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人机界面（HMI）系统设计、安装与调试课件

课程名称

人机界面（HMI）系统设计、安装与调试


典型任务知识模块

1. WINCC过程画面的创建

2. WINCC过程值归档

3. WINCC系统报警

4.智能温度数据采集模块的使用方法

5. 烤箱温度控制系统的安装、联调

电气设备操作员温度调节控制

职业行动领域具体步骤

烤箱温度控制系统模型建立

PLC项目工艺的连接安装及操作


利用WinCC实现烤箱温度控制（16学时）

项目五


任务能力目标

1、进一步熟悉WinCC项目进行正确创建和组态；2、进一步熟悉WinCC项目的系统接线；3、正确进行WinCC项目的归档组态和输出显示；4、正确进行WinCC项目的报警组态和输出显示；5、能正确对整个监控系统进行运行及调试；6、能顺利地与相关人员进行沟通、协调，能通过交流，具有自我学习的能力。


方法步骤建立控制模型


烤箱温度控制

控制温度变化量


一、WINCC的过程画面创建认知温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理

变化和化学反应过程都与温度密切相关。项目中要求设

计一个电烤箱温度控制系统,要求在一定范围内电烤箱

温度保持在设定温度上。

控制系统的监控要求：采用西门子公司的WINCC 实现对现场PLC的监控，主要实现当前温度显示、动态温度曲线显示、温度等参数设置和报警记录等功能。


二、WINCC过程值归档采集、处理和归档工业现场的过程数据。用“变量管理器”组态

过程值的归档，在运行系统中采集并处理将被归档的过程值，然后

存储在归档数据库中，以表格或趋势的形式输出过程值。

启动和停止事件： ① 二进制事件② 限制值事件③ 时间控制

归档变量的采集类型：① 非周期② 连续周期③ 可选择周期④ 一旦改变

进行归档的数据：采集周期和归档周期不一定一样。组态归档：① 过程值归档 ② 压缩归档

快速和慢速归档、归档备份


过程归档的组态步骤①建立两个内部变量“电机

实际速度”和“油温”②打开变量记录编辑器

⑶组态定时器


④创建归档

⑤添加另一个变量


⑥归档设置

图一：图二：

图三：图四：


过程值归档的输出

①创建趋势图

②设置趋势图


③建立表格属性

④设置表格控件


⑤设置运行系统 ⑹测试画面

⑦运行画面


三、报警组态及显示报警记录的内容:包括组态系统和运行系统。

功能：负责过程值的监控、控制报警输出、管理报警确认。

⑴报警组态步骤

打开报警记录编辑器


启动报警记录的系统向导

图二：图一：

组态报警消息和报警消息文本

更改用户文本块的“消息文本”和“错误点”的文本长度

图一：图二：


组态第一个报警消息组态第二个报警消息

组态第三个报警消息


⑵组态报警消息的颜色

图一：图二：

⑶组态模拟量报警

激活模拟量报警


组态模拟量报警

图一：图二：图三：

图四：图五：


⑷报警显示组态一个报警事件窗口

图一：图二：

图三：图四：


图五：

激活运行：


四、西门子S7-200 PLC的烤箱温度控制系统针对烤箱工作过程温度控制的复杂性，设计了基于PLC 的烤箱机温

度控制系统，实现对烤箱工作过程温度的控制，达到实时性控制，提高

生产效率，降低生产成本。PLC控制器根据接收的温度工艺曲线进行温度

控制，PLC现场控制器可以保存当前的温度工艺曲线，并且具有断电长期

保存当前温度曲线的功能。

温度控制要求：


烤箱温度控制系统的工作原理电机绕组绕好后，根据工艺要求首先要进行预烘，将电

机绕组中的潮气排除；为了使绕组加热均匀并将可燃性气体

排除，需要用风机进行向烘箱送风，只有风机转动后系统才

能加热。如果在烘干过程中风机由于各种原因(接触器未闭

合、电路断线或三角带断裂)停止工作，则速度继电器KS触

点打开，此信号通过PLC处理后将使输出点Q0.0、Q0.1、

Q0.2为0，通过主电路接触器控制加热系统断电、停止加热。

这样就防止因风机停止工作造成烘箱局部过热，导致电机绕

组绝缘损坏及挥发性气体堆积引起起火事故的发生。


系统的硬件构成S7-200PLC 作为现场控制器，选用CPU224 主机模块；现场控制器

S7-200 扩展了一块智能温度数据采集模块EM231，该模块带有4 个模拟

输入点，集成有16 位/转换器，分辨率达0.1℃，能自动进行线性化处

理，有冷端补偿功能，不再需要外部变送器，一个模块就能完成数据采

集及数据处理功能。系统的温度信号的检测采用铂电阻PT100，铂电阻

具有测量精度高、性能稳定可靠的特点.


EM231原理接线图


温度传感器

温度传感器PT100 ，铂电阻温度系数为0.0039×／℃，0℃时电阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃。适用于精密仪器、恒温设备、流体管道等温度的测量。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～400℃）最常用的一种温度检测器，广泛应用于工业测温，被制成各种标准温度计。


烤箱箱加热系统设计

PLC是根据烘箱的温度来控制KA，从而实现电加热。接触器KM是用于控制风机H，采用风机向烘箱内送风，使烘箱内温度均匀，提高电机绕组的加热质量；与风机同轴连接一个速度继电器，用于检测风机是否运转；断路器QF作为主电路的控制开关，并对主电路进行短路、过流保护。


烤箱温度控制系统设计

PLC的输入电路采用

24V的直流电源供电，输出电路采用220V的交流电源供电。


七、项目实施

分小组实施项目；

完成相关技术文档；

展示成果；

成绩评价。

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