱液位和进口流量串级控制实验 PAGEREF _Toc107471243 h - 110 -HYPERLINK l _Toc107471244实验2 闭环双水箱液位串级控制实验 PAGEREF _Toc107471244 h - 119 -HYPERLINK l _Toc107471245实验3 换

11、热器热水出口温度和冷水流量串级控制实验 PAGEREF _Toc107471245 h - 123 -HYPERLINK l _Toc107471246实验4 单闭环流量比值控制系统实验 PAGEREF _Toc107471246 h - 127 -HYPERLINK l _Toc107471247实验5 下水箱液位前馈反响控制系统实验 PAGEREF _Toc107471247 h - 129 -HYPERLINK l _Toc107471248实验6 锅炉温度和换热器前馈反响控制系统实验 PAGEREF _Toc107471248 h - 133 -HYPERLINK l _Toc1074

12、71249实验7 管道压力和流量解耦控制系统实验 PAGEREF _Toc107471249 h - 136 -HYPERLINK l _Toc107471250实验8 换热器出口温度与流量解耦控制系统实验 PAGEREF _Toc107471250 h - 140 -HYPERLINK l _Toc107471251第七章创新型设计与研究 PAGEREF _Toc107471251 h - 144 -HYPERLINK l _Toc107471252实验1 大延迟系统补偿控制的研究 PAGEREF _Toc107471252 h - 144 -HYPERLINK l _Toc10747125

13、3实验2 单神经元自适应PID算法的研究 PAGEREF _Toc107471253 h - 147 -HYPERLINK l _Toc107471254实验3 模糊控制算法的研究 PAGEREF _Toc107471254 h - 154 -HYPERLINK l _Toc107471255实验4 现场总线系统控制研究 PAGEREF _Toc107471255 h - 156 -HYPERLINK l _Toc107471256第八章工程应用型设计 PAGEREF _Toc107471256 h - 164 -HYPERLINK l _Toc107471257实验1 工业工程设计 PAGE

14、REF _Toc107471257 h - 164 -HYPERLINK l _Toc107471258实验2报警系统设计 PAGEREF _Toc107471258 h - 168 -HYPERLINK l _Toc107471259实验3 关键事件处理和记录设计 PAGEREF _Toc107471259 h - 175 -HYPERLINK l _Toc107471260实验4 系统趋势和历史存储设计 PAGEREF _Toc107471260 h - 178 -HYPERLINK l _Toc107471261实验5 系统登录和平安性设计 PAGEREF _Toc107471261 h

15、 - 180 -HYPERLINK l _Toc107471262实验6 网络化控制系统的研究 PAGEREF _Toc107471262 h - 185 -. z.-. z.第一章 平安考前须知与设备使用平安考前须知：在安装、操作、维护或检查本系统之前一定仔细阅读以下平安考前须知。在熟悉设备的知识、平安信息及全部有关考前须知以后使用。在本使用说明书中，将平安考前须知等级分为“危险和“注意。！危险：不正确的操作造成的危险情况，将导致死亡或重伤的发生。！注意：不正确的操作造成的危险情况，将导致一般或轻微的伤害或造成物体的硬件损坏。注意：根据情况的不同，“注意等级的事项也可能造成严重后果。请遵循两

16、个等级的考前须知，因为它们对于个人平安都是重要的。1.1防止触电尽管系统经过多层保护，还是请用户注意以下平安事项。！危险严格要求系统可靠接地，包括现场对象系统，控制系统，接地电阻不大于4欧姆。当通电或正在运行时，请不要进展任何维护、维修操作，不要翻开机柜后门，接线箱盖子，变频器前盖板，否则会发生触电的危险。即使电源处于断开时，除维护、维修外，请不要接触任何具有超过平安电压的裸露端子，否则接触各种充电回路可能造成触电事故。请不要用湿手操作设定各种旋钮及按键，以防止触电。对于电缆，请不要损伤它，不要对它加过重的应力，使它承载重物或对它钳压。 否则可能会导致触电。包括布线或检查在内的工作都应由专业技

17、术人员进展。在开场布线或维修之前，请断开电源，经过10分钟以后，用万用表等检测剩余电压后进展。1.2防止烫伤！危险不要接触热水管道，防止高温烫伤。在热水没有冷却时，不要翻开锅炉，不要进展任何维修维护工作。！注意请尽量控制水温在70度以下，以免高温烫伤，提高产品寿命。1.3防止损坏！危险在水泵运行状态，绝对制止进展水泵切换控制操作，否则可能损坏变频器。！危险在水箱水位没有到达一定高度，不能启动调压器输出，否则可能损坏加热器。该系统增加了硬件的连锁保护，但是也要在操作时注意。！注意系统应远离可燃物体。系统发生故障时，请断开电源。否则系统可能因电流过大导致火灾。各个端子上加的电压只能是使用手册上所规

18、定的电压，以防止爆裂、损坏等等。确认电缆与正确的端子相连接，否则，可能会发生爆裂、损坏等等事故。始终应保证正负极性的正确，以防止爆裂、损坏等。1.4现场系统组成A3000现场系统(A3000-FS和A3000-FBS)包括三水箱，一个锅炉，一个强制换热器，两个水泵，两个流量计，一个电动调节阀。其他还包括加热管，大水箱。图见1-1。1.5控制系统组成A3000控制系统(A3000-CS)包括了传感器执行器I/O连接板、三个可换的子控制系统板，第三方控制系统接口板。1# 储水箱5# 锅炉滞后管2# 水箱3# 水箱换热器4# 水箱图1-1 系统构造图图1-4-1 系统构造图控制系统构造举例标准机柜传

19、感、执行器连接板第一控制系统第二控制系统第三控制系统常规仪表，DDC，或PLCRS485到以太网网络接入设备实验接口过程级管理级网关系统图1-2 控制系统构造整个局部设计在一个工业机柜中，开放性极强。一个前门，保证了设备防尘、散热等需要。内部构造设计合理，布线完全按照工业要求，整齐、可靠。系统构造如下图。左边是机柜布置简图，右边是各个控制系统的半模拟屏简图。控制系统构造图1-2：内部包括一个接线盒，两块安装板。第二章 计算机测控系统实验本章为后续实验打下根底。内容包括实验系统认知，认识各种工业设备，仪器仪表，以及不同的控制系统。开场学习控制系统软件编程，以及上位机组态软件编程。实验1 实验系统

20、认知一、实验目的1、了解实验装置构造和组成。2、了解信号的传输方式和路径。3、掌握实验装置的根本操作。4、了解DDC控制系统的使用二、实验设备A3000-FS常规现场系统、万用表，AS3020 DDC控制系统。三、实验原理与介绍A3000高级过程控制实验系统独创现场系统概念，而不是对象系统。现场系统包括了实验对象单元、供电系统、传感器、执行器(包括电动调节阀、变频器及调压器)、以及半模拟屏，从而组成了一个只需承受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。1、A3000特点(1)现场系统通过一个现场控制箱，集成供电系统、变频器、移相调压器、以及现场继电器，所有驱动电力由现场系统提供。它仅需通过标准

21、接线端子接收标准控制信号即能完成所有实验功能。从而实现了现场系统与控制系统完全独立的模块化设计。(2)现场控制箱侧面是工业标准接线端子盒。这种标准信号接口可以使现场系统与用户自行选定的DCS系统、PLC系统、DDC系统方便连接，甚至用户自己用单片机组成的系统都可以对现场系统进展控制。(3)现场系统的设计另外的优势是保证动力线与控制线的电磁干扰隔离。(4)现场系统的设计保证了控制系统只需要直流低压就可以了，使得系统设计更模块化，更平安、具有更大的扩展性。A3000-FS系统构造原理图如图2-1所示。图2-1 A3000现场系统构造图现场系统包括三个水箱，一个大储水箱，一个锅炉，一个工业用板式换热

22、器，两个水泵，大功率加热管，滞后时间可以调整的滞后系统，一个硬件联锁保护系统。传感器和执行器系统包括5个温度、3个液位、1个压力，1个电磁流量计，1个涡轮流量计，1个电动调节阀，两个电磁阀，2个液位开关。 2、现场系统面板左侧设置：电源：220V AC单相电源开关，380V AC三相电源开关。开关：三个旋钮开关，分别是1#、2#工频电源开关，以及变频器控制水泵的开关。可以拔出上面水泵的电力连线，连接到不同的位置，从而更改各个水泵的电力来源。可以是工频，也可以是变频器。如果用户不需要变频调速，则建议全部使用工频控制。按照设计，使用变频器控制的水泵，其面板对应的指示灯可能不工作，因为变频器可能输出

23、0-50Hz，而继电器不能工作。两个拨动开关，分别是现场系统照明用电源开关，以及变频器STF(正转)控制开关。注意在机柜上还有并联的一个STF控制端，如果要设置工作模式，请断开该控制端。为了防止控制逻辑太复杂，我们一般不连接机柜上的这个开关。电压表：显示加在调压器上的电压值。变频器：对于A3000FBS系统，则具有Profibus DP控制端子。面板右侧是现场系统的模拟屏，安装有5个指示灯和滞后管系统的两手动调节阀。当两个水泵、两个电磁阀开启时，其状态指示灯分别点亮。当锅炉内水位超过低限液位开关时，液位开关闭合，联锁控制指示灯点亮，可以开场对锅炉加热。3、支路分析现场系统包含两个支路。支路1有

24、1#水泵，换热器，锅炉，还可以直接注水到三个水箱以及锅炉。支路2有2#水泵，压力变送器，电动调节阀，三个水箱，还有一路流入换热器进展冷却。(1)支路1分析支路1包括左边水泵，1#流量计，电磁阀等组成，可以到达任何一个容器，锅炉以及换热器。水泵可以使用变频器控制流量，电磁阀可能没有。由于支路1可以与锅炉形成循环水，可以做温度控制实验。为了保证加热均匀，应该使用动态水，本系统设计了一个水循环回路来达成此目的。即翻开JV304、JV106、*V101，关闭其它阀门(注意JV104)，开启1#水泵，则锅炉内的水通过1#水泵循环起来。锅炉内有高、低限两个液位开关，可以进展联锁保护。当锅炉内液位低于低限液

25、位开关时，液位开关翻开，加热器无法开启。当液位超过它时，液位开关合上，加热器信号连通，因此可以防止加热器干烧。高限液位开关有两个作用：第一，当锅炉内水温超过温度上限时，通过联锁控制，翻开2#电磁阀，注入冷水，使锅炉内温度快速下降；第二，当锅炉内水量超过液位上限时，高限液位开关闭合，通过联锁控制，关闭2#电磁阀，不再注入冷水。支路1上有一个工业用板式换热器，其冷、热水出口各有一个温度传感器，可以做热量转换实验。锅炉底部连接有滞后管系统。翻开JV501、JV502，关闭JV503，锅炉内的水只流过第一段滞后管，进入储水箱。翻开JV503，关闭JV502，水流过两段滞后管，即增加了滞后时间。 在滞后

26、管出口装有一个温度传感器，可以做温度滞后实验。(2)支路2分析支路2包括右边的水泵，2# 流量计，压力变送器，电动调节阀。可以到达任何一个容器，锅炉以及换热器。水泵可以使用变频器控制流量，也可以使用电动调节阀，对于小流量使用调节阀比拟准确，对于要求快速控制的，则使用变频器比拟方便。支路2有一个电动调节阀，配合三个水箱(各装一个压力变送器)，可以做单容、双容、三容实验，以及液位串级实验、换热器温度串级实验，以及换热器解耦控制实验。水箱装有压力变送器，测得水箱的压力信号，之后转换为液位信号。对于单容实验，我们配有一块反正切闸板、一个截面呈三角形的柱体。反正切闸板替换矩形闸板，用于不同阻力下液位数学

27、模型的测定实验。三角形柱体放入水箱中，可以做非线性容积实验，以及单容水箱容积改变的液位数学模型测定实验。对于流量控制实验，我们可以选择支路2，用电动调节阀作为执行器。同时启动两个支路的水泵，可以做比值控制实验：将支路1流量固定(用涡轮流量计测量流量值)，设定一个比值系数，用PID控制支路2的流量与支路1成比例。对于较复杂的前馈-反响控制实验，设计使用两个支路的多个设备来完成。以换热器温度流量前馈反响实验为例，设备包括：锅炉、换热器、两个水泵、调节阀、涡轮流量计、电磁流量计。前馈控制局部，通过测量换热器热水入口温度及流量，控制调节阀开度，实现冷水流量控制；反响控制局部，通过测量换热器热水出口温度

28、，控制调节阀开度，实现冷水流量控制。四、实验要求1、了解整个现场系统的构造。2、学会进展液位实验时整个系统操作。3、学会进展温度实验时整个系统操作。4、学习控制系统的IO连线。五、实验内容与步骤1、设备组装与检查(1)将A3000-FS现场系统的大储水箱灌满水(至最高高度)。(2)翻开1# 电磁阀，阀门JV104，JV103，其他阀门关闭，特别是JV304要关闭。左边水泵和涡轮流量计组成的动力支路至下水箱，下水箱的出水闸板。2、系统连线(1)将I/O信号接口板上下水箱液位变送器信号连接到DDC控制系统的模拟量输入端AI0。(2)24V输出+接到1#电磁阀的左端，直接翻开电磁阀。3、启动实验装置

29、(1)将实验装置电源插头接到单相交流电源。(2)翻开现场系统电源漏电保护空气开关。此时1#电磁阀已经动作。否则检查线路。(3)翻开控制机柜电源漏电保护空气开关，指示灯亮起。(4)翻开AS3020 DDC控制子系统电源，各个ADAM4000模块指示灯亮起。4、翻开水泵，看整个液位实验回路工作是否正常。请教师翻开ADAM_Utility进展直接的操作，演示一个液位测量过程。5、关闭水泵，翻开1#电磁阀，阀门JV104，JV106，其他阀门关闭，特别是JV103和JV305要关闭。左边水泵和涡轮流量计组成的动力支路至锅炉。6、翻开水泵，开场向锅炉注水。观察什么时候联锁指示灯亮起。表示水已经超过加热管

30、高度。再上升一定高度后，关闭水泵。7、把DDC控制系统的AO0端子连接到调压模块的输入端子上。翻开ADAM_Utility进展直接的操作，直接从AO0输出10-20毫安信号，观察输出电压是否改变。一定时间后，观察锅炉上的水温表是否上升。8、关闭阀门JV104，翻开JV304，开启水泵，从而形成循环水，观察温度表的变化。9、实验完毕后，关闭阀门JV304，翻开JV104，关闭水泵。关闭全部电源设备，拆下实验连接线。六、思考问题如果要通过调节阀控制液位，请描述开关那些阀门，启动那些信号。分析为什么加热时最好让水循环起来。七、实验结果提交1、绘制一个通过支路1到下水箱，进展液位实验的系统通道图。2、

31、绘制一个通过支路1到锅炉，进展液位实验的系统通道图。实验2 ADAM4000模块的通讯和使用一、实验目的1、根本了解数据采集AI，数据输出AO，DI, DO概念。2、了解RS485通讯所需要的设置内容。3、学习各种标准信号的不同接法二、实验设备A3000-FS常规现场系统，AS3020 DDC控制系统，万用电表可选。三、实验原理与介绍研华是将PC技术引入自动化市场的领先厂商之一，特别是ADAM-4000系列远程DA&C系统已被广泛应用于各种工业应用。ADAM-4000系列提供两类产品：通信和I/O，通信模块提供各种借口，包括以太网、串行、光纤和无线端口等；I/O模块在主机PC和现场信号之间提供

32、完整的信号调理和通信解决方案，例如模拟量I/O、数字量I/O和计数器。AS3020子系统包括研华的ADAM4017、ADAM4024、ADAM4050三个I/O模块。该系统由24V直流电驱动，通过RS485转换网络的网关ADAM457/4570到以太网，再将数据传到上位机。下面介绍一下各个模块：1、ADAM4017ADAM4017是一个16位，8通道模拟量输入模块，它对每个通道输入量程提供多种*围，可以自行选择设定。这个模块用于工业测量和监测，其性价比很高。通过光隔离输入方式对输入信号与模块之间提供3000V DC隔离，而且具有过压保护功能。其构造图2-2所示。图2-2ADAM4017模拟量输

33、入模块ADAM4017提供信号输入，A/D转换，RS485数据通讯功能。使用一个16位微处理器控制的A/D转换器将传感器的电压或电流信号转换成数字量数据，然后转换为工程单位量。当上位机采集数据时，该模块就通过RS-485数据线传送到上位机。输入信号：电压输入：150 mV，500 mV，1V，5V，10 V电流输入：20 mA，需要串接一个125精细电阻。一般只有250欧姆的精细电阻，则两个可以并联在一起。ADAM4017应用连线图，如图2-3和图2-4所示。图2-3 ADAM4017差分输入通道05图2-4 ADAM4017单端输入通道672、ADAM4024ADAM4024是一个4通道模拟

34、量输出混合模块。在*些情况下，需要多路模拟量输出来完成特殊的功能，但是却没有足够的模拟量输出通道。而ADAM4024正是为了解决这一问题而设计的，它包括了4通道模拟量输出，以及4通道数字量隔离输入。这4路数字量通道作为紧急联锁控制输入。ADAM4024的4路模拟量输出通道支持同时工作在不同的输出*围，例如420mA与10V。ADAM4024允许初始值代替默认值，用户很容易对模块进展设置。ADAM4024技术规*：输出类型：mA，V输出*围：020 mA，420 mA，10V隔离电压：3000V DC负载：0500(有源)隔离的数字量输入：逻辑“0：1V ma*逻辑“1：1030V DC3、AD

35、AM4050ADAM4050有7通道数字量输入，8通道数字量输出。它的输出可以由上位机给定，并且可以控制固态继电器以到达对加热、水泵、电力设备的控制。上位机能通过它的数字量输入来确定限制状态、平安开关，以及远距离数字量信号。其示意图如图2-5：图2-5 ADAM4050数字量输入/出模块数字量输入：逻辑“0：1Vma*逻辑“1：+3.5V+30VADAM4050输入连接如图2-6和2-7所示。图2-6 ADAM4050TEL输入图2-7 ADAM4050开集电极输入我们所提供液位开关信号都是不带电的干节点信号，如果带电就是湿节点了。注意如果使用了光电隔离输入，则就需要湿节点，从而为隔离发光管提

36、供电源。数字量输出：开集电极30V，负载30mA ma*ADAM4050 DO0ULA2003驱动继电器线圈24V一般机械继电器初始驱动电流比拟大，所以不要直接使用该输出驱动继电器，我们提供了一个驱动板，增加电流驱动能力，并增加了保护续流二极管。电路连接如图2-8所示。图2-8 ADAM4050驱动电路数字量实验接线：高限液位开关左端接到控制系统的DI0，DO0接到2#电磁阀左端。4、ADAM4571/4570ADAM4571/4570相当于一个透明网关，起到将现场检测到的数据通过以太网传送到上位机，且可以实现多机访问。ADAM4571/4570由24V直流供电，通过EDG port可配置。首

37、先要对其进展设置，用Configuration Utility可扫描到4571/4570，在Device Properties中可查看到设备名。如图2-9所示。图2-9 Configuration Utility配置设置其IP地址与上位机处于同一网络段。如图2-10所示。图2-10 ADAM4571/4570 IP地址设置选择串口参数：1, RS485,波特率为9600bps，无校验位，数据8位，停顿位1，如图2-11所示。图2-11 ADAM4571/4570串行口模式设置在Security中设置任意IP访问。每一项设置好之后：确定-应用，所有项设好后Reset，如图2-12所示。图2-12

38、 ADAM4571/4570平安项设置在DOS环境中PING 4571/4570的IP，可以验证系统是否设置好了IP。进入Port Mapping Utility对上位机使用串口进展设置。选中Unused Ports，之后选择Device，IP，Port1，无密码，然后点ADD。如图2-13所示。图2-13 EDG Port Mapping Utility设置我们的默认配置为串口3。在Ports On My puter 中选择4571/4570 Ports，确定设置好点击Apply，E*it，重启计算机。然后通过ADAM4000 Utility可扫描到虚拟的串口。四、实验要求1、学会配置ADA

39、M4571。2、学会使用ADAM UTINITY程序。3、学会使用ADAM UTINITY程序获取温度，液位信号。4、学会使用ADAM UTINITY程序控制电动调节阀。五、实验内容与步骤1、将I/O信号接口板上下水箱液位变送器信号连接到DDC控制系统的模拟量输入端AI0。把DDC控制系统的AO0端子连接到调节阀的输入端子上。2、翻开1#电磁阀，阀门JV104，JV106，其他阀门关闭，特别是JV103和JV305要关闭。左边水泵和涡轮流量计组成的动力支路至锅炉。3、翻开水泵，开场向下水箱注水。4、系统上电，具体步骤参考实验1。5、计算机上运行Configuration Utility，搜索到

40、ADAM4571或ADAM4570，然后按照介绍进展配置。并使用PING的方法验证。使用PORT MAPPING工具进展虚拟串行通讯口的设置。6、翻开调节阀电源，电磁流量计电源，开启水泵右边水泵。7、ADAM_Utility进展直接的操作，选中直接从ADAM4024的通道1输出10-20毫安信号，观察电磁流量计纪录的流量是否变化，可以从调节阀的阀柱可以看到是否拔起。关小下水箱闸板，使得下水箱液位逐步升高，在ADAM_Utility中观察ADAM4017通道1，看得到的电流是否逐步升高，可以进展简单的计算，获得高度h=25cm*(电流-4)/16。8、实验完毕后，关闭阀门JV304，翻开JV10

41、4，关闭水泵。关闭全部电源设备，拆下实验连接线。六、思考问题分析使用ADAM4017测量电流时需要串联电阻。如果一个执行机构是0-10控制的，请问ADAM4024如何设置，需要增加什么电路。七、实验结果提交不需要提交，但是需要教师检查系统是否配置正确。实验3 组态软件编程和数据获取一、实验目的1、了解一般组态软件的设计架构。2、学习组态软件，为后续数据获取打下根底。二、实验设备组态王组态软件，计算机，A3000-FS常规现场系统，AS3020 DDC控制系统。万用电表可选。三、实验原理与介绍亚控公司是一个自动化软件平台效劳商，其拳头产品组态王6.5具有很好的软件易用性、稳定性，并不断改善和新增

42、功能，使得该产品在工业领域中获得了大量的应用。成为国内流行的HMI软件系统。组态王系统要求硬件：奔腾PIII 500以上IBM PC 或兼容机操作系统：Win2000/WinNT4.0(补丁6)/Win *P简体中文版。国内流行的或者国外的HMI软件根本功能和操作是一样的。下面以组态王为例简单介绍。1、认识组态王程序组成员 安装完“组态王之后，在系统“开场菜单“程序中生成名称为“组态王6.5的程序组。该程序组中包括三个文件夹和四个文件的快捷方式，内容如下：组态王6.5：组态王工程管理器程序(ProjManager)的快捷方式，用于新建工程、工程管理等；工程浏览器：组态王单个工程管理程序的快捷方

43、式，内嵌组态王画面开发系统(TouchE*plorer)，即组态王开发系统；运行系统：组态王运行系统程序(TouchView)的快捷方式。工程浏览器(TouchE*plorer)和运行系统(TouchView)是各自独立的Windows应用程序，均可单独使用；两者又相互依存，在工程浏览器的画面开发系统中设计开发的画面应用程序必须在画面运行系统(TouchView)运行环境中才能运行；信息窗口：组态王信息窗口程序(KingMess)的快捷方式；安装工具安装新驱动：安装新驱开工具文件的快捷方式；组态王文档：包括以下几种文档的快捷方式组态王帮助：组态王帮助文件快捷方式；组态王IO驱动帮助：组态王IO

44、驱动程序帮助文件快捷方式；使用手册电子版：组态王使用手册电子版文件快捷方式；函数手册电子版：组态王函数手册电子版文件快捷方式；除了从程序组中可以翻开组态王程序，安装完组态王中后，在系统桌面上也会生成组态王工程管理器的快捷方式，名称为“组态王6.5。2、制作一个工程的一般过程 建立新组态王工程的一般过程是：(1)设计图形界面(定义画面)(2)定义设备，也就是组态硬件，以便可以构造数据库。(3)构造数据库(定义变量)，就是建立上位计算机和下位控制器或DA&C模块的通讯。 (4)建立动画连接，就是让获得的数据在屏幕上形象生动地显示出来。(5)运行和调试需要说明的是，这五个步骤并不是完全独立的，事实上

45、，这四个局部常常是交织进展的。在用组态王画面开发系统编制工程时，要依照此过程考虑三个方面：图形 用户希望怎样的图形画面？也就是怎样用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。数据 怎样用数据来描述工控对象的各种属性？也就是创立一个具体的数据库，此数据库中的变量反映了工控对象的各种属性，比方温度，压力等。连接 数据和图形画面中的图素的连接关系是什么？也就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行，以及怎样让操作者输入控制设备的指令。四、实验要求1、学会组态软件的安装2、学会组态软件初步编程3、学会连结组态软件到硬件。五、实验内容与步骤1、安装组态软件，如果已经安装，则卸载。2、进展

46、软件组态组态。对ADAM4017，ADAM4024，ADAM4050硬件组态。3、按照上一实验进展设备连接和准备。 4、翻开AS3020 DDC控制子系统电源，其他水泵等设备不需要翻开。在组态软件中进展测试，观察是否连接好。注意串行口指向ADAM4571或ADAM4570建立的虚拟串行口。如果没有配置好ADAM4571或ADAM4570，则按照上一实验进展配置。5、组态软件中建立一个输入，一个输出IO变量，对应到ADAM4017通道1，ADAM4024通道1。6、翻开调节阀电源，电磁流量计电源，开启右边水泵。7、通过组态软件修改输出值，观察电磁流量计纪录的流量是否变化，记录几组数据。(可以使用

47、万用表测量ADAM4024的通道1的输出电压，一般调节阀负载电阻是125或250，从电压根本可以得到电流，直接测量电流也可以。)8、关小下水箱闸板，使得下水箱液位逐步升高，在组态软件中观察的得到的值，看得到的电流是否逐步升高，可以进展工程量转换，获得高度h=25.0*(测量值-4.0)/16.0，单位厘米。该公式可以写在组态王的画面属性页中。在开发系统中，翻开对应的画面，鼠标右击，选择画面属性，然后再选择命令语言，就可以编写脚本程序了。如图2-14所示。图2-14 组态王脚本程序设置9、实验完毕后，关闭阀门JV304，翻开JV104，关闭水泵。关闭全部电源设备，拆下实验连接线。六、思考问题如果

48、要通过调节阀控制液位，请描述开关那些阀门，启动那些信号。分析为什么加热时最好让水循环起来。七、实验结果提交1、提交组态软件电子文件。2、填写以下表格序号ADAM4024输出的电流电磁流量计的显示123实验4 PLC系统通讯和使用一、实验目的1、初步学习PLC的根本知识2、了解PLC工程的开发过程。3、学习PLC的模拟输入输出，数字输入输出特点和工程设计。4、初步使用STEP 7编程软件。5、学习使用STEP7直接操作PLC的存放器。二、实验设备A3000-FS常规现场系统，AS3040 PLC控制系统，万用电表可选，STEP 7软件。三、实验原理与介绍1、概述现代可编程序控制器不仅能实现对数字

49、量的逻辑控制，还具有数学运算、数据处理、运动控制、模拟PID运算控制、通信联网等功能。PLC(Programmable Logic Controller)具有以下优点：编程方法简单易学；功能强，性价比高；硬件配套齐全，用户使用方便，适用性强；可靠性高，抗干扰能力强；系统设计、安装、调试工作量少；维修工作量少，维修方便；体积小能耗。因而PLC在中小系统中的应用越来越广，成为中小系统的主流控制器。西门子PLC产品在国内市场推广较早，是国内应用最广泛的PLC产品之一。SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业各种场合中的检测监测及控制的自动化S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中或

50、相连成网络皆能实现复杂控制功能因此S7-200系列具有极高的性能/价格比S7-200 系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性极丰富的指令集易于掌握便捷的操作丰富的内置集成功能实时特性强劲的通讯能力丰富的扩展模块S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能使用*围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制应用领域极为广泛覆盖所有与自动检测自动化控制有关的工业及民用领域包括各种机床机械电力设施民用设施环境保护设备等等，如：冲压机床、磨床、印刷机械、橡胶化工机械、中央空调、电梯控制、运动系统2、 硬件介绍(1)PLC硬件配置如下：CPU：S7200 CPU 222 (120240V电

51、源供电，本机824VDC 数字量输入/6继电器输出)扩展模块：EM235(模拟量4模拟量输入/1模拟量输出)(2)S7-200 CPU 222技术指标：程序存储区 2048字，数据存储区1024字，掉电保护时间50小时。本机I/O 824VDC 数字量输入/6继电器输出，扩展模块数量 2。通讯口1个RS485，具有浮点运算和256个定时器 ，位操作指令执行时间 0.37s；扫描时间监控 300ms(可重启动)。(3)S7-200模拟量输入输出模块EM235 DIP开关设置(已设置好，不用修改。具体内容请参考使用说明书)。3、S7-200硬件接线CPU222硬件接线如图2-15所示。图2-15

52、S7-200接线原理图注：CPU222 自带24V电源，“L、“M端分别接到EM235模块的“L、“M端，给EM235提供24V的工作电源。注意：不能把这里的L+提供的24V电和机柜的24V电连接在一起！。模拟量输入输出模块EM235接线，如图2-16所示。图2-16 EM235接线原理图4、A3000CS面板PLC控制系统输入输出端子介绍面板上选用了PLC的3路数字量输入(DI0、DI1、DI2)，5路数字量输出(DO0、DO1、DO2、DO3、DO4)，4路模拟量输入(AI0、AI1、AI2、AI3)，1路模拟量输出(AO0)。“DI为数字量输入公共端，机柜内连着CPU222“24V+端，

53、“DO为数字量输出公共端，机柜内连着“24V+。如图2-17所示。DI0DI1负载负载DO 0DO1M0L0GP24GP2424V DI DO图2-17 S7-200数字量输入输出连接示意图5、实验接线举例说明(1)模拟量接线举例说明如单容水箱液位控制实验。本实验涉及下水箱液位测量信号AI0和PID输出控制电动调节阀的模拟信号AO0。因此，在A3000-CS上把下水箱液位变送器输出420mA“端分别接到PLC的“AI0端和“AI端；PLC“AO“AO分别接电动调节阀控制信号420mA“端。(2)数字量接线举例说明如联锁控制系统实验。本实验涉及液位开关2的开关状态DI0、PLC输出控制1冷水电磁

54、阀的开关状态DO0、PLC输出控制调压器输入电流的模拟信号AO0。因此在A3000 PLC控制系统上把液位开关2的左端接“DI0；把PLC“DO0接电磁阀1的左端；PLC“AO0“AO0分别接调压器电流信号420mA“端。6、S7-200和STEP 7通讯在计算机和S7-200之间连上PC/PPI编程电缆。翻开STEP7 Micro/WIN编程软件，点击通讯参数图标munications，翻开通讯对话框，进展通讯参数设置(PC/PPI编程电缆的通讯地址设为2，接口设为1，如果通过ADAM4571/4570则可能是3或者其它端口，传输波特率为9.6Kbps)。在通讯对话框右侧双击刷新图标，即可建

55、立与S7200的通讯。如图2-18所示。图2-18S7-200和STEP 7通讯我们可以使用串口线连结到PPI电缆，如果要求每个计算机都能访问，则需要经过ADAM4571或ADAM4570，设置的通讯模式是RS232，而不是RS485，这点要注意。7、直接操作操作PLC的存放器选择菜单viewponentstatus chart，然后在address栏中输入地址。如图2-19所示。图2-19 status chart设置界面然后选择debugforce命令，就可以强制控制该存放器。例如设定新的Q0.0，则就可以看到S7-200上的指示灯亮起。选择single read命令，则可以观察当前存放器

56、值。8、S7-200与组态王的通讯设备连接：(1)单击 1新建立备：西门子S7-200 PPI 1 地址：2(2) 双击 1设置串口1：波特率 9600bps；偶校验； 数据位8；停顿位1；通讯方式RS-485。四、实验要求1、学会安装STEP 7软件2、学会STEP 7和PLC通讯3、学会STEP 7直接监控，改写PLC存放器数值。五、实验内容与步骤1、安装STEP 7软件，如果已经安装，可以先卸载。2、首先给CPU供电，本套AS3040 PLC控制系统选用的PLC控制器CPU222采用交流电220V供电；所以要注意平安。3、在计算机和S7-200之间连上PC/PPI编程电缆。翻开STEP7

57、 Micro/WIN编程软件，点击通讯参数图标munications，翻开通讯对话框，进展通讯参数设置。在通讯对话框右侧双击刷新图标，即可建立与S7-200的通讯。4、创立一个程序，例如就是置Q0.0为1。5、下载例子程序。点击菜单FileDownload，下载过程中，置S7-200 Stop 状态，下载成功后点击菜单PLCRUN，即可运行PLC程序。6、直接操作S7-200存放器中的内容。把液位变送器信号连接到AS3040控制系统的AI0，然后在Status Chart窗口，写入地址AIW0，DebugSingle Read命令，就可以获得该存放器的数据。S7-200获得的数值为双整数，*围

58、0mA对应0，20mA对应32000。7、翻开1#电磁阀，阀门JV104，JV103。翻开左边水泵。8、关小下水箱闸板，使得下水箱液位逐步升高，在STEP 7软件中观察的得到的值，看得到的数值是否随液位的升高而逐步升高。六、思考问题分析，在测量电流时需要连结RA，RB等端口，则你估计RA等端口内部的连接关系如何。分析在PLC中对于4-20毫安标准信号测量时，如何把原始量转换成工程量。分析，如何利用AS3020 的ADAM4024，测定S7-200测量模拟量时4毫安对应的数值是多少，20毫安时对应的数值是多少。七、实验结果提交1、提交程序。2、给出计算液位工程量的公式。3、填写以下表格序号获得的

59、数值计算后得到的真实值(单位厘米)123实验5PLC Step7编程一、实验目的1、深入学习PLC的的工程设计。2、深入学习使用STEP7 学习编程软件，掌握模拟量转换技术。3、学习编写PID控制算法。二、实验设备A3000-FS常规现场系统，AS3040 PLC控制系统，万用电表可选，STEP 7软件。三、实验原理与介绍STEP 7是用于SIMATIC S7-200, S7-300/400站创立可编程逻辑控制程序的标准软件。它可以运行在Windows 98、Windows 2000、Windows Me、Windows *P操作系统上。我们所采用的通讯方式为PC/PPI编程电缆，用于S7-2

60、00编程口RS-485与PC机RS-232端口的连接。编程语言可以使用梯形图(Ladder Diagram)、功能块图(Function Block Diagram)、语句表(Statement List，也称指令表)。1、程序的一般构造S7-200 CPU的控制程序由主程序、子程序和中断程序组成。例如我们编写一个最简单的启动停顿操作，这个程序是电力设备控制中最经典的“起保停电路。下面是用指令表编写的单回路PID的程序例如：鼠标双击左边视图中的Program Block主程序MAIN，增击如下代码：LD SM0.1CALL SBR_0在菜单Viewstl或者ladder中选择一种方式。然后双击