过程装备控制实训

本书内容共分为 6 章，详细介绍了西门子 S7-1200 PLC 及和利时 K 系列 DCS 的基础知识，硬件、软件的功能和应用，MACS V6.5 软件的组态管理功能，以及典型过程装备控制实训项目。本书通过介绍实时控制温度、压力、流量和液位等过程控制参数，帮助学生掌握西门子 S7-1200 PLC 及和利时 K 系列 DCS 的操作技能。本书旨在加强学生对过程装备控制的深入学习，提升学生的自动控制理论水平和操作水平，以及工程技术基本素质和综合能力。 本书可作为高等院校过程装备与控制工程、机械电子工程、机械设计制造及其自动化、自动化等专业的教材，也可作为过程装备与控制工程领域的科研人员和工程技术人员参考用书。

赵涛 ---------------------------- 北方民族大学机电学院副教授，工学博士，硕士研究生导师，主要从事过程装备智能控制相关的教学与科研工作。承担“过程装备控制技术“”过程控制实训”和“机械控制工程基础”等课程的教学工作。作为项目主持人和参与人，先后主持和参与国家自然科学基金地区项目和宁夏自然科学基金项目（2020AAC03239）等国 家级和省部级项目3项，宁夏自然科学基金项目，宁夏重点研发计划项目，教育部产学合作协同育人项目等省部级项目5项，以第一作者身份发表相关学术论文10余篇，其中SCI收录2篇，EI或中文核心期刊论文10篇，授权发明专利4项。 何燕妮 ---------------------------- 北方民族大学机电学院副教授，工学博士，过程装备与控制工程系系主任，长期从事“过程设备设计“”专业英语“”过程流体机械”等课程的教学工作，先后主持和参与省部级教学和科研项目多项，发表核心论文8篇，以第一作者身份发表学术论文3篇，其中SCI收录2篇，EI收录1篇 高阳 ---------------------------- 北方民族大学机电学院院长，教授，工学博士。近年承担“机械制造技术基础“”逆向工程与快速成型技术”等课程的教学工作。主要从事智能制造及装备研究。近五年主持完成国家自然科学基金1项、国家民委科学研究1项、宁夏自然基金1项、横向项目5项。发表SCI论文15篇，授权发明专利4项，转让2项，登记自治区科技成果3项。担任宁夏回族自治区复合制造系统工程技术研究中心主任、宁夏先进制造业职业教育教学指导委员会委员、宁夏新材料行业职业教育教学指导委员会委员、自治区级一流基层教学组织机械设计制造及其自动化教研室带头人。

目录 第1章 西门子S7-1200PLC基础…… 1 1.1 S7-1200PLC硬件 ………………… 1 1.1.1 S7-1200PLC的硬件模块 …………………………… 2 1.1.2 S7-1200PLC的CPU比较 …………………………… 4 1.1.3 S7-1200PLC的存储区 …… 5 1.1.4 IEC 61131-3标准…………… 5 1.2 TIA 博途软件 ………………………… 7 1.2.1 项目视图的结构 ……………… 8 1.2.2 项目创建与组态 …………… 10 习题 ………………………………………… 16 第2章 和利时 K 系列 DCS基础 ……… 17 2.1 和利时 K系列DCS硬件…………… 18 2.1.1 主控制器单元 ……………… 19 2.1.2 IO-BUS设备 ……………… 21 2.1.3 辅助电源分配板 …………… 24 2.1.4 K-PW01交流电源分配板 ……………………… 25 2.1.5 K-PW11直流电源分配板 ……………………… 27 2.1.6 I/O 设备 …………………… 28 2.2 MACSV6.5软件概述 …………… 29 2.2.1 HOLLiAS平台 …………… 29 2.2.2 MACSV6.5系统简介……… 29 2.2.3 MACSV6.5系统架构……… 30 2.2.4 域的相关介绍 ……………… 30 2.2.5 MACSV6.5系统网络……… 31 2.2.6 MACSV6.5系统组成……… 32 2.2.7 MACSV6.5软件…………… 32 2.2.8 MACSV6.5软件的使用步骤 ………………………… 34 2.2.9 项目创建与组态 …………… 35 习题 ………………………………………… 63 第3章 组态王软件基础 ………………… 64 3.1 组态王软件与I/O设备 …………… 65 3.2 运用组态王软件建立工程的步骤 ………………………………… 65 3.3 运用组态王软件建立储罐液位温度控制系统 ……………………… 65 习题 ………………………………………… 75 第4章 过程控制系统 …………………… 76 4.1 简单控制系统 ……………………… 77 4.1.1 简单控制系统的组成 ……… 77 4.1.2 简单控制系统设计 ………… 78 4.2 复杂控制系统 ……………………… 85 4.2.1 串级控制系统 ……………… 85 4.2.2 前馈控制系统 ……………… 88 4.2.3 比值控制系统 ……………… 91 4.2.4 选择性控制系统 …………… 95 4.2.5 均匀控制系统 ……………… 97 4.2.6 分程控制系统 ……………… 100 习题 ……………………………………… 102 第5章 基于S7-1200PLC的过程装备控制实训项目开发 …………… 103 5.1 S7-1200PLC软件、硬件组态 … 105 5.2 上位机组态界面开发 ……………… 120 5.3 实训项目操作 ……………………… 125 5.3.1 实训开车准备 ……………… 125 5.3.2 进料流量单闭环比值控制 ………………………… 126 5.3.3 进料流量双闭环比值控制 ………………………… 128 5.3.4 进料流量变比值控制 ……… 129 5.3.5 反应釜温度单回路控制 …… 130 5.3.6 反应釜温度串级控制 ……… 132 5.3.7 反应釜压力分程控制 ……… 133 5.3.8 反应釜液位控制 …………… 134 5.3.9 塔器进料流量单回路控制 ………………………… 134 5.3.10 塔器液位控制 …………… 135 5.3.11 塔器进气流量和进气压力控制 ……………………… 137 5.3.12 实训停车 ………………… 138 5.4 线路通道表 ………………………… 138 习题 ……………………………………… 140 第6章 基于和利时 K 系列 DCS的过程 装备控制实训项目开发 ……… 141 6.1 硬件配置 …………………………… 142 6.2 控制站组态 ………………………… 146 6.2.1 控制站的相关操作 ………… 146 6.2.2 模块组态 …………………… 146 6.2.3 I/O 测点组态 ……………… 148 6.3 控制逻辑组态 ……………………… 148 6.3.1 创建用户程序 ……………… 149 6.3.2 变量的定义和使用 ………… 150 6.4 工艺流程图组态 …………………… 152 6.4.1 图形分类介绍 ……………… 153 6.4.2 创建与管理工艺流程图 …… 154 6.4.3 绘制静态图形 ……………… 156 6.4.4 动态图形设置 ……………… 157 6.4.5 设置交互图形 ……………… 158 6.4.6 工程编译与下装 …………… 160 6.5 过程装备控制 DCS的组成 ……… 165 6.5.1 DCS的结构………………… 165 6.5.2 工程师站 …………………… 166 6.5.3 操作员站 …………………… 168 6.5.4 现场控制站 ………………… 169 6.6 实训项目操作 ……………………… 169 6.6.1 基本操作说明 ……………… 169 6.6.2 实训开车准备 ……………… 170 6.6.3 进料流量比值控制 ………… 170 6.6.4 蒸汽出口流量控制 ………… 174 6.6.5 反应釜压力分程控制 ……… 175 6.6.6 塔器进料流量控制 ………… 176 6.6.7 塔器进气流量控制 ………… 176 6.6.8 塔器出口流量与液位控制 ………………………… 177 6.6.9 实训停车 …………………… 179 习题 ……………………………………… 179 附录 AI伴学内容及提示词 …………… 181 参考文献 …………………………………… 183