MCGS触摸屏工程项目实践应用 （盛强 ） 教学大纲、过程考核任务单、教学设计教案、习题及答案

《MCGS触摸屏工程项目应用》课程教学大纲

第一部分大纲说明

课程名称：MCGS触摸屏工程项目应用

总学时：64学时（其中理论15学时，实践45学时，机动4学时）

适用专业：电气自动化技术、机电一体化技术、工业过程自动化技术、

工业机器人技术等自动化大类专业

预修要求：三菱PLC项目实战或西门子PLC项目实战

课程描述和目标：

《MCGS触摸屏工程项目应用》是创新创业教育核心课程（专业基

础课）。作为一门综合性、实践性很强的自动化类专业的专业必修课程，

涉及到自动控制领域的多项技术，包含：基础阶段的MCGS触摸屏应用、

拓展阶段的MCGS触摸屏控制、数据采集及网络通信控制等多个方面。

随着中国制造业的高质量发展，越来越多的制造业企业广泛地使

用PLC等工业控制设备来解决生产实际问题，而这直接造成作为PLC

控制设备与现场操作工人之间的人机图形交互界面触摸屏（触摸屏、

上位机组态）设备的大量使用。因此，企业急需掌握专业技术与技能

的职工对设备进行日常维护，或对原有控制功能进行改进使之更符合

本企业实际应用，甚至是对相关机械设备进行电气配套控制系统的设

计与开发等实际情况，而这又对学生学习并应用触摸屏专业知识与技

能解决实际问题提出了更高的要求。

触摸屏基础应用采用单个完整MCGS触摸屏项目，能够以覆盖

60-70%的小型OEM类机电设备所需触摸屏技能为基准；拓展项目采用

若干个基于基础应用的触摸屏技能拓展项目，相对独立且技能要求相

对集中，能够覆盖80-90%中小型自动化类设备或小型自动化生产线所

需的触摸屏技能要求。

HMI基础应用：认识MCGS触摸屏与组态软件、触摸屏与PLC之间

的通讯、触摸屏简单动画组态、触摸屏流程图组态、触摸屏报警组态

等5个项目;

触摸屏拓展项目：触摸屏用户授权、触摸屏配方管理、触摸屏趋

势曲线组态、触摸屏简单报表组态、触摸屏其他功能等5个项目。

一、本课程拟达到的课程目标

（一）课程知识、能力、素质目标

L课程知识目标

⑴通过具体的工程项目，学习组态的基本方法和过程，逐步发展

从不同的角度提出问题，分析问题，并能运用所学知识和技能解决问

题的能力；

⑵把握组态软件和触摸屏整体知识结构，发展严谨的逻辑思维能

力和培养严谨求实的科学态度；

⑶养成独立思考的学习习惯，能对所学内容进行较为全面的比较、

概括和阐释。

2.课程能力目标

⑴掌握课程中组态软件和触摸屏中常用的基本术语、定义、概念

和规律，在今后的学习和工作中应能较熟练地应用这些概念和术语；

⑵掌握组态软件和触摸屏的组态原理及方法，通过工程实例，学

会制作简单工程的组态；

⑶对组态软件和触摸屏的发展趋势及所介绍的现代接口技术有所

了解。

3.课程素质目标

⑴具有良好的职业素质和职业道德；

⑵具有安全意识、质量意识、服务意识；

⑶具有学习新技术、新器件的能力；

（二）思政教育目标

⑴在习近平新时代中国特色社会主义思想指引下，在学生学习专

业知识和技能的同时，引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观,

培养具备较高职业道德素养的新时代高职人才；

⑵以课程职业技能培养与地方产业相结合，培育精益求精、专注

坚持、爱岗敬业的“工匠精神”；

⑶强化安全意识，引入安全用电、国标、行标及岗位标准，培养

符合企业岗位要求的高素质人才。

（三）教学基本要求

（1）掌握系统触摸屏嵌入版组态软件的基本使用和输入输出点组态

及实时数据库连接；

⑵掌握静态流程图组态设计、动态流程图组态设计、数据曲线组

态设计；

⑶掌握报表表格制作与数据组态；

（4）掌握系统报警组态、掌握配方功能组态、脚本程序设计。

（四）教学方法和教学手段建议

以“工匠精神”作为主线贯穿整个课堂的教学活动，进行按项目

化的“课程思政”案例与课程项目化教学内容相融合，并有意识地把

社会主义核心价值观和中华优秀传统文化教育融入到本课程的教学过

程中。

⑴本课程以实训为主,在教学过程中应立足于加强学生实际操作

能力的培养，采用项目教学，以任务引领型项目诱发学生的学习兴趣。

⑵本课程采用现场教学，注重以学生为主，“教”与“学”互动。

在教学过程中选用典型的设备，由教师边讲解边示范操作，学生进行

分组操作训练，让学生在操作过程中识别不同的设备，同时熟练地使

用，以及能快速进行基本维护。

⑶教学中应让学生反复操作熟练使用，切实提高学生的实践动手

能力。同时尽可能地为学生提供自主学习、自主发展的空间，努力培

养学生的创新能力和职业能力。

（4）实训中要求学生从学生角色向员工角色转变，并以对员工管理

方式来管理实训学生，要求学生严格遵守职业道德和规范，提高学生

的职业素养。

第二部分大纲正文

第一部分触摸屏基础应用

总学时：20学时（理论5学时，实践15学时）

本章教学基本要求：采用单个完整触摸屏项目，掌握能够以覆盖

60-70%的小型OEM类机电设备所需触摸屏技能为基准的职业能力和职

业素养。

教学重点：（1）报警滚动条；（2）报警浏览；（3）报警显示等实

现报警功能等功能的实现。

教学难点：（1）触摸屏与PLC之间的设备组态及通信串口父设备

的通信参数设置；（2）PLC设备组态，修改CPU类型（PLC型号）；（3）

通信测试变量的添加并完成触摸屏与PLC之间的通信测试；（4）触摸

屏数据类型及PLC寄存器地址。

教学内容：（含课程思政内容）

1.课程思政：用电安全与规范化管理、规范化操作（国标、行标、

岗位标准）、团队协作（复兴号）等。

2.职业技能：掌握认知触摸屏硬件、触摸屏与PLC的连接、触摸

屏简单动画组态、触摸屏强警组态等专业知识与职业技能。

基础项目12学时（理论2学时，实践0学时）

本节教学基本要求：了解触摸屏的（1）产品特性，如CPU、内存、

存储设备等参数；（2）产品规格，如电源电压、面板尺寸等；（3）

显示规格，如显示尺寸等；（4）触摸屏通讯口定义及相关技术概览。

教学重点：观察触摸屏实物，并完成触摸屏的电源供电接线并上

电测试。

教学难点：触摸屏的电源供电接线并上电测试及触摸屏系统参数

设置。

教学内容：（含课程思政内容）

1.课程思政：区域制造业“十四五”规划。内容：区域重点产业

布局（如：智能制造产业、新能源汽车制造、物流装备等产业）。

2.职业技能：触摸屏的产品特性、规格、通讯定义等技术指标。

基础项目24学时（理论1学时，实践3学时）

本节教学基本要求：掌握（1）触摸屏与PLC之间的设备组态，完

成通信串口父设备的通信参数设置；（2）增加PLC设备组态，修改CPU

类型（PLC型号）；（3）添加通信测试变量，完成HMI与PLC之间的

通信测试；（4）触摸屏数据类型及PLC寄存器地址。

教学重点：触摸屏通信测试测点建立，通讯测试画面设计等。

教学难点：建立与三菱或西门子PLC之间的连接，并进行通讯测

试。

教学内容：（含课程思政内容）

1.课程思政：用电安全与规范化。内容：触电危害、实训室6S

管理、文献查询。

2.职业技能：具备触摸屏与PLC之间通信测试能力。

基础项目36学时（理论1学时，实践5学时）

本节教学基本要求：掌握（1）基本图形的使用，包括：矩形、圆

形等；（2）标准按钮的使用；（3）标签使用，包括：显示输出、按

钮输入和按钮动作；（4）工程组态框架搭建，如公共界面的使用。

教学重点：标签使用，包括：显示输出、按钮输入和按钮动作。

教学难点：工程组态框架搭建、标签的使用，特别是显示输出。

教学内容：（含课程思政内容）

1.课程思政：规范化操作。内容：电工国家职业标准、维修电工

职业技能鉴定标准、企业岗位标准、实训室4s或6s管理。

2.职业技能：基本图形的使用、标准按钮的使用、标签使用等基

本元件的使用方法。

基础项目48学时（理论1学时，实践7学时）

本节教学基本要求：掌握利用（1）报警滚动条；（2）报警浏览；

（3）报警显示等实现报警功能。

教学重点：触摸屏报警功能的实现。指示灯、报警滚动条、报警

浏览、报警显示等。

教学难点：实践操作并完成报警滚动条、报警浏览及报警显示等

报警功能。

教学内容：（含课程思政内容）

1.课程思政：团队协作（复兴号）。内容：中国高铁“复兴号”。

2.职业技能：报警滚动条、报警浏览、报警显示的使用方法及实

践操作。

第二部分触摸屏拓展项目

总学时：40学时（理论10学时，实践30学时）

本章教学基本要求：采用若干个基于基础应用的触摸屏技能拓展

项目，相对独立且技能要求相对集中，能够覆盖80-90%中小型自动化

类设备或小型自动化生产线所需的触摸屏技能要求。

教学重点：掌握用户双限管理；掌握标准元件库的使用；掌握报

表组态；掌握趋势曲线组态；掌握脚本的简单使用；掌握控制策略中

的报警策略的组态设计。

教学难点：用户权限管理、流程图设计、报表组态、趋势曲线组

态、脚本使用、控制策略。

教学内容：（含课程思政内容）

1.课程思政：中美芯片竞争与工匠精神、敬业、创新、工匠事迹

介绍等。

2.职业技能：掌握用户权限管理；掌握标准元件库的使用；掌握

报表组态；掌握趋势曲线组态；掌握脚本的简单使用；掌握控制策略

中的报警策略的组态设计。

拓展项目15学时（理论2学时，实践3学时）

本节教学基本要求：掌握用户权限管理，包括：新建用户及用户

组；用户权限设置（密码）；用户授权界面组态。

教学重点：用户授权界面组态。

教学难点：实践操作并完成用户及用户组、用户权限设置（密码）、

用户授权界面组态等实践操作并调试。

教学内容：（含课程思政内容）

1.课程思政：5G与工匠精神，专注。内容：5G技术、高铁螺母

（哈德洛克）的设计与加工。

2.职业技能：用户授权组态方法及实践操作。

拓展项目215学时（理论3学时，实践12学时）

本节教学基本要求：掌握（1）标准元件库的使用；（2）流动块

的使用；（3）水平移动、垂直移动、隐藏与显示的实现；（4）数值

输入，输入框的使用等。

教学重点：流程图组态设计。

教学难点：标准元件库的使用方法、流动块的使用、数值输入，

输入框的使用。

教学内容：（含课程思政内容）

1.课程思政：工匠精神，精益求精。内容：中华传统优秀文化，

王羲之与十八缸水；百步穿杨与卖油翁。

2.职业技能：实践操作完成（1）利用标准元件库等完成液体混合

流程图设计；（2）利用输入框或标签实现数值的输入等

拓展项目35学时（理论1学时，实践4学时）

本节教学基本要求：掌握趋势曲线组态，包括：实时曲线和历史

曲线。

教学重点：实时曲线和历史曲线。

教学难点：实践操作并完成趋势曲线组态等实践操作并调试。

教学内容：（含课程思政内容）

1.课程思政：工匠精神，敬业。内容：铁人王进喜及其事迹。

2.职业技能：实时曲线和历史曲线组态及实践操作。

拓展项目45学时（理论1学时，实践4学时）

本节教学基本要求：掌握报表组态，包括：实时报表（数据一览）、

历史报表（工艺报表）的组态。

教学重点：实时报表组态、历史报表组态。

教学难点：实践操作并完成报表组态的实践操作并调试。

教学内容：（含课程思政内容）

1.课程思政：创新。内容：张衡与地动仪、苍蝇与宇宙飞船。

2.职业技能：实时报表组态、历史报表组态及实践操作。

拓展项目56学时（理论2学时，实践4学时）

本节教学基本要求：掌握脚本的简单使用，包括：IF…THEN…、

IF-THEN-；ELSE…语句。

教学重点：HMI脚本的使用。

教学难点：实践操作并完成各组态画面中脚本的设计、组态等实

践操作并调试。

教学内容：（含课程思政内容）

1.课程思政：工匠事迹。内容：王震华与天坛祈年殿。

2.职业技能：脚本的工程设计及实践操作。

拓展项目64学时（理论1学时，实践3学时）

本节教学基本要求：掌握控制策略中的报警策略的组态设计。

教学重点：报警策略组态。

教学难点：实践操作并完成报警策略组态等实践操作并调试。

教学内容：（含课程思政内容）

1.课程思政：身边的工匠事迹。内容：电工布线，在校学生布线

与工厂员工布线对比。

2.职业技能：报警策咯组态的使用方法及实践操作。

课程考核方式与要求：

成绩构成：平时成绩（含课程思政）占50%,期末成绩占50吼

考核方式：期末以实践操作（上机操作+考核项目调试）形式进行

考核。

过程考核评分标准

项目内容分值评分细则得分

设计通信在已给定的画面中设计画面设计不能满足测试功

10

任务测试界面通信测试界面能,扣10分

1借助组态软件帮助文档不能自行翻阅技术文档或

职业素养5

等完成设计工作未能正确使用技术文档

HMI-PLC通完成西门子S7-200或三完成通信电缆制作并通信

信电缆制测试成功，不扣分；其他

任务15菱FX3UPLC与MCGS触摸

作屏之间的通信电缆制作。情况扣10分。

2

职业素养101、能够正确使用电气工1、不能正确使用仪表螺丝

具；刀等基本工具；

2：’能够查询组态软件帮

2、不能正确使用电烙铁完

助文裆等；成焊接；

3、安全用电、团队协作3、工作过程中发生意外烫

伤或多次损坏器件；

4、团队分工混乱。

阅读PLC程

分配错误或与PLC程序

10每个实时变量1分

不符

1.能将用户窗口中图形

1.没有相关性连接一次扣

对象与实时数据库中的

2分；

HMI画面设数据对象建立相关性连

2没有设置相应的动画属

计25接，并设置相应的动画属

性一次扣2分；

动画连接性和幅度。

3.没有正确与外部设备的

2.正确建立与外部设备

连接扣5分。

的连凄

任务

1.能对组态内容进行分1.控制程序错一处扣5分；

3

调试及运段和总体调试。2.一次调试不成功扣5分，

15

行2.整个系统界面美观、二次不成功扣10分；

运行准确可靠。3.运行不准确扣5分/处。

设计符合维修电工职业

规范；

能够完成技术文档、国家

标准的查询；

正确完成进行上电检查；

职业素养10调试步骤合理，能够准备

未发生短路事故等。

无误的完成调试工作；

注重用电安全，正确完成

上电险查工作；

团队协作、分工合理。

液体混合控制系统任务单

一、项目概述

假设你是某公司的电气设备装调人员，公司现有液体混合设备1套，能够完

成两种液体的自动化混合作业，但是随着设备使用年限的增加，控制面板上的按

钮经常会出现，如，接触不良等小故障，现公司要求利用HMI对现有设备进行升

级改造，使之在原有自动控制功能的基础上，增加部分功能使之能够实现新增不

同种类两种液体的混合功能，且具有手动控制、自动控制，其中自动控制包括：

单周期混合控制和连续混合控制。

液体混合装置示意图如下图所示：

图1液体混合装置

说明：混合罐高度2000mm

二、项目改造控制要求描述

(1)现有设备控制功能描述

①初始状态：开始时混合罐是空的，各阀门均处于关闭状态，各液位传感器

无信号。

②自动控制模式：功能描述如下：按下“启动”按钮，控制系统将自动顺序

运行。首先打开阀A,液体A流入容器，当中限位开关变为1状态时，关闭阀A,

并打开阀B,液体B流入容器。当液位到达上限位开关时，关闭阀B,电机M开

始运行，搅动液体使之混合均匀，5分钟后停止搅动，并力开阀C,放出混合液。

当混合液液位下降至下限位开关之后再过20秒，容器放空且关闭阀C,一个工

作周期结束，系统回到初始状态。

（2）改造后功能要求描述

①在现有自动控制的基础上，增加手动控制模式，使之能够实现手动开关阀

A、阀B、阀C和搅拌电机M的启停控制；

②自动控制模式下须对循环周期数进行设置，并对当前完成的混合次数进行

统计并在HMI上实时显示；

③增加“停止”按钮，当按下“停止”按钮后，控制系统能在当前混合周期

的操作结束后，系统自动停止工作，并返回初始状态；

④所有手自动控制方式，其中自动模式：单周期和连续运行工作模式，均在

HMI上进行操作，急停按钮除外。

⑤为避免紧急情况或当出现险情/报警时进一步扩大故障，控制系统必须须

有急停功能。

⑥把现有开关量型液位传感器更换成模拟量型液位传感器（选做）

模拟量传感器参数如下：

量程：0-2000mm；输出信号：4-20mA

⑦增加温度控制，模拟量PtlOO传感器，配套变送器，量程0-200七，输出

信号4-20mA或1-5V（二选一）

（3）控制系统系统设计要求

①现有条件：已完成改造的西门子S7-200或三菱FX5U（或其他）PLC程序1

套。

②角色扮演：假设你是一位电气设备维护工程师、电气控制系统设计师

③工作任务：根据现有PLC程序，在改造后实现上述功能并完成系统调试。

任务1:设计通信测试界面

任务：设计MCGS触摸屏与西门子S7-200系列PLC之间的通信测试界面画面。

要求：

1.自行建立实习数据库、连接PLC变量；

2.当通信成功时，能够显示“通信正常”；通信错误时，能够显示“通信异常”;

注：详细资料请翻阅MCGSE组态软件驱动连接的帮助文档

3.画面抬头需有设计单位LOGO等信息，参考画面的抬头部分画面如下：

二二**职业技术学院：u期时向年升日时分出

套a*制式

提示：

1.自行设计并完成通信测试界面；

2.可翻阅MCGSE组态软件自带帮助文档（驱动连接帮助文档）、西门子PLC编

程软件STEP7-Micro/WIN使用手册等技术文档。

任务2：HMI-PLC通信电缆制作

任务：完成MCGS触摸屏与西门子S7-200系列PLC之间的通信电缆的制作。

要求：

(1)通信电缆制作器材准备

1.器材：九针串口公头母头各1只、通信用电缆1-2米；

2.工具：螺丝刀、焊接用工具1套(电烙铁、焊锡丝等)；

3.电缆制作用技术手册或帮助文档1份。

(2)根据技术资料完成通信电缆焊接或制作

TPC端PLC端

注：详细资料请翻阅MCGSE组态软件驱动连接的帮助文档

(3)符合维修电工操作规范，参考《维修电工国家职业标准》

(4)结合任务1完成HMI-PLC之间的通信连接。

提示：

1.公头或母头现有型号有螺丝型串口、焊接型串口等类型；

2.可翻阅MCGSE组态软件帮助文档、西门子S7-200使用手册等技术文档。

任务37：阅读PLC程序并完成实时数据库设计及连接

任务：阅读给定PLC程序并根据程序完成实时数据库设计，完成与PLC之间的驱

动连接。

要求：

（1）阅读PLC程序并理解控制程序功能

分析“项目案例描述”（本文档第1页）

（2）完成实时数据库与PLC之间的驱动连接

实时数据库驱动连接

连接变里通道名称

关UI

开

褊量周期模式一型

关

开

£。福夫开关型通讯状态通讯状态

关

开

型下液位只读1000.3

触阀B开关

关

开

型中液位

犯阀C开关只读1000.4

关

开

型上液位只读1000.5

艮®阀门A

关

开

型阀门A读写Q000.0

诲。阀门B

关

开

型阀门B读写Q000.1

春B阀门C

关

开

型阀门读写

知搅拌电机CQ000.2

关

开

型搅拌电机读写

知搅拌电机启停Q000.3

关

开

型手自动切换读写

知连续工作模式M000.0

关

开

的上余位型单周期模式读写M000.1

关

开

型连续工作模式读写

的手自动切换M000.2

关

开

型读写

妇通讯状态阀A开关M000.3

关

开

的下液位型阀B开关读写M000.4

关

开

春。中港位型阀C开关读写M000.5

值

数

型搅拌电机启停读写M000.6

艮电放空时间设盖H1II

值

数

型搅拌时间设置读写VWB100

知放空时间设置PLCPLC

值

数

型放空时间设置PLC读写VWB102

春。搅拌时间设盖fflll

值

数

型周期数显示读写VWB104

的搅拌时间设盖PLC

值

数

型周期数设置

的周期数设置读写VWUB106

值

数

型

的周期数显示

提示:

1.PLC程序包括：手动程序、自动程序及手自动切换程序：

2.可翻阅MCGSE组态软件自带帮助文档、西门子S7-200使用手册等技术文档。

任务3-2：HMI画面设计及动画连接

任务：完成手动控制HMI画面、自动控制HMI画面及手自动切换画面。

要求：

(1)完成手自动切换控制HMI画面设计

1.画面应用手自动切换开关、单周期工作切换开关、连续工作切换开关。

2.手自动切换开关功能：切换手动控制、自动控制两种模式；

3.单周期工作模式切换开关功能：打开或关闭单周期工作模式;

4.连续工作切换开关功能：打开或关闭连续工作模式;

5.打开单周期工作模式，自动复位连续工作模式；反之亦然。

福

济

福

皿

(2)完成手动控制模式控制HMI画面设计

1.建立相应的手动按钮，控制阀A、阀B、阀C和搅拌电机，并对其状态

进行显示;

2.对混合罐液位进行显示。

晕

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用

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々

3）完成自动控制模式控制HMI画面设计

1.可显示已完成的周期数统计显示；

2.HMI画面可进行如下设置：周期数设置、搅拌时间设置、放空时间设置。

注：定时器时基为100ms,而定时时间单位为分钟和秒，注意时间单位变换。

提示：

1.PLC程序包括：手动程序、自动程序及手自动切换程序；

2.可翻阅MCGSE组态软件自带帮助文档、西门子S7-200使用手册等技术文

档。

任务3-3：调试及运行

任务：完成HMI画面的调试及运行控制。

要求：

连接西门子S7-200PLC,完成调试与运行控制

1.手自动切换开关功能调试及运行控制；

2.单周期工作功能调试及运行控制；

调试手动控制按钮，如：按下阀门A手动按钮，阀门A是否打开（PLC

上是否有输出），阀门A状态是否正确显示（HMI画面上是否有显示）。

3.连续工作功能调试及运行控制；

在连续工作模式下，设置好周期数、搅拌时间、放空时间，按下PLC箱子

上的启动按钮，系统是否自动运行，各阀门状态、搅拌电机状态是否显示。

提示：

1.PLC程序包括：手动程序、自动程序及手自动切换程序；

2.可翻阅MCGSE组态软件自带帮助文档、西门子S7-200使用手册等技术文档。

过程考核评分标准

项目内容分值评分细则得分

设计通信在已给定的画面中设计画面设计不能满足测试功

10

任务测试界面通信测试界面能，扣10分

1借助组态软件帮助文档不能自行翻阅技术文档或

职业素养5

等完成设计工作未能正确使用技术文档

HMI-PLC通完成西门子S7-200或三完成通信电缆制作并通信

信电缆制15菱FX3UPLC与MCGS触摸测试成功，不扣分；其他

作屏之间的通信电缆制作。情况扣10分。

1、不能正确使用仪表螺丝

任务1、能够正确使用电气工刀等基本工具；

2具；2、不能正确使用电烙铁完

职业素养102、能够查询组态软件帮成焊接；

助文考等；3、工作过程中发生意外烫

3、安全用电、团队协作伤或多次损坏器件；

4、团队分工混乱。

阅读PLC程

分配缙误或与PLC程序

10每个实时变量1分

不符

1.能将用户窗口中图形

1.没有相关性连接一次扣

对象与实时数据库中的

2分；

HMI画面设数据对象建立相关性连

2没有设置相应的动画属

计25接，并设置相应的动画属

性一次扣2分；

动画连接性和幅度。

3.没有正确与外部设备的

2.正确建立与外部设备

连接扣5分。

的连凄

任务

1.能对组态内容进行分1.控制程序错一处扣5分；

3

调试及运段和总体调试。2.一次调试不成功扣5分，

15

行2.整个系统界面美观、二次不成功扣10分；

运行准确可靠。3.运行不准确扣5分/处。

设计符合维修电工职业

规范；

能够完成技术文档、国家

标准的查询；

正确完成进行上电检查；

职业素养10调试步骤合理，能够准备

未发生短路事故等。

无误的完成调试工作；

注重用电安全，正确完成

上电险查工作；

团队协作、分工合理。

液体混合控制系统任务单

一、项目概述

假设你是某公司的电气设备装调人员，公司现有液体混合设备1套，能够完

成两种液体的自动化混合作业，但是随着设备使用年限的增加，控制面板上的按

钮经常会出现，如，接触不良等小故障，现公司要求利用HMI对现有设备进行升

级改造，使之在原有自动控制功能的基础上，增加部分功能使之能够实现新增不

同种类两种液体的混合功能，且具有手动控制、自动控制，其中自动控制包括：

单周期混合控制和连续混合控制。

液体混合装置示意图如下图所示：

图1液体混合装置

说明：混合罐高度2000mm

二、项目改造控制要求描述

(1)现有设备控制功能描述

①初始状态：开始时混合罐是空的，各阀门均处于关闭状态，各液位传感器

无信号。

②自动控制模式：功能描述如下：按下“启动”按钮，控制系统将自动顺序

运行。首先打开阀A,液体A流入容器，当中限位开关变为1状态时，关闭阀A,

并打开阀B,液体B流入容器。当液位到达上限位开关时，关闭阀B,电机M开

始运行，搅动液体使之混合均匀，5分钟后停止搅动，并力开阀C,放出混合液。

当混合液液位下降至下限位开关之后再过20秒，容器放空且关闭阀C,一个工

作周期结束，系统回到初始状态。

（2）改造后功能要求描述

①在现有自动控制的基础上，增加手动控制模式，使之能够实现手动开关阀

A、阀B、阀C和搅拌电机M的启停控制；

②自动控制模式下须对循环周期数进行设置，并对当前完成的混合次数进行

统计并在HMI上实时显示；

③增加“停止”按钮，当按下“停止”按钮后，控制系统能在当前混合周期

的操作结束后，系统自动停止工作，并返回初始状态；

④所有手自动控制方式，其中自动模式：单周期和连续运行工作模式，均在

HMI上进行操作，急停按钮除外。

⑤为避免紧急情况或当出现险情/报警时进一步扩大故障，控制系统必须须

有急停功能。

⑥把现有开关量型液位传感器更换成模拟量型液位传感器（选做）

模拟量传感器参数如下：

量程：0-2000mm；输出信号：4-20mA

⑦增加温度控制，模拟量PtlOO传感器，配套变送器，量程0-200七，输出

信号4-20mA或1-5V（二选一）

（3）控制系统系统设计要求

①现有条件：已完成改造的西门子S7-200或三菱FX5U（或其他）PLC程序1

套。

②角色扮演：假设你是一位电气设备维护工程师、电气控制系统设计师

③工作任务：根据现有PLC程序，在改造后实现上述功能并完成系统调试。

任务1:设计通信测试界面

任务：设计MCGS触摸屏与西门子S7-200系列PLC之间的通信测试界面画面。

要求：

1.自行建立实习数据库、连接PLC变量；

2.当通信成功时，能够显示“通信正常”；通信错误时，能够显示“通信异常”；

注：详细资料请翻阅MCGSE组态软件驱动连接的帮助文档

3.画面抬头需有设计单位LOGO等信息，参考画面的抬头部分画面如下：

二二**职业技术学院T仙时问年小。分:秒

七***VTC

提示：

1.自行设计并完成通信测试界面；

2.可翻阅MCGSE组态软件自带帮助文档（驱动连接帮助文档）、西门子PLC编程软

件STEP7-Micro/WIN使用手册等技术文档。

23

任务2：HMI-PLC通信电缆制作

任务：完成MCGS触摸屏与西门子S7-200系列PLC之间的通信电缆的制作。

要求：

(1)通信电缆制作器材准备

1.器材：九针串口公头母头各1只、通信用电缆1-2米；

2.工具：螺丝刀、焊接用工具1套(电烙铁、焊锡丝等)；

3.电缆制作用技术手册或帮助文档1份。

(2)根据技术资料完成通信电缆焊接或制作

TPC端PLC端

RS485A+3Data+

RS485B-8Data-

注：详细资料请翻阅MCGSE组态软件驱动连接的帮助文档

(3)符合维修电工操作规范，参考《维修电工国家职业标准》

(4)结合任务1完成HMI-PLC之间的通信连接。

提示：

1.公头或母头现有型号有螺丝型串口、焊接型串口等类型；

2.可翻阅MCGSE组态软件帮助文档、西门子S7-200使用手册等技术文档。

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任务37：阅读PLC程序并完成实时数据库设计及连接

任务：阅读给定PLC程序并根据程序完成实时数据库设计，完成与PLC之间的驱动连

接。

要求：

(1)阅读PLC程序并理解控制程序功能

分析“项目案例描述”(本文档第1页)

(2)完成实时数据库与PLC之间的驱动连接

实时数据库驱动连接

类星

上连接变重通道名称

开关II

________________型

褊童周期模式

开关

的阀夫开关型通讯状态通讯状态

开关

型下液位只读工000.3

的阀B开关

开关

型中液位只读

站阀C开关1000.4

开关

型上液位只读100。.5

的阀门A

开关

型阀门A读写Q000.0

的阀门B

开关

型阀门B读写Q000.1

的阀门C

开关

型阀门读写

拊搅拌电机CQ000.2

开关

型搅拌电机读写

的搅拌电机启停Q000.3

开关

型手自动切换读写M000.0

妇连续工作模式

开关

的上曲位型单周期模式读写M000.1

开关

型连续工作模式读写M000.2

2手自动切换

开关

型阀开关读写

轴通讯状态AM000.3

开关

型阀开关读写

的下涌位BM000.4

开关

型阀开关读写

0。中泊位CM000.5

数值

型搅拌电机启停读写

的放空时间设盖HMI