系统组成与组态技术电子教案

备 课 本Lesson Preparation_2014_-_2015_学年 第_二_学期Academic Year - Semester 课 程 名 称 _系统集成与组态技术Course教材名称及版本 _工业控制与_组态技术Textbook and Edition授 课 班 级 _12楼宇一班Class教 师 姓 名 _陈立奇_Teacher审 核 人 _Approver填写说明1、此备课本用来书写教案，适用于所有专职教师、兼职教师和兼课教师。2、所有承担教学任务的教师需书写纸质版教案，如因使用多媒体教学需要和教学任务繁重，可用电子版教案，但格式必须按纸质版格式，且所有教案的书写应与学期授课计划相符合。3、备课过程中的各个环节和要素可根据实际授课内容进行填写。如：授课课题：（教学章、节、标题或项目名称）教学目标和要求：（教学目标一般说应包含知识教学、能力发展和思想教育三方面内容，教学要求是指识记、理解、简单应用、综合应用等层次）教学重点和难点：教学重点，是为了达到确定的教学目的而必须着重讲解和分析的内容；教学难点，是就学生的接受情况而言的，学生经过自学还不能理解或理解有困难的地方，即可确定为教学难点。教学方法：（讨论、启发、演示、辩论、讲练结合、案例教学、情境模拟等）教学手段：（多媒体教学、录像带、挂图、幻灯片等）授课时间：第1-16周课时累计：教学过程：（体现教学步骤，包括时间分配和教学内容教学进程）作业布置：（含思考题、讨论题）课后反思：（因为课后反思是教案实施效果追记，课前还不能打印，只能课后用笔手写）4、备课本的审核人为各教研室（项目中心）主任。授课课题组态说课教学目标和要求1.使学生从整体上对课程有一定的了解；2.了解课程的培养目标，并激发学生的学习兴趣。教学重点和难点本课程的主要内容，学习方法的掌握。教学方法讨论教学手段多媒体授课时间第 1 周课时累计2教 学 过 程教学步骤及教学内容时间分配本节课的主要内容： 一自我介绍 二课程属性 三课程目标 四课程内容 五课程教学设计 六课程考核方式 七课程建设情况与特色说明 八总结10教学步骤及教学内容时间分配一 自我介绍自我情况的基本介绍，让学生对自己有初步的认识，学生的简单自我介绍，对学生的整体情况有初步的了解。二 课程属性组态技术无处不在，它是计算机监控系统的硬件设计、软件设计与调试的具体方法，反映了自动控制技术的发展，改变着人类的生活。适用专业：计算机控制技术、智能楼宇技术、，电气自动化专业。 课程性质：专业必修课课程总学时：64学时课程教学手段：教材，多媒体，实验室等。先修和后续课程：先修 可编程序控制器、变频器技术 单片机原理与应用技术三 课程目标本课程立足高职教育人才培养目标，突出应用性和针对性，坚持实践能力培养的原则。通过本课程的理论与实践教学，使学生达到相应的课程知识目标和课程能力目标。152010教学步骤及教学内容时间分配四 课程内容什么是组态技术：是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件：包括网络版与嵌入式版。 组态基本过程： v 工程整体规划、工程建立、构造实时数据库、组态用户窗口、组态主控窗口、组态设备窗口、组态运行策略、组态结果检查、工程测试 各种具体系统实例设计： 机械手、电动大门、水位监控等v 1、要建立在以前的专业基础上来学习组态技术v 2、从最简单的一些项目做起v 3、以书为源，理论指导实践v 4、通过实践与总结重新回到理论v 5、树立信心，并培养一定的自学能力（照猫画虎）为今后发展打基础v 6、多去企业见习20教学步骤及教学内容时间分配五 课程考核方式平时（40%）+实际操作（60%）六 课程建设情况与特色说明课程建设：教材，教学课件，实训条件和师资课程特色：多媒体教学，教学方法多样。七 总结对课程的特点和目标进行总体的概括，举例介绍组态技术的应用。同时强调一下课堂纪律，安排课代表事宜。105作业布置 什么时组态技术？课后反思 学生的学习在这一节课中，是否被调动起来。授课课题TPC 7062KX系列触摸屏简介教学目标和要求掌握关系数据库设计中实体与实体之间的联系。教学重点和难点重点与难点：实体与实体之间的联系。教学方法讲练结合教学手段电脑授课时间第1周课时累计6教 学 过 程教学步骤及教学内容时间分配一、实验目的1、了解TPC 7062KX系列触摸屏的基本信息；2、了解TPC 7062KX系列触摸屏编程电缆的制作及与S7-200 PLC通讯线的制作；3、学习TPC 7062KXL系列触摸屏编程软件的使用。二、实验设备序号名称数量1XK-PLC6G型工学结合PLC实训台1台2触摸屏挂箱1个3触摸屏编程电缆1根三、实验内容1、TPC 7062KX系列触摸屏的认识MCGS系列触摸屏是专门面向PLC应用的一种新型的人机界面，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化信息的多功能显示屏。主要提供以下几个功能： 指示灯（PLC I/O显示、内部结点显示、多段指示灯等） 开关（位状态型开关、多段开关、切换窗口开关等） 各种动态图表（棒图、仪表、移动元件、趋势图等） 数据显示（数值显示、ASCII显示、文字显示等） 数据输入（数值输入、ASCII输入、文字输入等） 静态显示（直线、圆、文字等）2、系统连接TPC 7062KX触摸屏具有1个串行通讯口，其中PCRS-232口一般连接到计算机。MCGS上的PLC RS-232口可以连接到PLC。同时要确保指拨开关全拨到OFF位置。（这是触摸屏的默认设置）。3、使用EB500软件制作简单工程通过实例介绍MCGS嵌入版组态软件中建立同西门子S7-200通讯的步骤，实际操作地址是西门子Q0.0、Q0.1、Q0.2、VW0和VW2。1、建立工程鼠标双击Windows操作系统的桌面上的组态环境快捷方式，可打开嵌入版组态软件，然后按如下步骤建立通讯工程：（1）单击文件菜单中“新建工程”选项，弹出“新建工程设置”对话框，TPC类型选择为“TPC7062K”，点击确认。 图2.3（2）选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。 （3）在文件名一栏内输入“TPC通讯控制工程”，点击“保存”按钮，工程创建完毕。 2、设备组态 （1）在工作台中激活设备窗口，鼠标双击进入设备组态画面，点击工具条中的打开“设备工具箱”，图2.4（2）在设备工具箱中，鼠标按顺序先后双击“通用串口父设备”和“西门子_S7200PPI”添加至组态画面窗口，如图2.5所示。提示是否使用西门子默认通讯参数设置父设备，如图2.6所示，选择“是”。(3) 在用户窗口双击进入“动画组态西门子200控制画面”，点击打开“工具箱”。(4) 建立基本元件 按钮：从工具箱中单击“标准按钮”构件，在窗口编辑位置按住鼠标左键拖放出一定大小后，松开鼠标左键，这样一个按钮构件就绘制在窗口中。如图2.9所示。 接下来双击该按钮打开“标准按钮构件属性设置”对话框，在基本属性页中将“文本”修改为Q0.0，点击确认按钮保存，如图2.10所示。三、工程下载1、连接TPC7062K和PC机 将普通的USB线，一端为扁平接口，插到电脑的USB口，一端为微型接口，插到TPC端的USB2口。 图2.242、工程下载 点击工具条中的下载 按钮，进行下载配置。选择“连机运行”，连接方式选择“USB通讯”，然后点击“通讯测试”按扭，通讯测试正常后，点击“工程下载”。图2.25304515分钟作业布置写实训报告课后反思授课课题计算机监控系统概述教学目标和要求掌握计算机控制系统的基本组成和分类教学重点和难点采用组态控制技术的计算机控制系统和一般计算机控制系统的异同教学方法讨论教学手段多媒体授课时间第2周课时累计10教 学 过 程教学步骤及教学内容时间分配一、知识回顾：什么是组态技术？二、授课内容：0.1 计算机控制系统计算机控制就是用计算机控制某种设备使其按照要求工作。人们熟知的机器人就是在计算机的控制下工作的，工厂自动化生产线、家用电器中也普遍使用计算机控制。利用计算机控制各种设备，是电气工程师和技术人员的一项基本工作。计算机在实现其控制功能的时候往往还需要一些设备的配合，这些设备与计算机、被控设备一起统称为计算机控制系统。0.1.1 人是如何对设备进行控制的？现在通过水罐水位控制实例说明人工控制的方法与过程。对于图0.1水罐，通常采用以下方法：1）观察水位用眼睛。（2）判断与计算：将实际水位和期望的水位进行比较，根据差值先判断需要开大还是关小进水阀门，再根据差值估计进水阀开度的改变量用大脑。（3）行动：改变阀门开度用手。（4）重复步骤（1）（3），直到水位达到期望范围。0.1.2 自动控制系统的组成如果用水位变送器代替人眼，用电动调节器代替人脑、用电动调节阀代替人手，用给定器输入水位给定值，就构成了一个水位自动控制系统，如图0.2所示。 在该系统中，水位变送器不断地检测水位，并将其转换成电流信号送给电动调节器，电动调节器像人脑一样接收水位信号和水位给定信号，将两者进行比较，根据偏差计算出给水调节阀门的开度，并将开度信号以电流形式送给电动调节阀门，电动调节阀门根据电流大小改变给水阀门开度，调节给水流量，从而达到控制水位的目的。 由水位自动控制系统，我们引出了一般自动控制系统的典型组成结构，如图0.3所示。有时候，也将一般自动控制系统的方框图画成图0.4，其中符号 代表偏差计算。偏差给定值-测量值 闭环控制系统的基本工作过程是：当发生干扰时，被控参数偏离给定值，通过检测器，控制器能“感知”生产进行的情况，并根据参数实际值与设定值的偏差，按照一定的控制算法发出控制信号。通过执行器，控制器的控制信号被转换成物料量或能量的变化，抵消了干扰对被控参数造成的影响，从而使被控参数稳定在规定范围。 有时候，一个自动控制系统也可以不要检测器，这样的系统称为开环控制系统。开环控制系统的组成框图如图0.5所示。开环控制用在不需要精确控制被控参数，或被控对象受到的干扰较少，被控参数不经常波动等情况下。 0.1.3 计算机控制系统的组成 计算机控制系统的控制器全部采用计算机。而一般自动控制系统的控制器则形式多样，可能是由继电器、接触器构成的一个电路，可能是一块独立的仪表，也可能是某种机械装置。 计算机控制系统的组成框图如图0.7所示。与一般自动控制系统相比，还有一个主要的不同，它增加了输入接口（the Input Interface）和输出接口（the Output Interface），统称为输入输出接口或I/O接口（I/O Interface）。输入接口的主要作用是将检测环节的输入信号（通常为电信号）转换为计算机能够接收的数字信号；输出接口的主要作用是将计算机输出的数字信号转换为电信号输出给执行器 0.2 计算机控制系统中使用的计算机 0.2.1 计算机控制系统中使用计算机的种类 经常使用的计算机主要有三种：IPC、PLC、MCU。 IPC称为工业控制计算机或工业PC机。它与普通的PC 相比，具有抗干扰性强，稳定性和可靠性好，防护性能好，运行速度快，存储容量可高可低，装备应用软件少，可组合性好等优点。 PLC是一种专门用于工业控制的计算机，在外观上和使用方法上与PC机完全不同。图0.9所示是两种PLC的外观。 MCU是微控制器，也称为单片机。它是一种可用于工业控制也可用于家用电器、办公设备、实验室测量等多领域的微型计算机芯片。图0.10所示是两种单片机芯片的外观。 0.3 组态控制技术0.3.1 在计算机控制系统中组态技术的两个层面1组态的本来含义组态（Configuration）的意思就是模块的任意组合。2在计算机控制系统中组态的两个层面在计算机控制系统中，组态含有硬件组态和软件组态两个层面的含义。所谓硬件组态，是指系统大量选用各种专业设备生产厂家提供的成熟通用的硬件设备，通过对这些设备的简单组合与连接实现自动控制系统。 这些通用设备包括控制器（IPC、PLC和以MCU为核心的各种控制器）、各种检测设备（传感器和变送器）、各种执行设备（电磁阀、气缸、电动机等）、各种命令输入设备（按钮、给定设备），还有各种I/O接口设备。 这些通用设备一般都做成具有标准尺寸和标准信号输出的模板或模块，它们就像积木一样，可以根据需要组合在一起。 所谓软件组态就是利用专业软件公司提供的工控软件进行系统程序设计。这些软件提供了大量工具包供设计者组合使用，因此被称为组态软件。利用组态软件工程技术人员可以方便地进行监控画面制作和程序编制。304515分钟作业布置计算机监控系统的组成与分类？课后反思 计算机监控系统太抽像授课课题窗口切换教学目标和要求学习在TPC 7062KX触摸屏上实现两个窗口间的切换（以TPC 7062KX屏为例）。教学重点和难点两个窗口间的切换教学方法情境模拟教学手段案例教学授课时间第 2 周课时累计12教 学 过 程教学步骤及教学内容时间分配一、实验目的1、了解TPC 7062KX系列触摸屏的基本信息；2、了解TPC 7062KX系列触摸屏编程电缆的制作及与S7-200 PLC通讯线的制作；3、学习TPC 7062KXL系列触摸屏编程软件的使用。4、主要是做一个主窗口和一个子窗口，然后能进行相互切换二、实验设备序号名称数量1XK-PLC6G型工学结合PLC实训台1台2触摸屏挂箱1个3触摸屏编程电缆1根三、实验内容1、新建一个工程并保存如图1.1和图1.2。图1.1图1.22、分别在用户中创建窗口1、窗口2和窗口3；把窗口1设置为启动窗口。1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟。教学步骤及教学内容时间分配2、窗口0上放置三个功能键的属性设置如图1.3和1.4。图1.3同样设置按钮打开窗口2和打开窗口3。3、工程离线模拟首先下载工程按下启动运行按钮即可3、窗口2和基本窗口3。（比如用文本元件要在窗口中显示一些文字）。编辑完之后我们对工程进行保存然后编译，进行离线模拟。四、实验故障分析作业布置1.怎样实现5个窗口的切换？课后反思今后多采取启发性教学授课课题组态软件概述教学目标和要求什么是MCGS组态软件、MCGS由哪几部分组成、MCGS的工作方式是怎样的、MCGS组态软件常用术语、MCGS组态软件的操作方式 、组态软件编写控制流程教学重点和难点组态软件编写控制流程教学方法讲 授教学手段PPT授课时间第 3 周课时累计14教 学 过 程教学步骤及教学内容时间分配一、知识回顾：什么是计算机监控系统？二、授课内容：1、什么是组态软件 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。对应于原有的HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。2、组态软件产生背景是怎样的？“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（Distributed Control System）简称DCS出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。3、有哪些常见的组态软件1.IFix：是国内做得最成功的组态软件品牌。连续多年销售额第一。2.Intouch：最早进入国内的组态软件，销售额仅次于IFix。3. WinCC：西门子的组态软件产品。对西门子本身支持完善，多数时候配套西门子硬件设备一起提供。4.国内品牌：组态王：是国内最早、装机量最多的组态软件。MCGS：国内组态软件第二品牌。5. 其它还有一些二流品牌，如：俄罗斯的Trace Mode，澳大利亚的西亚特、ab的RSView，GE的Cimplicity等。四、什么是MCGS组态软件MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系统。五、MCGS组态软件的系统构成 1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟。教学步骤及教学内容时间分配 MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。 MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境，用户在MCGS组态环境中完成全部组态工作。 MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境，在运行环境中完成对工程的控制工作。六、 脚本语言编辑环境（1）赋值语句赋值语句的形式为：数据对象 = 表达式。赋值号用“=”表示，它的具体含义是：把“=”右边表达式的运算值赋给左边的数据对象。赋值号左边必须是能够读写的数据对象，如：开关型数据、数值型数据以及能进行写操作的内部数据对象，而组对象、事件型数据对象、只读的内部数据对象、系统函数以及常量，均不能出现在赋值号的左边，因为不能对这些对象进行写操作。赋值号的右边为一表达式，表达式的类型必须与左边数据对象值的类型相符合，否则系统会提示“赋值语句类型不匹配”的错误信息。（2）条件语句条件语句有如下三种形式：If 表达式 Then 赋值语句或退出语句If 表达式 Then语句EndIfIf 表达式Then三、本节小结1、如何建立画面2、如何实现画面切换作业布置1.脚本语言编辑环境有哪些语句？课后反思今后多采取启发性教学授课课题数值输入教学目标和要求学习在TPC 7062KX触摸屏上通过一数值输入键盘实现对寄存器的写入操作。教学重点和难点实现数值的输入教学方法情境模拟教学手段案例教学授课时间第 3 周课时累计18教 学 过 程教学步骤及教学内容时间分配一、实验目的学习在TPC 7062KX触摸屏上通过一数值输入键盘实现对寄存器的写入操作。二、实验设备序号名称数量1XK-PLC6G型工学结合PLC实训台1台2触摸屏挂箱1个3触摸屏编程电缆1根三、实验内容1、新建一个工程并保存如图1.1和图1.2。创建在用户窗口上创建窗口0，在其上创建一个数值输入元件如图1.3所示。图1.32、双击输入框弹出属性对话框。如图1.4所示。图1.4存盘编译并离线模拟工程。3、点击数值输入元件，进行输入时元件下方会弹出一个数值输入键盘，输入完成后键盘自动消失。三、实验现象分析作业布置1.如何实现数值输入的同时实现标签数据的显示？课后反思今后多采取启发性教学授课课题用IPC和MCGS实现机械手监控系统教学目标和要求通过机械手控制实例学习采用MCGS组态软件、IPC和I/O板卡构成计算机控制系统的方法。用MCGS进行监控画面制作、监控程序编写与调试的方法。教学重点和难点用MCGS进行监控画面制作、监控程序编写与调试的方法教学方法演示教学手段PPT授课时间第 4 周课时累计22教 学 过 程教学步骤及教学内容时间分配一、知识回顾：什么是组态技术？二、授课内容：1、机械手监控系统的方案设计由图1.2可以看到，控制伸缩气缸的电磁阀是一个双作用电磁阀，上有两个电磁线圈。（1）缩回线圈得电时，电磁力使电磁阀处在图1.1（a）所示位置。气流方向为：气源气源处理组件电磁阀进气口1电磁阀气口2节流阀1气缸气口1。在气流压力作用下，气缸杆向左运动（缩回）。左侧气室内的气体气缸气口2节流阀2电磁阀气口4电磁阀气口5大气。（2）伸出线圈得电时，电磁力使电磁阀处在图1.1（b）所示位置。气流方向为：气源气源处理组件电磁阀进气口1电磁阀气口4节流阀2气缸气口2。在气流压力作用下，气缸杆向右运动（伸出）。右侧气室内的气体气缸气口1节流阀1 图1.1 伸缩气缸动作原理1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟。教学步骤及教学内容时间分配图1.1所示使用的电磁阀有两个位置、5个通气口、2个线圈，被称为2位5通双电控阀。二、机械手气路图 图1.2是机械手气动回路图。共有3个电磁阀，全部采用2位5通双作用阀。因此有6个电磁阀控制信号，分别控制左移、右移、上移、下移、抓紧和放松动作。图1.2 机械手气动回路图三、机械手对象分析 被控对象机械手。 控制目标使机械手能够接收启动、停止、复位命令，能够抓取工件运送到指定位置。 被控参数机械手运动轨迹和抓放动作。运动轨迹可分解为四个点：左上位（机械手初始位）、左下位（工件初始位）、右上位、右下位（工件目标位）。 控制变量共六个，分别是伸缩缸电磁阀的伸出线圈和缩回线圈、升降缸电磁阀的上升线圈和下降线圈、夹紧缸电磁阀的夹紧线圈和放松线圈。 1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟。四、机械手监控系统的软、硬件设备选型与电路设计1.命令输入设备选型 本系统命令输入设备只需要1个启动/停止按钮、1个复位/停止按钮，如图1.6所示。根据控制要求，可选用带自锁功能的按钮，也可选用旋转开关。2. 传感器和变送器选型 由于采用开环结构，此部分工作免去。3. 执行器选型 本系统执行器是机械手上的电磁阀。图1.7所示为电磁阀安装在汇流板上的情况。共4个，其中3个为伸缩、升降、夹紧阀，另一个可做旋转缸控制阀，控制机械手的旋转。本系统暂不考虑旋转运动。 汇流板将电磁阀集中安装，为每个电磁阀提供进气和排气通道。汇流板的排气口装有消声器，以减小噪音。每个电磁阀的上面都有两个气口，这两个气口通过气管与气缸的节流阀相连。由于是双作用电磁阀，每个阀的左右两侧各有一个线圈，每个线圈都有导线相连。 本系统使用电磁阀工作电压DC24V，线圈功率1.5W。1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟。作业布置1. 能读懂机械手气路图。2. MCGS主控台有几个不同的组态窗口？课后反思应该多多讲练结合！授课课题画面制作与PLC之间的数据连接教学目标和要求通过本实验学习在TPC 7062KX触摸屏上画面的制作和触摸屏与PLC寄存器间的数据连接。教学重点与难点TPC 7062KX触摸屏与PLC之间的通信教学方法讲练结合教学手段案例教学授课时间第 4 周课时累计24教 学 过 程 教学步骤及教学内容时间分配一、实验设备序号名称数量1XK-PLC6G型工学结合PLC实训台1台2触摸屏挂箱1个3触摸屏编程电缆1根二、实验内容1、新建一个工程并保存如图1和图2。图11,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟教学步骤及教学内容时间分配图22、创建用户窗口0，在其上面创建文本元件的方法如图3所示，创建画面中所需的文本。图34、点击右键插入元件元件,选择指示灯 双击元件在读取地址栏中，设备类型选取M寄存器，设备地址填0。如图4所示。5、用实验五介绍的方法创建数值按钮元件元件，在读取地址栏设备类型选取M寄存器，设备地址填0。如图5所示。1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟教学步骤及教学内容时间分配图4图51,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟教学步骤及教学内容时间分配8、最终画面如图6所示。9、对工程进行保存和编译，然后进行离线模拟。 作业布置1.掌握TPC 7062KX触摸屏上画面的制作和触摸屏与PLC寄存器间的数据连接。课后反思多采取启发式教学授课课题机械手系统监控软件的设计教学目标和要求机械手系统监控软件的设计与调试，掌握在MCGS编程方法教学重点与难点组态软件编程、PLC的编程教学方法讲练结合教学手段PPT授课时间第 5 周课时累计26教 学 过 程 教学步骤及教学内容时间分配机械手系统监控软件的设计与调试一、 工程的建立（1）双击桌面“MCGS组态环境”图标，进入组态环境，屏幕中间窗口为工作台。（2）单击“文件” “新建工程”。（3）单击“文件”菜单，弹出下拉菜单，单击“工程另存为”，弹出文件保存窗口。（4）选择希望的路径，在文件名一栏内输入工程名，如“机械手监控系统”，单击“保存”按钮，工程建立完毕。二、变量的定义变量也叫数据对象。变量（即数据对象）的定义方法如下。1变量分配变量定义前需要对系统进行分析，确定需要的变1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟。教学步骤及教学内容时间分配量，本系统至少有8个变量，见表1.6。2变量定义步骤（1）单击工作台中的“实时数据库”选项卡，进入“实时数据库”窗口页。（2）单击工作台右侧“新增对象”按钮，在数据对象列表中立刻出现了一个新的数据对象。二、 画面的设计与编辑参考的监控画面设计，画面中画出了机械手的简单示意图，并设计了6个指示灯，代表机械手的上、下、左、右、夹紧、放松等动作。运行时，指示灯应随动作变化做相应指示。画面中还设计了两个状态指示灯，代表启动按钮和复位按钮的状态。当按下机械手上的启动和复位按钮时，它们将进行相应的指示。画面设计包括建立画面、编辑画面两个步骤。1建立画面（1）单击屏幕左上角的工作台图标，弹出“工作台”窗口。（2）单击“用户窗口”选项卡，进入“用户窗口”页。1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟。教学步骤及教学内容时间分配（3）单击右侧“新建窗口”按钮，出现“窗口0”图标。（4）单击“窗口属性”按钮，弹出“用户窗口属性设置”窗口。图1 监控画面2编辑画面（1）进入画面编辑环境。 在“用户窗口”中，选中“机械手监控画面”，单击右侧“动画组态”按钮（或双击“机械手监控画面”），进入动画组态窗口，之后就可以在这个窗口里编辑自己的画面了。三、 定时器的使用（1）在策略中添加定时器构件。 单击屏幕左上角的工作台图标，弹出“工作台”窗口。 单击“运行策略”选项卡，进入“运行策略”页。“启动策略”是指系统启动时要执行的操作，一般用来完成系统的初始化工作。四、动画连接与调试画面编辑好以后，需要将画面中的图形与前面定义据对象关联起来，以便运行时，画面上的内容能随变量变化。将画面上的对象与变量关联的过程叫动画连接。教学步骤及教学内容时间分配 上述功能需要通过编写控制程序实现。在MCGS中 编写控制程序与一般程序设计语言编程有较大的不同，它采用策略组态的形式。 所谓运行策略，可以简单地理解为系统运行与控制的思想和方法。MCGS提供了许多“策略构件”，如定时器、计数器、脚本程序等供系统设计人员使用。编程就是根据系统的需要，对这些策略构件进行组态。观察机械手监控系统的控制要求，不难发现，控制过程不过是使各个电磁阀定时、顺序动作。让电磁阀动作很简单，只要设法使相应的变量置0或置1即可。MCGS提供了定时器构件，因此可以利用它实现定时功能。在具体设计之前先来学习定时器的使用。作业布置1.怎样新增脚本程序。课后反思启发性教学授课课题组态王认识教学目标和要求掌握组态王软件的组成。2、掌握组态王软件对工业现场数据监控系统的建立。教学重点与难点组态王与S7-200系列PLC建立通讯连接的方法。教学方法讲练结合教学手段案例教学授课时间第 5 周课时累计30教 学 过 程 教学步骤及教学内容时间分配一、实验目的1、掌握组态王软件的组成。2、掌握组态王软件对工业现场数据监控系统的建立。3、掌握组态王与S7-200系列PLC建立通讯连接的方法。二、实验设备序号名称数量1XK-PLC6G型工学结合PLC实训台1台2PLC主机挂箱1个3PLC与组态王通讯电缆1根4跨接线若干三、实验内容1、组态王软件的组成“组态王”软件包由工程管理器、工程浏览器、画面开发系统、画面运行系统、信息窗口等部分组成。其中，工程管理器用于新建工程、工程管理等。工程浏览器和画面运行系统是各自独立的Windows应用程序，均可单独使用；两者又相互依存，在工程浏览器的画面开发系统中设计开发的画面应用程序必须在画面运行系统运行环境中才能运行。1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟教学步骤及教学内容时间分配（1）工程管理器 工程管理器主要用于组态王工程的管理，如新建工程、搜索工程、工程的备份、工程的恢复、变量的导入导出、定义工程的属性等。其界面如图4.1.1所示。（2）工程浏览器工程浏览器是“组态王”软件的核心部分和管理开发系统，它将画面制作系统中已设计的图形画面、命令语言、设备驱动程序管理、配方管理、数据报告等工程资源进行集中管理，并在一个窗口中进行树形结构排列，这种功能与Windows98操作系统中的资源管理器的功能相似。组态王工程浏览器的结构如图4.1.2所示。（3）组态王画面开发系统组态王画面开发系统是应用程序的集成开发环境。工程人员在这个环境中完成界面的设计、动画连接的定义等，其开发环境如图4.1.3所示。图4.1.3（4）画面运行系统（TOUCHVEW）TOUCHVEW是组态王软件的实时运行环境，用于显示画面开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与I/O服务程序（数据采集组件）的数据交换。它通过实时数据库管理从一组工业控制对象采集到的各种数据，并把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成报警、历史记录、趋势曲线等监视功能，并可生成历史数据文件。启动组态王的画面运行系统TouchVew，其运行环境如图4.1.4所示。1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟教学步骤及教学内容时间分配建立监控系统应用程序项目的步骤 启动组态王工程浏览器组态王工程浏览器启动后，会自动装入前一次所做的工程项目。如果要建立一个新的应用程序，请在组态王工程浏览器中用鼠标选择“工程”菜单，点击“新建”菜单命令，此时会弹出“新建工程”对话框。填入工程路径和工程名称，用鼠标按“确定”按钮，即可进入组态王工程浏览器。如果要打开以前所做工程，请在组态王工程浏览器中用鼠标选择“工程”菜单，点击“打开”菜单命令，此时会弹出“组态王工程管理”对话框。选择工程名称，按“确定”按钮。 进行设备配置在组态王工程浏览器的工程目录显示区，用鼠标点击“设备”大纲项下的相应设备成员名，然后在组态王浏览器目录内容显示区内双击“新建”图标，会弹出“设备配置向导”对话框。在此对话框中完成与组态王通讯的设备的设置。 启动组态王画面开发系统在组态王工程浏览器的工程目录显示区，用鼠标点击“文件”大纲项下的“画面”成员名，然后在组态王浏览器目录内容显示区按鼠标右键，会弹出一个对话框。在此对话框中选择“新建画面”项，即弹出“新画面”对话框。填入画面名称后，按“确定”按钮，进入组态王画面开发系统。 构造数据库数据库是“组态王”软件的核心部分，在TOUCHVEW运行时，它含有全部变量定义是在“变量属性”对话框中进行的，在工程管理器中，选择“数据库数据词典”，双击“新建图标”，弹出“变量属性”对话框。此对话框可以对数据变量完成增加、删除、改动等操作，以及数据库的管理工作。 定义动画连接双击图形对象可弹出“动画连接”对话框，用户可以对一个图形对象同时定义多个连接，组合成复杂的效果，以便满足实际中任意的动画显示需要。1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟教学步骤及教学内容时间分配 运行与调试启动组态王运行系统TOUCHVEW，观察是否能正常进行数据的采集和动画连接，并进行调试3、掌握组态王与S7-200系列PLC建立通讯连接的方法（1）组态王与S7-200系列PLC通讯，需要可以使用PC/PPI电缆。（2）建立通讯连接作业布置1.写实验报告课后反思多采取启发式教学授课课题机械手软件与硬件联调教学目标和要求实现机械手监控系统的软、硬件联调教学重点与难点MCGS组态软件编写的程序和PLC编写的程序教学方法讲练结合教学手段PPT授课时间第 6 周课时累计34教 学 过 程 教学步骤及教学内容时间分配机械手监控系统的软、硬件联调一、机械手监控系统电路连接（1）断开所有电源。（2）按图1所示连接按钮和接线端子板PS-037。图1 按钮SB1、SB2与PCS-037（PCI-8408）接线图（3）按图1所示连接电磁阀和接线端子板PS-037。（4）如果机械手实训设备上已集成了按钮和电磁阀，只将端子留出，已集成好的机械手与接线端子板的连接连接。（5）用37芯D型电缆将接线端子板和计算机内的1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟教学步骤及教学内容时间分配PCI-8408连接起来。（6）接线检查。二、在MCGS中进行PCI-8408板卡设备的连接与配置连接过程包括添加设备、设置设备属性、调试设备三部分。1添加设备（1）单击工作台中的“设备窗口”选项卡，进入“设备窗口”页。（2）单击右侧“设备组态”按钮或双击“设备窗口”图标，弹出设备组态窗口。如果之前没有装入任何设备，窗口内空白。（3）单击工具条上的“工具箱”图标，弹出“设备工具箱”窗口，工具箱中列出了已选定的设备列表。（4）单击“设备管理”按钮，窗口左侧为“可选设备”列表，右侧为“选定设备”（即已经选定的设备）列表。（5）在左侧“可选设备”列表中，双击“采集板卡”，弹出不同厂家的板卡列表。（6）双击“中泰板卡”，弹出中泰板卡不同型号产品的列表。（7）双击“PCI-8408”，弹出两个可选项：文件夹“PCI-8408 Files”和图标“中泰PCI-8408”。（8）双击图标，右侧“选定设备”列表中出现“中泰PCI-8408”，表明该板卡成为“选定设备”。单击“确认”按钮，“设备管理”窗口被关闭。1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟教学步骤及教学内容时间分配（9）在右侧“设备工具箱”列表中双击“中泰PCI-8408”，设备被添加到左侧设备组态窗口中。至此完成设备的添加。三、 设置设备属性（1）双击左侧“设备窗口”的“设备0-中泰PCI-8408”，进入“设备属性设置”窗口，进行基本属性设置。（2）单击“通道连接”选项卡，进入“通道连接设置”页。按表1.8所示的I/O分配表进行通道连接。四、调试设备（1）检查无误后，接通机械手电源。（2）单击“设备调试”选项卡，进入“设备调试”页。（3）拨动机械手上的SB1和SB2按钮，应能看到窗口中“启动停止按钮”和“复位停止按钮”的 “通道值”中的数据相应变化，表明输入通道连接成功。（4）在窗口中改变“下移信号”的值，可以看到机械手相应的动作，表明输出通道连接成功。依次检查所有输出通道。（5）单击“确认”按钮，关闭“设备属性设置”窗口。1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟教学步骤及教学内容时间分配图2 设备调试窗口作业布置1.掌握好程序编写、调试的基本思想和方法。课后反思多采用启发性教学授课课题组态王入门教学目标和要求掌握组态王的变量定义和管理。掌握组态王的图形动画连接。教学重点与难点组态王的趋势曲线教学方法讲练结合教学手段案例教学授课时间第 6 周课时累计36教 学 过 程 教学步骤及教学内容时间分配一、实验目的1、掌握组态王的变量定义和管理。2、掌握组态王的图形动画连接。3、了解组态王的趋势曲线。二、实验设备序号名称数量1XK-PLC6G型工学结合PLC实训台1台2PLC主机挂箱1个3PLC与组态王通讯电缆1根4跨接线若干三、实验内容1、变量定义和管理（1）变量的数据类型组态王中变量的数据类型与一般程序设计语言中的变量比较类似，主要有以下几种： 实型变量 类似一般程序设计语言中的浮点型变量，用于表示浮点（float）型数据，取值范围10E-3810E+38，有效值7位。 1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟教学步骤及教学内容时间分配 离散变量 类似一般程序设计语言中的布尔（BOOL）变量，只有0，1两种取值，用于表示一些开关量。 字符串型变量 类似一般程序设计语言中的字符串变量，可用于记录一些有特定含义的字符串，如名称，密码等，该类型变量可以进行比较运算和赋值运算。字符串长度最大值为128个字符。 整数变量 类似一般程序设计语言中的有符号长整数型变量，用于表示带符号的整型数据，取值范围（-)。 结构变量 当在组态王工程中定义了结构变量时，在变量类型的下拉列表框中会自动列出已定义的结构变量，一个结构变量作为一种变量类型，结构变量下可包含多个成员，每一个成员就是一个基本变量，成员类型可以为：内存离散、内存整型、内存实型、内存字符串、IO离散、IO整型、IO实型、IO字符串。（2）基本变量的定义在工程浏览器中左边的目录树中选择“数据词典”项，右侧的内容显示区会显示当前工程中所定义的变量。双击“新建”图标，弹出“定义变量”属性对话框。组态王的变量属性由基本属性、报警配置、记录配置三个属性页组成。采用这种卡片式管理方式，用户只要用鼠标单击卡片顶部的属性标签，则该属性卡片有效，用户可以定义相应的属性。“变量属性”对话框如下图4.2.1所示。1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟教学步骤及教学内容时间分配单击“确定”按钮，则工程人员定义的变量有效时保存新建的变量名到数据库的数据词典中。若变量名不合法，会弹出提示对话框提醒工程人员修改变量名。单击“取消”按钮，则工程人员定义的变量无效，并返回“数据词典”界面。（3）结构变量 结构变量的定义新建结构：增加新的结构。单击新建结构按钮，弹出结构变量名输入对话框，如下图4.2.4所示。在结构名称输入对话框中输入“储料罐”，单击确定按钮，关闭对话框，则在结构变量定义界面上增加了一个新的结构，如下图4.2.5所示。图4.2.4图4.2.5增加成员：选中一个结构模板，如图4.2.5所示，单击增加成员按钮，弹出新建结构成员1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟教学步骤及教学内容时间分配变量名：输入与图形对象相联系的变量，单击“？”可以查看已定义的变量名和变量域。向左：图形对象从设计位置向左移动的最大距离。向右：图形对象从设计位置向右移动的最大距离。最左边：图形对象在最左端时变量的值。最右边：图形对象在最右端时变量的值。作业布置1.写实验报告课后反思多采取启发式教学授课课题电动大门硬件设计教学目标和要求用IPC和MCGS实现电动大门监控系统;教学重点与难点通过电动大门控制实例学习采用MCGS组态软件、IPC和PLC构成计算机监控系统的方法教学方法讲练结合教学手段PPT授课时间第 7 周课时累计40教 学 过 程 教学步骤及教学内容时间分配电动大门监控系统的方案设计一、电动大门监控系统的控制要求独立的电动大门控制用普通继电器和单片机实现比较多见。工控机用在系统有多种设备需要监控的场合，如智能楼宇系统等。对电动大门有如下控制要求： （1）门卫在警卫室通过操作开门按钮、关门按钮和停止按钮控制大门。（2）当门卫按下开门按钮后，报警灯开始闪烁，提示所有人员和车辆注意。5s后，门开始打开，当门完全打开时，门自动停止，报警灯停止闪烁。（3）当门卫按下关门按钮时，报警灯开始闪烁，5s后，门开始关闭，当门完全关闭时，门自动停止，报警灯停止闪烁。（4）在门运动过程中，任何时候只要门卫按下停止1,引入新课5分钟。2，新内容讲解75分钟。3，主讲内容小结10分钟。教学步骤及教学内容时间分配二、 电动大门监控系统对