第章计算机控制系统PPT课件

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1、化学工业出版社第五章第五章 计算机控制系统计算机控制系统n第一节第一节 概概 述述n第二节第二节集散控制系统集散控制系统 n第三节第三节可编程控制器可编程控制器 化学工业出版社第一节 概 述n一、计算机控制简介一、计算机控制简介q常规控制系统常规控制系统 ：由被控对象和过程控制仪表组成的：由被控对象和过程控制仪表组成的过程控制系统过程控制系统 。q计算机控制系统：由被控对象和计算机组成的过程计算机控制系统：由被控对象和计算机组成的过程控制系统。控制系统。操作指导控制系统； 直接数字控制系统； 监督计算机控制系统； 集中分散控制系统 可编程序控制器 化学工业出版社一、计算机控制简介一、计算机控制

2、简介n（一）操作指导控制系统（一）操作指导控制系统q原理：在操作指导控制系统中，计算机对工艺变量进行采集，然原理：在操作指导控制系统中，计算机对工艺变量进行采集，然后根据一定的控制算法计算出供操作人员参考、选择的操作方法、后根据一定的控制算法计算出供操作人员参考、选择的操作方法、最佳设定值等，再由操作人员直接作用于生产过程。最佳设定值等，再由操作人员直接作用于生产过程。 q特点：该系统属于开环控制结构，即自动检测人工调节。结构特点：该系统属于开环控制结构，即自动检测人工调节。结构简单，控制灵活、安全，尤其适用于被控对象的数学模型不明确简单，控制灵活、安全，尤其适用于被控对象的数学模型不明确或试

3、验新的控制系统。但仍需要人工参与操作，效率不高，不能或试验新的控制系统。但仍需要人工参与操作，效率不高，不能同时控制多个对象。同时控制多个对象。 化学工业出版社n（二）直接数字控制系统（二）直接数字控制系统 q用一台计算机对多个参数进行实时数据采集，按照一定的控制用一台计算机对多个参数进行实时数据采集，按照一定的控制算法进行运算，然后输出调节指令到执行机构，直接对生产过算法进行运算，然后输出调节指令到执行机构，直接对生产过程施加连续调节作用，使被控参数按照工艺要求的规律变化。程施加连续调节作用，使被控参数按照工艺要求的规律变化。 一、计算机控制简介一、计算机控制简介化学工业出版社n（三）监督计

4、算机控制系统。（三）监督计算机控制系统。q是计算机根据工艺变量按照所设计的控制算法计算出是计算机根据工艺变量按照所设计的控制算法计算出最佳设定值，并将此设定值直接传送给常规模拟控制最佳设定值，并将此设定值直接传送给常规模拟控制器或者器或者DDC计算机，最后由模拟控制器或计算机，最后由模拟控制器或DDC计算计算机控制生产过程的系统，机控制生产过程的系统， 一、计算机控制简介一、计算机控制简介化学工业出版社n（四）集中分散型控制系统（四）集中分散型控制系统q又称分布式控制系统。它采用分散控制、集中操作、又称分布式控制系统。它采用分散控制、集中操作、分级管理、综合协调的设计原则，从下到上将系统分分级

5、管理、综合协调的设计原则，从下到上将系统分为现场控制层、监控层、管理层。为现场控制层、监控层、管理层。 一、计算机控制简介一、计算机控制简介现场控制层：主要完成现场控制层：主要完成DDC的的功能；功能；监控层：主要完成监控层：主要完成SCC的功能；的功能；管理层：完成范围更广，层次管理层：完成范围更广，层次更高的管理、控制、协调的功更高的管理、控制、协调的功能。能。 化学工业出版社一、计算机控制简介一、计算机控制简介操作站、工程师站和上位计算机构成集中管理部分；操作站、工程师站和上位计算机构成集中管理部分；现场监测站、现场控制站构成分散控制部分；现场监测站、现场控制站构成分散控制部分；通信网络

6、是连接集散系统各部分的纽带，是实现集中管理、通信网络是连接集散系统各部分的纽带，是实现集中管理、分散控制的关键。分散控制的关键。 化学工业出版社n（五）可编程序控制器（五）可编程序控制器q可编程序控制器可编程序控制器PLC（Program Logic Controller），不仅），不仅能用于逻辑控制，而且还具有数据处理、故障自诊断、模拟量能用于逻辑控制，而且还具有数据处理、故障自诊断、模拟量处理、处理、PID运算、联网等功能的多功能控制器，广泛应用于过运算、联网等功能的多功能控制器，广泛应用于过程控制领域。程控制领域。 一、计算机控制简介一、计算机控制简介被 控 制 生 产 机 械 或 过

7、程PLC 输出设备接触器、电磁阀 输入设备按钮、限位开关等 化学工业出版社n1.计算机控制系统的发展计算机控制系统的发展q19461946年第一台数字计算机问世年第一台数字计算机问世 q19501950年前后，为早期航天应用研制了一种专用数字计算机年前后，为早期航天应用研制了一种专用数字计算机数字微分分析机数字微分分析机(DDA)(DDA)q19591959年年3 3月月1 1日第一套计算机控制系统在美国德克萨斯州某炼日第一套计算机控制系统在美国德克萨斯州某炼油厂的聚合装置上正式投入运行油厂的聚合装置上正式投入运行q计算机控制系统发展迅猛，未来的几年内计算机控制系统发展迅猛，未来的几年内, ,

8、计算机在控制领计算机在控制领域里的应用将向集散化和综合化发展域里的应用将向集散化和综合化发展q在连续生产过程中在连续生产过程中, ,集散控制系统仍是生产过程控制的主选集散控制系统仍是生产过程控制的主选装置装置, ,但随着计算机技术的发展，现场总线控制系统将逐渐但随着计算机技术的发展，现场总线控制系统将逐渐取代集散控制系统取代集散控制系统 。二、计算机控制系统的发展方向二、计算机控制系统的发展方向化学工业出版社n2.计算机控制系统的发展方向计算机控制系统的发展方向q（一）集散控制系统（一）集散控制系统（DCS）分散控制，集中管理，使分散控制，集中管理，使DCS实现了生产过程的全局优化。实现了生产

9、过程的全局优化。q（二）可编程序控制器（二）可编程序控制器（PLC）PLC是灵活、可靠、易变更的控制器，随着其数据处理、故障诊断、是灵活、可靠、易变更的控制器，随着其数据处理、故障诊断、PID运算、联网功能的增强，作用将越来越大。运算、联网功能的增强，作用将越来越大。q（三）计算机集成制造系统（三）计算机集成制造系统 （CIMS）计算机集成制造系统计算机集成制造系统CIMS是在自动化技术、信息技术及制造技术基是在自动化技术、信息技术及制造技术基础上，通过计算机及其软件，将制造工厂全部生产环节所需使用的础上，通过计算机及其软件，将制造工厂全部生产环节所需使用的各种分散的自动化系统有机的集成起来，

10、实现多品种、中小批量生各种分散的自动化系统有机的集成起来，实现多品种、中小批量生产的智能制造系统。产的智能制造系统。q（四）智能控制系统（四）智能控制系统用机器代替人类从事各种劳动，把生产力发展到更高水平，进入信用机器代替人类从事各种劳动，把生产力发展到更高水平，进入信息时代。息时代。二、计算机控制系统的发展方向二、计算机控制系统的发展方向化学工业出版社第二节 集散控制系统n一、集散控制系统的基本概念一、集散控制系统的基本概念q定义：集散控制系统定义：集散控制系统DCS，是以微处理机为核心，利，是以微处理机为核心，利用用4C技术（技术（Computer计算机技术、计算机技术、Communica

11、tion通讯技术、通讯技术、CRT显示技术和显示技术和Control控制技术）实现过程控制和过程管理的计算机控制系控制技术）实现过程控制和过程管理的计算机控制系统。统。q特点：特点：“集中管理集中管理”和和 “分散控制分散控制”。n 控制功能丰富控制功能丰富n 监视操作方便监视操作方便n 信息和数据共享信息和数据共享n 系统扩展灵活系统扩展灵活n 安装维护方便安装维护方便n 系统可靠性高系统可靠性高 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（一）JX300XP集散型控制系统的构成q1工程师站是为专业工程技术人员设计的，内部装有相应的组态平台和系统维护工具。q2操作员站是由工业PC机、C

12、RT、键盘、鼠标、打印机（可选）等组成的人机系统，是操作人员完成过程监控管理任务的环境。q3控制站是系统中直接与现场打交道的I/O处理单元，完成整个工业过程的实时监控功能。控制站可冗余配置，灵活、合理。 n工程师站、操作员站、控制站通过过程控制网络连接，完成信息、控制命令等传输，双重化冗余设计，使得信息传输安全、高速。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统JX-300XP系统结构图 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统nJX-300XP 控制系统采用三层通信网络结构 q上层（信息管理网）：采用符合TCP/IP协议的以太网，连接各个控制装置的网桥以及企业内各类管理计算机，用于

13、工厂级的信息传送和管理，是实现全厂综合管理的信息通道。q中间层（过程控制网）：名称为SCnet ，采用了双高速冗余工业以太网SCnet 作为其过程控制网络，连接操作员站、工程师站与控制站等，传输各种实时信息。q底层（控制站内部网络）：名称为SBUS，采用主控制卡指挥式令牌网，存储转发通信协议，是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（二）系统主要性能指标q1系统规模：SCnet 过程控制网可以接多个SCnet 子网，形成一种组合结构。 1个控制区域包括15个控制站、32个操作员站或工程师站，总容量15360点。 q2控制站规模：以机笼为单位 ，机

14、笼固定在机柜的多层机架上，每只机柜最多配置5只机笼：1只电源箱机笼和4只卡件机笼（可配置控制站各类卡件）。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统控制站机柜安装布置图 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n主控制机笼配置主控制卡，q主控卡： 2块，插在机笼最左端的两个槽位。q数据转发卡： 2块，IO机笼可以配置2块数据转发卡。qIO卡件： 16块。 nI/O机笼不配置主控制卡。n每类机笼最多可以配置20 块卡件。化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统主控制机笼正面结构图 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n主控制卡：主控制卡是控制站的核心，可以冗余配置，保

15、证实时过程控制的完整性。通过SBUS网络可以挂接8个I/O或远程I/O单元（即8个机笼），8个机笼必须安装在两个或者两个以上的机柜内。n数据转发卡：是每个机笼必配的卡件。如果数据转发卡按非冗余方式配置，则数据转发卡可插在这两个槽位的任何一个，空缺的一个槽位不可作为I/O槽位。nI/O卡件：可按冗余或不冗余方式配置，数量在总量不大于16的条件下不受限制。在配置时，地址设置遵循一定的原则。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统卡件卡件配置配置地址地址备备注注主控制卡冗余/非冗余2 31冗余配置时，主控制卡的地址遵循“ADD 和 ADD+1 连续，且ADD 必须为偶数， 2 ADD 31”

16、的原则，且地址不能重复数据转发卡冗余/非冗余0 15冗余设置时，地址遵循“ADD 和 ADD+1 连续，且ADD 必须为偶数， 0 ADD 15”的原则，且地址不能重复I/O卡件冗余0 15按冗余方式配置时，互为冗余的两卡件槽位地址遵循“ADD 和 ADD+1 连续，且ADD 必须为偶数， 0 ADD 15”的原则非冗余0 15卡件槽位地址不能随意配置卡件地址设置的原则 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统型号型号卡件名称卡件名称性能及性能及输输入入/输输出点数出点数XP243主控制卡（SCnet ）负责采集、控制和通信等，10MbpsXP244通信接口卡（SCnet ）RS232/

17、RS485/RS422通信接口，可以与PLC、智能设备等通信 XP233数据转发卡SBUS总线标准，用于扩展I/O单元XP313电流信号输入卡6路输入，可配电，分两组隔离，可冗余XP313I电流信号输入卡6路输入，可配电，点点隔离，可冗余XP314电压信号输入卡6路输入，分两组隔离，可冗余XP314I电压信号输入卡6路输入，点点隔离，可冗余XP316热电阻信号输入卡4路输入，分两组隔离，可冗余XP316I热电阻信号输入卡4路输入，点点隔离，可冗余XP335脉冲量信号输入卡4路输入，分两组隔离，不可冗余，可对外配电XP341PAT卡（位置调整卡）2路输出，统一隔离，不可冗余XP322模拟信号输出

18、卡4路输出，点点隔离，可冗余 XP361电平型开关量输入卡8路输入，统一隔离XP362晶体管触点开关量输出卡8路输出，统一隔离XP363触点型开关量输入卡8路输入，统一隔离XP369SOE信号输入卡8路输入，统一隔离卡件型号及性能 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（三）JX-300XP系统的卡件型号、性能及外特性q1XP243主控卡 主控卡结构图 （a）正面板 （b）侧面板 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（1）XP243主控卡特点q控制站软硬件的核心，协调控制站内软硬件关系和各项控制任务。q是一个智能化的独立运行的计算机系统，可以自动完成数据采集、信息处理、控

19、制运算等各项功能。q接收上层的管理信息，并向上传递工艺装置的特性数据和采集到的实时数据；向下与智能I/O卡件实时通信，实现与I/O卡件的信息交换（现场信号的输入采样和输出控制）。q采用双微处理器结构，协同处理控制站的任务，功能更强，速度更快。 n主控制卡面板上具有二个互为冗余的SCnet 通信口和7个LED状态指示灯 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统种种类类名称名称说说明明网络端口PORT-A（RJ-45）通信端口A，通过双绞线RJ-45连接器与冗余网络SCnet 的0#网络相连PORT-B（RJ-45）通信端口B，通过双绞线RJ-45连接器与冗余网络SCnet 的1#网络相连S

20、laveSBUS总线接口，负责SBUS总线（I/O总线）的管理和信息传输LED状态指示灯FAIL故障报警或复位指示RUN工作卡件运行指示WORK工作/备用指示STDBY准备就绪指示，备用卡件运行指示LED-本卡件的通信网络端口A的通信状态指示灯LED-本卡件的通信网络端口B的通信状态指示灯SlaveSlave CPU运行指示，包括网络通信和I/O采样运行指示 主控制面板上端口及指示灯说明 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（2）主控卡的地址设置，n主控卡上的拨号开关SW2进行设置nS1-S3为系统保留资源，必须拨为OFF ，S4.S5.S6.S7.S8采用二进制码计数方法读数进行

21、的，其中自左至右代表高位到低位，即左侧S4为高位，S8右侧为低位。 n“ON”表示“1”，“OFF”表示“0”。主控制卡的网络地址不可设置为00#，01#。拨号开关拨到上部表示“ON”，拨到下部表示“OFF”。 n依据BCD码进行设置化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（3）主控卡的TCP/IP协议地址的系统约定：最多有15个控制站。类别地址范围备 注网络码IP地址控制站地址128.128.1231每个控制站包括两块互为冗余主控制卡。同一块主控制卡享用相同的IP地址，两个网络码。128.128.2231TCP/IP协议地址的系统约定 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n

22、2XP233数据转发卡n（1）功能qXP233是I/O机笼的核心单元，是主控卡联接I/O卡件的中间环节。q一方面驱动SBUS总线，另一方面管理本机笼的I/O卡件。qXP233具有冷端温度采集功能 ，节约热电偶补偿导线 。化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统数据转发卡结构图 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统FAIL出错指示RUN运行指示WORK工作/备用指示COM(与主控制卡通信时)POWER电源指示颜色红绿绿绿绿正常暗亮亮（工作）暗（备用）闪（工作：快闪）闪（备用：慢闪）亮故障亮暗暗暗数据转发卡LED指示说明 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（2）数据转

23、发卡地址设置qXP233卡件上共有八对跳线，其中四对跳线S1S4采用二进制码计数方法读数，用于设置卡件在SBUS总线中的地址。qS1为低位（LSB），S4为高位（MSB）。q跳线用短路块插上为ON，不插上为OFF。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统地址选择跳线地址地址选择跳线地址S4S3S2S1S4S3S2S1OFFOFFOFFOFF00ONOFFOFFOFF08OFFOFFOFFON01ONOFFOFFON09OFFOFFONOFF02ONOFFONOFF10OFFOFFONON03ONOFFONON11OFFONOFFOFF04ONONOFFOFF12OFFONOFFON05

24、ONONOFFON13OFFONONOFF06ONONONOFF14OFFONONON07ONONONON15数据专发卡的地址设置 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n3XP313电流信号输入卡n（1）功能及结构qXP313电流信号输入卡可测量6路电流信号（II型或III型），每一路可分别接收II型或III型标准电流信号。q通过DCDC对外提供6路+24V的隔离电源，每一路都可以通过跳线选择是否需要配电功能。q是智能型卡件，对模拟量电流输入信号进行调理、测量的同时，还具备卡件自检及与主控制卡通信的功能。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统XP313电流输入卡结构图 化学

25、工业出版社二、JX300XP集散型控制系统LED指示灯指示灯FAIL（红红）RUN（绿绿）WORK（绿绿）COM（绿绿）POWER（绿绿） 意义状态故障指示运行指示工作/备用通信指示5V电源指示常灭正常不运行备用无通信故障常亮自检故障工作组态错误正常闪CPU复位正常切换中正常XP313电流输入卡件状态指示灯 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（2）XP313电流输入卡的跳线设置n冗余设置跳线(J2J5) J2J4J5卡件单卡工作1-21-21-2卡件冗余配置2-32-32-3配电设置跳线(JP1JP6) 第一路第二路第三路第四路第五路第六路需要配电JP1 1-2JP2 1-2JP

26、3 1-2JP4 1-2JP5 1-2JP6 1-2不需配电JP1 2-3JP2 2-3JP3 2-3JP4 2-3JP5 2-3JP6 2-3化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n4XP314电压信号输入卡n（1）功能及结构q智能型带有模拟量信号调整的6路模拟信号采集卡q可单独组态并接收各种型号的热电偶以及电压信号q将信号调理后再转换成数字信号并通过数据转发卡送给主控制卡。q采集热电偶信号时同时具有冷端温度采集功能 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统 XP314电压输入卡结构图 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统LED指示灯指示灯FAIL（红红）RUN（绿绿

27、）WORK（绿绿）COM（绿绿）POWER（绿绿） 意义状态故障指示运行指示工作/备用通信指示5V电源指示常灭正常不运行备用无通信故障常亮自检故障工作组态错误正常闪CPU复位正常切换中正常XP314电压输入卡状态指示灯化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（2）注意：q1.当主控卡对冷端设置为“就地就地”时，使用I/O卡（XP314）采集的冷端温度并进行处理，即各个热电偶信号采集卡件都各自采样冷端温度，冷端温度测量元件安装在I/O单元接线端子的底部（不可延伸），此时补偿导线必须一直从现场延伸到I/O单元的接线端子处。q2.当主控卡对冷端设置为“远程远程”时，为数据转发卡XP233采集

28、冷端，主控卡使用XP233卡采集的冷端温度并进行处理。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（3）XP314电压输入卡的跳线设置：利用J2完成 J21-22-3状态单卡冗余XP314电压输入卡跳线 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n5XP316热电阻信号输入卡n（1）功能及结构qXP316型热电阻信号输入卡是一块智能型的、分组隔离的、专用于测量热电阻信号的、可冗余的四路A/D转换卡。q每一路可单独组态并可以接收Pt100、Cu50二种热电阻信号，将其调理后转换成数字信号并通过数据转发卡XP233送给主控制卡XP243。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统X

29、P316热电阻输入卡结构图 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（2）XP316热电阻输入卡指示灯功能 n（3）XP316热电阻输入卡的跳线设置 J21-22-3状态单卡冗余LED指示灯指示灯FAIL（红红）RUN（绿绿）WORK（绿绿）COM（绿绿）POWER（绿绿） 意义状态故障指示运行指示工作/备用通信指示5V电源指示常灭正常不运行备用无通信故障常亮自检故障工作组态错误正常闪CPU复位正常切换中正常化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n6XP322电流信号输出卡n（1）功能及结构q4路点点隔离型电流（型或型）信号输出卡。q是带CPU的高精度智能化卡件，具有实时检测输

30、出信号的功能，它允许主控制卡监控输出电流。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统XP322电流信号输出卡结构图 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（2）XP322模拟信号输出卡指示灯功能n n（3） XP322模拟信号输出卡的跳线设置 元件编号 跳1-2 跳2-3 JP1 单卡工作 冗余工作 LED指示灯指示灯FAIL（红红）RUN（绿绿）WORK（绿绿）COM（绿绿）POWER（绿绿） 意义状态故障指示运行指示工作/备用通信指示5V电源指示常灭正常不运行备用无通信故障常亮自检故障工作组态错误正常闪CPU复位正常切换中正常化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统元

31、件编号通道号负载能力LOW档HIGH档JP3第1通道II型1.5K/III型750II型2K/III型1KJP4第2通道II型1.5K/III型750II型2K/III型1KJP5第3通道II型1.5K/III型750II型2K/III型1KJP6第4通道II型1.5K/III型750II型2K/III型1K卡件跳线带负载能力设置化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（四）系统软件nJX-300XP系统软件体系它基于中文WindowX 2000/NT开发，用户界面友好，所有的命令都以形象直观的功能图标表示，只须用鼠标即可轻而易举地完成操作，使用更方便简洁，在加上操作员键盘的配合，控制

32、系统设计实现和生产过程实时监控快捷方式。 n包括系统组态软件和系统运行监控软件 二、JX300XP集散型控制系统系统软件种类系统软件名称软件符号系统组态软件用户授权管理软件SCReg系统组态软件SCKey图形化编程软件SCControl语言编程软件SCLang流程图制作软件SCDrawEx报表制作软件SCFormEx二次计算组态软件SCTaskModBus协议外部数据组态软件AdvMBLink系统运行监控软件实时监控软件AdvanTrol数据服务软件AdvRTDC数据通信软件AdvLink报警记录软件AdvHisAlmSvr趋势记录软件AdvHisTrdSvrModBus数据连接软件AdvMB

33、LinkOPC数据通信软件AdvOPCLinkOPC服务器软件AdvOPCServer网络管理和实时数据传输软件AdvOPNet历史数据传输软件AdvOPNetHis化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n系统组态软件通常安装在工程师站 系统软件体系图 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n1用户授权管理软件（SCReg）q用户授权管理软件用于完成对系统操作人员的授权管理。q在软件中将用户级别分类如下：n观察员n操作员-n操作员n操作员+n工程师-n工程师n工程师+n特权-n特权n特权+ 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统用户授权操作界面 化学工业出版社二、JX3

34、00XP集散型控制系统n2系统组态软件（SCKey组态软件 ）n特点：q组态软件界面中设计有组态树窗口，用户从中可清晰地看到从控制站直到信号点的各层硬件结构及其相互关系，也可以看到操作站上各种操作画面的组织方式。q通过简明的下拉菜单和弹出式对话框建立友好的人机交互界面，并大量采用Windows的标准控件，使操作优质了一致性，易学易用。q提供了强大的在线帮助功能，用户只须按F1键或选择菜单中的帮助项，就可以随时得到帮助提示。化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统SCKey组态软件管理界面 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n3流程图制作软件（SCDrawEx）n特点：q流程图

35、制作软件是一个具有良好用户界面的流程图制作软件。q它以中文Windows2000操作系统为平台，为用户提供了一个功能完备且简便易用的流程图制作环境。化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统流程图制作界面 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n4实时监控软件（AdvanTrol）n特点：q数据采集和数据管理。它可以从控制系统或其他智能设备采集数据以及管理数据，进行过程监视、控制、报警、报表、数据存档q实时监控软件所有的命令都化为形象直观的功能图标，通过鼠标和操作员键盘的配合使用，可以方便地完成各种监控操作。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n实时监控软件的主要监控操

36、作画面有：q（1）调整画面q（2）报警一览画面q（3）系统总貌画面q（4）控制分组画面q（5）趋势画面q（6）流程图画面q（7）数据一览画面q（8）故障诊断画面化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（1）调整画面q功能：调整画面通过数值、趋势图以及内部仪表来显示位号的信息。q调整画面显示的位号类型 ：模入量、自定义半浮点量、手操器、自定义回路、单回路、串级回路、前馈控制回路、串级前馈控制回路、比值控制回路、串级变比值控制回路、采样控制回路等 。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统实时监控调整画面 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（2）报警一览画面q功能：报

37、警一览画面用于根据组态信息和工艺运行情况动态查找新产生的报警并显示符合条件的报警信息。 q画面中可显示报警序号、报警时间、数据区（组态中定义的报警缩写标识）、位号名、位号描述、报警内容、优先级、确认时间和消除时间等。 q在报警信息列表中可以显示实时报警信息和历史报警信息两种状态。 n实时报警列表每过一秒钟检测一次位号的报警状态，并刷新列表中的状态信息。 n历史报警列表只是显示已经产生的报警记录。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统实时监控报警一览画面 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（3）系统总貌画面q系统总貌画面是各个实时监控操作画面的总目录，主要用于显示过程信息

38、，或者作为索引画面，进入相应的操作画面，也可以根据需要设计成特殊菜单页。q每页画面最多显示32块信息，每块信息可以为过程信息点（位号）和描述、标准画面（系统总貌、控制分组、趋势图、流程图、数据一览等）索引位号和描述。过程信息点（位号）显示相应的信息、实时数据和状态。q标准画面显示画面描述和状态。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统实时监控系统总貌画面 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（4）控制分组画面q通过内部仪表的方式显示各个位号以及回路的各种信息。q信息主要包括位号名（回路名）、位号当前值、报警状态、当前值柱状显示、位号类型以及位号注释等。q每个控制分组画面最多

39、可以显示八个内部仪表，通过鼠标单击可修改内部仪表的数据或状态。化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统实时监控控制分组画面 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（5）趋势画面q根据组态信息和工艺运行情况，以一定的时间间隔记录一个数据点，动态更新趋势图，并显示时间轴所在时刻的数据。q每页最多显示8*4个位号的趋势曲线，在组态软件中进行监控组态时确定曲线的分组。q运行状态下可在实时趋势与历史趋势画面间切换。q点击趋势设置按钮可对趋势进行设置。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统实时监控趋势画面 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（6）流程图画面q是工艺过

40、程在实时监控画面上的仿真，由用户在组态软件中产生。q流程图画面根据组态信息和工艺运行情况，在实时监控过程中动态更新各动态对象，如数据点、图形等。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统实时监控流程图画面 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（7）数据一览画面q根据组态信息和工艺运行情况，动态更新每个位号的实时数据值。q最多可以显示32个位号信息，包括序号、位号、描述、数值和单位共五项信息。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统实时监控数据一览画面 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（8）故障诊断画面q对系统通讯状态、控制站的硬件和软件运行情况进行诊断

41、，以便及时、准确地掌握系统运行状况。 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统实时监控流故障诊断画面 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（五）注意事项q1在进行连接或拆除前，请确认计算机电源开关处于“关”状态。此操作疏忽可能引起严重的人员伤害和计算机设备的损坏q2所有拔下的或备用的I/O卡件应包装在防静电袋中，严禁随意堆放q3插拔卡件之前，须作好防静电措施，如带上接地良好的防静电手腕，或进行适当的人体放电q4系统重新上电前必须确认接地良好，包括接地端子接触、接地端对地电阻（要求小于4欧姆） 化学工业出版社二、JX300XP集散型控制系统n（五）注意事项q5系统应严格遵循以下

42、上电步骤：q（1）控制站nUPS输出电压检查；电源箱依次上电检查；n机笼配电检查；卡件自检、冗余测试等。q（2）操作站n依次给操作站的显示器、工控机等设备上电；n计算机自检通过后，检查确认Windows NT/2000系统、AdvantTrol系统软件及应用软件的文件夹和文件是否正确，硬盘空间应无较大变化。q（3）网络n检查网络线缆通断情况，确认连接处接触良好，否则应及时更换故障线缆；n做好双重化网络线的标记，上电前检查确认；n上电后做好网络冗余性能的测试。化学工业出版社第三节 可编程序控制器n概述q1.可编程序控制器（PLC）是过程控制的专用微型机系统。 q2.80年代以后，PLC作为与DC

43、S并驾齐驱的另一主流计算机控制系统正在迅速崛起。q其应用范围从原来适用于“顺序逻辑控制”发展到“模拟量的连续控制”。q德国西门子公司生产的S7-200系列PLC具有结构紧凑、扩展性良好、指令功能强大及性价比高等特点。 q本节着重介绍S7-200 PLC的硬件配置和基本指令。化学工业出版社第三节 可编程序控制器n一、一、S7-200 PLC的硬件配置的硬件配置n1S7-200 PLC的系统组成的系统组成n（1）S7-200 PLC系统的基本组成系统的基本组成n基本组成：主机单元、编程器。基本组成：主机单元、编程器。q编程器有手持编程器、图形编程器、编程器有手持编程器、图形编程器、PC机等。通常使

44、用机等。通常使用PC机编程更加普遍。机编程更加普遍。 q主机单元共有两个系列：主机单元共有两个系列：qCPU21X（CPU212.214.215.216，为，为S7-200的第一代产品）的第一代产品）qCPU22X（CPU221.222.224.226.226XM，为，为S7-200的第二的第二代产品）。代产品）。 化学工业出版社第三节 可编程序控制器CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM本机DI/ DO6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出24入/16出扩展后最大输入/输出无I/O扩展能力2个模块7个模块7个模块7个模块数字40/38数字94/74数字12

45、8/120数字128/120模拟（8入/2出）或4出模拟（28入/7出）或14出模拟（28入/7出）或14出模拟（28入/7出）或14出存储器6KB6KB13 KB13 KB26 KB30kHz高速计数器4个4个6个6个6个20 kHz高速脉冲输出2路2路2路2路2路PID控制器无有有有有RS-485通信/编程口1个1个1个2个2个PPI点对点协议有有有有有MPI多点协议有有有有有自由方式通信有有有有有其它适用于小型数字量控制是具有扩展能力、适应性更广泛的小型PLC是具有较强控制能力的小型PLC用于有较高要求的中小型控制系统用于较高要求的中小型控制系统CPU22X系列主机单元基本性能 化学工业

46、出版社第三节 可编程序控制器n（2）S7-200 PLC系统的扩展配置q有数字量扩展单元模板、模拟量扩展单元模板、通信模板、网络设备以及人机界面HMI等多种扩展单元模板。 q扩展单元要安装在主机单元的右侧，配合主机单元使用，不能单独使用。化学工业出版社第三节 可编程序控制器名称型号I/O点数数字量扩展模板数字量输入（DI）扩展模板EM2218点DC输入（光电耦合器隔离）数字量输出（DO）扩展模板EM2228点24VDC输出8点继电器输出数字量混合输入/输出（DI/DO）扩展模板EM22324VDC 4入/4出24VDC 4入/继电器4出24VDC 8入/8出24VDC 8入/继电器8出24VD

47、C 16入/16出24VDC 16入/继电器16出模拟量扩展模板模拟量输入（AI）扩展模板EM2314路12位模拟量输入模拟量输出（AO）扩展模板EM2322路12位模拟量输出模拟量混合输入/输出（AI/AO）扩展模板EM2354路模拟量输入/1路模拟量输出扩展单元一览表 1化学工业出版社第三节 可编程序控制器通信模板通信处理器EM277是连接SIMATIC现场总线PROFIBUS-DP从站的通信模板，可将S7-200CPU作为现场总线PROFIBUS-DP从站接到网络中。通信处理器CP243-2是S7-200的AS-i主站，通过连接AS-i可显著地增加S7-200的数字量输入/输出点数。每个

48、主站最多可连接31个AS-i从站。S7-200最多可同时处理2个CP243-2，每个CP243-2的AS-i上最大有124DI/124DO人-机操作界面HMI文本显示器TD200是操作员界面，不需要单独电源，只需将其连接电缆接到CPU22X的PPI接口上，用STEP7-Micro/WIN进行编程。触摸屏TP070、TP170A、TP170B及TP7.TP27触摸屏是一种最新的电脑输入设备，可通过MPI及PROFIBUS-DP与S7-200连接；利用STEP7-Micro/WIN（Pro）和SIMATIC ProTool/Lite V5.2进行组态。扩展单元一览表 1化学工业出版社第三节 可编程

49、序控制器n2S7-200 PLC的编程元件的编程元件qPLC在其系统软件管理下，将用户程序存储器划分出若干个区，在其系统软件管理下，将用户程序存储器划分出若干个区，并将这些区赋予不同的功能，由此组成了各种内部器件，这些内并将这些区赋予不同的功能，由此组成了各种内部器件，这些内部器件就是部器件就是PLC的编程元件。的编程元件。q为了使为了使PLC更加直观、形象，这些编程元件沿用了传统的继更加直观、形象，这些编程元件沿用了传统的继-接接控制中的继电器的名称，但它们不是真实的物理继电器，只是存控制中的继电器的名称，但它们不是真实的物理继电器，只是存储器中的某些存储单元。储器中的某些存储单元。q一个继

50、电器对应一个基本的存储单元，即一个继电器对应一个基本的存储单元，即1位（位（1bit）；）；q8个基本单元形成一个个基本单元形成一个8位二进制数，称为位二进制数，称为1个字节（个字节（1Byte）；）；q连续连续2个字节构成一个个字节构成一个16位的二进制数，称为位的二进制数，称为1个字（个字（1Word），），或一个通道；或一个通道；q连续的连续的2个通道构成双字（个通道构成双字（Double Word）。）。 化学工业出版社第三节 可编程序控制器 位、字节、字、双字的关系 化学工业出版社第三节 可编程序控制器元件名称代号功能范围输入/输出继电器输入继电器I输入映像寄存器，接收来自现场的输入

51、信号。通常按“字节.位”的编址方式来读取一个继电器的状态，也可以按“字节”、“字”来读取。输入继电器的状态是由现场输入信号决定的，不能通过编程方式改变。在输入端子上未接入输入器件的输入继电器只能空，不可挪作它用。I0.0I15.7输出继电器Q输出映像寄存器，驱动现场的执行元件。采用“字节.位”的编址方式，输出继电器的状态是由程序执行的结果来决定。输出继电器线圈一般不能直接与梯形图的逻辑母线连接，当确实不需要任何编程元件触点控制时，可借助于特殊继电器SM0.0的常开触点。Q0.0Q15.7模拟量输入/输出寄存器AIW/AQWPLC对模拟量输入寄存器只能作读取操作，对模拟量输出寄存器只能作写入操作

52、。操作数据长度16位，要以偶数号字节进行编址。CPU221：AIW0AIW30 AQW0AQW30CPU222：AIW0AIW30 AQW0AQW30CPU224：AIW0AIW62 AQW0AQW62CPU226：AIW0AIW62 AQW0AQW62S7-200中的主要编程元件1 化学工业出版社第三节 可编程序控制器元件名称代号功能范围内部继电器/寄存器变量寄存器V用于模拟量控制、数据运算、参数设置及存放程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果。采用“位”、“字节”、“字”、“双字”编址方式。CPU221为V0.0V2047.7CPU222为V0.0V2047.7CPU224为V0.0V511

53、9.7CPU226为V0.0V5119.7CPU226XM为V0.0V10239.7辅助继电器M也称位存储区的内部标志位，相当于中间继电器，采用“字节.位”编址方式。作存储数据用时，也可以“字节”、“字”、“双字”为单位。M0.0M31.7特殊继电器SM用来存储系统的状态变量及有关的控制参数和信息。PLC通过特殊继电器为用户提供一些特殊的控制功能和系统信息，也可以将对操作的特殊要求通过它通知PLC。SM0.0299.7定时器T相当于时间继电器。T0255S7-200中的主要编程元件2 化学工业出版社第三节 可编程序控制器元件名称代号功能范围内部继电器/寄存器 计数器C用来对输入脉冲个数进行累计

54、。C0255高速计数器HC普通计数器的计数频率受扫描周期的制约，在需要高频计数的情况下，可使用高速计数器。与高速计数器对应的数据，只有一个高速计数器的当前值，是一个带符号的32位的双字数据。CPU221：HC0，HC3HC5CPU222：HC0，HC3HC5CPU224：HC0HC5CPU226：HC0HC5累加器AC是用来暂存数据的寄存器，可以向子程序传递参数，或从子程序返回参数，也可用来存放运算数据、中间数据及结果数据。采用“字节”、“字”、“双字”的编址方式。以字节或字为单位存取累加器时，是访问累加器的低8位或低16位。AC0AC3，共4个32位累加器。状态继电器（顺序控制继电器）S是使

55、用步进控制指令编程时的重要编程元件，用状态继电器和相应的步进控制指令，可以在小型PLC上编制较复杂的控制程序。S0.0S31.7局部变量存储器L用于存储局部变量。它与变量寄存器的区别是：变量寄存器可以被主程序、子程序、中断程序等任何一个程序读取，而局部变量变量存储器则和特定的程序相关联。S7-200 PLC给主程序、每级嵌套子程序、中断程序各分配64个局部变量存储器，彼此不能互访。可采用“位”、“字节”、“字”、“双字”的编址方式。可将其作为间接寻址的指针，但不能作为间接寻址的存储器区。L0.0L59.7S7-200中的主要编程元件3化学工业出版社第三节 可编程序控制器n3S7-200 PLC

56、的的I/O编址编址q（1）S7-200 PLC的的I/O编址方法编址方法q编址：就是对输入编址：就是对输入/输出模块上的输出模块上的I/O点进行编码，点进行编码，以便程序执行时可以唯一地识别每个以便程序执行时可以唯一地识别每个I/O点。点。qS7-200 PLC采用固定地址方式，地址是自动分配采用固定地址方式，地址是自动分配的，它与模板的类型、插槽的位置无关。的，它与模板的类型、插槽的位置无关。qCPU22X主机模板的主机模板的I/O点的地址是固定的，若需扩点的地址是固定的，若需扩展，可在主机模板的右边连接扩展模板（增加扩展展，可在主机模板的右边连接扩展模板（增加扩展模板时要考虑模板时要考虑C

57、PU的扩展能力）。的扩展能力）。 化学工业出版社第三节 可编程序控制器n 数字量I/O点的编址是以字长为单位，采用标志域（I或Q）、字节号和位号三部分的组成形式，在字节号和位号之间以点分隔，习惯上称做字节位编址。n数字量输入输出的字节和位编址都是从0开始，每个位都是07，共8位。Q15标志域（数出Q、数入I）字节地址字节号和位号的分隔点字节中位的编号（07）化学工业出版社第三节 可编程序控制器n 模拟量I/O编址是以字长（16位）为单位。n在读写模拟量信息时，模拟输入输出按字单位读写。n模拟输入只能进行读操作，而模拟输出只能进行写操作，每个模拟输入输出都是一个模拟端口。n一模拟端口的地址由标志

58、域（AI/AQ）、数据长度标志（W）以及字节地址（030之间的十进制偶数）组成。n模拟端口的地址从0开始，以2递增（如：AIW0、AIW2.AIW4等），对模拟端口奇数编址是不允许的。 AIW8标志域（模出AQ、模入AI）数据长度（字）字节地址（0、2.4）化学工业出版社第三节 可编程序控制器n 扩展模块的编址，由扩展模块I/O端口的类型及其在扩展I/O链中的位置决定。n扩展模块的编址按照由左至右，地址编码依次排序。n扩展模块的数字量I/O点编址以字节位编址形式，扩展模块的模拟量I/O编址仍以字长（16位）为单位。化学工业出版社第三节 可编程序控制器n（2）S7-200 PLC的基本编址表种类

59、地址号输入点地址I0.0、I0.1.I0.2.I0.3.I0.4.I0.5.I0.6.I0.7I1.0、I1.1.I10.2.I1.3.I1.4.I1.5输出点地址Q0.0、Q0.1.Q0.2.Q0.3.Q0.4.Q0.5.Q0.6. Q0.7Q1.0、Q1.1CPU224的基本编址表 化学工业出版社第三节 可编程序控制器n（3）S7-200的扩展编址主机I/O模块1I/O模块2I/O模块3I/O模块4I/O模块5I/OI0.0 Q0.0I0.1 Q0.1I0.2 Q0.2I0.3 Q0.3I0.4 Q0.4I0.5 Q0.5I0.6 Q0.6I0.7 Q0.7I1.0 Q1.0I1.1 Q1

60、.1I1.2I1.3I1.4I1.5I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.6Q2.7AIW0 AQW0AIW2AIW4AIW6I3.0 Q3.0I3.1 Q3.1I3.2 Q3.2I3.3 Q3.3AIW8 AQW2AIW10AIW12AIW14扩展系统的编址表 化学工业出版社第三节 可编程序控制器n二、二、S7-200 PLC的编程的编程n1编程语言编程语言qS7-200系列系列PLC有两种基本指令集：有两种基本指令集：SIMATIC指令指令和和IEC1131-3指令集指令集 qSIMATIC指令集是SIEMEN

61、S公司S7系列专用指令集，通常执行时间短，而且可以用梯形图LAD、语句表STL和功能块图FBD三种语言编写。q梯形图为各种PLC首选的第一用户语言。qIEC1131-3指令集是国际电工委员会（IEC）为不同PLC生产厂家制定的指令标准。 化学工业出版社第三节 可编程序控制器n2基本逻辑指令基本逻辑指令表1 化学工业出版社第三节 可编程序控制器基本逻辑指令表2 化学工业出版社第三节 可编程序控制器n3定时器指令nS7-200PLC定时器分为：q接通延时定时器（TON）q断开延时定时器（TOF）q保持型接通延时定时器（TONR）nT0T255共256个。其中，TONR 64个，其余192个为TON或TOF。n定时精度可分为3个等级：1ms，10 ms和100ms。化学工业出版社第三节 可编程序控制器定时器类型定时精度（ms）定时器号最大定时时间（S）TONR1T0，T6432.76710T1T4，T65T68327.67100T5T31，T69T953276.7TONTOF1T32，T9632.76710T33T36，T97T100327.67100T37T63，T101T2553276.7定时器参数一览表 化学工业出版社第三节 可编程序控制器n定时器的定时时间为：TPTSq式中：T定时器的定时时间q PT定时器的设定值，数据类型为整数型q S定时器的精度定时器参数一览表 1