基于S7-200控制系统的A3000实验和测试培训

第一章A3000高级过程控制实验系统概述本章介绍A3000高级过程控制实验系统整个测试平台的构成。

A3000包括物理硬件系统以及配置的软件系统。

第一节总体架构A3000测试平台总体物理系统如图1.1所示，包括控制系统和现场系统，控制系统可有30多种，现场系统可具有现场总线。

总体逻辑结构如图1.2所示。

图1.1 Au3000测试平台物理系统A3000现场系统特性：➢尺寸：1450（毫米宽度）X700（毫米深度）X1950（毫米高度），全不锈钢框架；➢电力：三相接地四线制380V 0%，单相三线制，220V 10%；➢能耗：最大额定用电6kw/h。

自来水120L，可重复使用；A3000控制系统特性：➢尺寸：800(宽度)X60（深度）X1950（高度）。

标准工业机柜；➢电力：单相三线制，220V 10%；➢能耗：最大额定用电1kw/h；第二节测试平台现场系统物理受控系统包括了测试对象单元、供电系统、传感器、执行器（包括变频器及移相调压器），从而组成了一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。

下面使用示意图和流程图方式介绍现场系统的结构、原理、操作和维护。

系统必须可靠接地，以防止因动力设备静电积累而造成触电或设备损坏。

一现场系统结构示意图现场系统结构示意图如图1.3所示。

图1.3 现场系统结构示意图总体的测点清单如表1.1所示。

表1.1 整体流程测点清单8 XV-101 电磁阀一支路给水切断光电隔离DO NC9 XV-102 电磁阀二支路给水切断光电隔离DO NC10 AL-101 告警光电隔离DO NC11 FT-101 涡轮流量计一支路给水流量4-20mADC AI0~3m3/h12 FT-102 电磁流量计二支路给水流量4-20mADC AI0~3m3/h13 PT-101 压力变送器给水压力4-20mADC AI150kPa14 LT-101 液位变送器上水箱液位4-20mADC AI 2.5 kPa15 LT-102 液位变送器中水箱液位4-20mADC AI 2.5 kPa16 LT-103 液位变送器下水箱液位4-20mADC AI 2.5 kPa17 LT-104 液位变送器锅炉/中水箱右液位4-20mADC AI0~5kPa18 FV-101 电动调节阀阀位控制4-20mADC AO 0~100%19 GZ-101 调压模块锅炉水温控制4-20mADC AO 0~100%20 U-101 变频器频率控制4-20mADC AO 0~100%注：所列信号类型为原始信号，在控制柜中Pt100经过变送器转换成了4～20mA。

《可编程序控制器应用》实验指导书实验一基本逻辑指令编程实验一、实验目的：1.熟悉S7-200 PLC的组成，电路接线和开机步骤。

2.熟悉西门子STEP7 MicroWIN32编程软件的使用方法。

3.掌握基本逻辑指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI的使用方法。

4.掌握定时器、计数器指令的使用方法及定时器、计数器波形的画法和含义。

5.掌握置位、复位及脉冲指令的使用方法。

6.学会用PLC改造继电器典型电路的方法。

7.学会用基本逻辑指令实现顺控系统的编程。

8.学会PLC程序调试的基本步骤及方法。

二、实验设备：TKPLC-2实验台：主机挂件（西门子S7－200 PLC）、基本逻辑指令实验挂件、继电器实验挂件、电动机、PC机、连接导线三、预习内容：1.熟悉西门子STEP7 MicroWIN32编程软件的使用方法，请自学教材第6章的全部内容。

2.熟悉西门子S7 200 PLC的基本位设备：I、Q、M、T、C的编址。

3.熟悉西门子基本逻辑指令与、或、输出、定时器、计数器、置位、复位及脉冲指令的基本格式及使用方法。

4.熟悉典型继电器电路的工作原理。

5.预习本次实验内容，在理论上分析运行结果，预先写出程序的调试步骤。

四、实验步骤：1.了解S7－200 PLC的组成，熟悉PLC的电源，输入信号端I和公共端1M～4M，输出信号端Q和公共端1L～5L；PLC及PC机的串行通讯口、编程电缆的连接；PLC上扩展单元插口的连接方法；RUN/STOP开关及各类指示灯的作用等。

2.电源电路连接好后经指导教师检查无误，并将RUN/STOP开关置于STOP后，方可接入220V交流电源。

3.在PC机启动西门子STEP7 MicroWIN32编程软件，新建工程，进入编程环境。

4.根据实验内容，在STEP7 MicroWIN32编程环境下输入梯形图程序，编译后，下载到PLC 中。

5.程序运行调试并修改。

6.写实验报告。

五、实验内容：1《可编程序控制器应用》实验指导书 2 （一）必做实验 1.走廊灯两地控制程序(1) 控制要求：走廊灯两地控制：楼上开关、楼下开关均能控制走廊灯的亮灭。

A3000过程控制实验系统实验指导书V3.0北京华晟高科教学仪器有限公司编制第一章安全注意事项与设备使用安全注意事项：在安装、操作、维护或检查本系统之前．一定仔细阅读以下安全注意事项。

在熟悉设备的知识、安全信息及全部有关注童事项以后使用。

在本使用说明书中，将安全注意事项等级分为“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。

请遵循两个等级的注意事项，因为它们对于个人安全都是重要的。

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安全事项。

！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，请不要进行任何维护、维修操作，不要打开机柜后门，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安全电压的裸露端子，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术人员进行。

在开始布线或维修之前，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行。

1.2防止烫伤！危险不要接触热水管道，避免高温烫伤。

在热水没有冷却时，不要打开锅炉，不要进行任何维修维护工作。

！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，绝对禁止进行水泵切换控制操作，否则可能损坏变频器。

！危险在水箱水位没有达到一定高度，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。

.HUATEC A3000过程控制实验系统实验指导书V3.0北京华晟高科教学仪器有限公司编制目录第一章安全注意事项与设备使用 ........................................................................ - 1 -1.1防止触电........................................................................................................................ - 1 -1.2防止烫伤........................................................................................................................ - 2 -1.3防止损坏........................................................................................................................ - 2 -1.4现场系统组成................................................................................................................ - 2 -1.5控制系统组成................................................................................................................ - 2 - 第二章计算机测控系统实验 ................................................................................ - 5 -实验1 实验系统认知......................................................................................................... - 5 - 实验2 ADAM4000模块的通讯和使用........................................................................... - 10 - 实验3 组态软件编程和数据获取................................................................................... - 18 - 实验4 PLC系统通讯和使用 ........................................................................................... - 21 - 实验5 PLC Step7编程 .................................................................................................. - 28 - 实验6 现场总线技术与DCS实验 ................................................................................. - 33 - 第三章工艺设备和仪器仪表实验 ...................................................................... - 41 -实验1 温度、压力、液位和流量测量实验................................................................... - 41 - 实验2 水泵负载特性测量实验....................................................................................... - 45 - 实验3 管道压力和流量耦合特性测量实验................................................................... - 47 - 实验4 电动调节阀特性测量实验................................................................................... - 50 - 实验5 调压器特性测量实验........................................................................................... - 53 - 实验6 变频器水泵控制特性测量实验........................................................................... - 55 - 第四章工业系统对象特性的测定研究 .............................................................. - 59 -实验1 单容水箱液位数学模型的测定实验................................................................... - 59 - 实验2 双容水箱液位数学模型的测定实验................................................................... - 62 - 实验3 非线性容积水箱液位数学模型的测定实验....................................................... - 64 - 实验4 测定不同阻力下单容水箱液位数学模型实验................................................... - 67 - 实验5 锅炉与加热器对象数学模型实验....................................................................... - 69 - 实验6 滞后管数学模型实验........................................................................................... - 72 - 实验7 换热机组数学模型实验....................................................................................... - 75 - 第五章简单设计型控制实验 .............................................................................. - 79 -实验1 单闭环流量控制实验........................................................................................... - 79 - 实验2 单容水箱液位定值控制实验............................................................................... - 82 - 实验3 双容水箱液位定值控制实验............................................................................... - 88 - 实验4 三容水箱液位定值控制实验............................................................................... - 91 - 实验5 锅炉水温定值位式控制实验............................................................................... - 94 - 实验6 锅炉水温定值控制实验....................................................................................... - 98 - 实验7 换热器水温单回路控制实验............................................................................. - 101 - 实验8 联锁控制系统实验............................................................................................. - 104 - 实验9 单闭环压力控制实验......................................................................................... - 107 - 第六章复杂设计型控制系统 ............................................................................ - 110 -实验1下水箱液位和进口流量串级控制实验.............................................................. - 110 - 实验2 闭环双水箱液位串级控制实验......................................................................... - 119 - 实验3 换热器热水出口温度和冷水流量串级控制实验............................................. - 123 - 实验4 单闭环流量比值控制系统实验......................................................................... - 127 - 实验5 下水箱液位前馈反馈控制系统实验................................................................. - 129 - 实验6 锅炉温度和换热器前馈反馈控制系统实验..................................................... - 133 - 实验7 管道压力和流量解耦控制系统实验................................................................. - 136 - 实验8 换热器出口温度与流量解耦控制系统实验..................................................... - 140 -第七章创新型设计与研究 ................................................................................ - 144 -实验1 大延迟系统补偿控制的研究............................................................................. - 144 - 实验2 单神经元自适应PID算法的研究 .................................................................... - 147 - 实验3 模糊控制算法的研究......................................................................................... - 154 - 实验4 现场总线系统控制研究..................................................................................... - 156 - 第八章工程应用型设计 .................................................................................... - 164 -实验1 工业项目设计..................................................................................................... - 164 - 实验2 报警系统设计..................................................................................................... - 168 - 实验3 关键事件处理和记录设计................................................................................. - 175 - 实验4 系统趋势和历史存储设计................................................................................. - 178 - 实验5 系统登录和安全性设计..................................................................................... - 180 - 实验6 网络化控制系统的研究..................................................................................... - 185 -第一章安全注意事项与设备使用安全注意事项：在安装、操作、维护或检查本系统之前．一定仔细阅读以下安全注意事项。