计算机监控系统的设计与调试

第1部分 计算机监控技术学习项目

先导知识学习

0.1 什么是计算机控制系统？（The Computer Control System）

0.1.1 人是如何对设备进行控制的？

0.1.2 自动控制系统的组成（The Automatic Control System）

0.1.3 计算机控制系统的组成

0.2 计算机控制系统中使用哪种计算机？

0.2.1 计算机控制系统中使用计算机的种类

0.2.2 IPC、PLC、MCU系统性能特点比较

0.3 什么是组态控制技术？

0.3.1 在计算机控制系统中组态技术的两个层面

0.3.2 采用组态技术的计算机控制系统的优越性

0.3.3 市场主流组态控制产品及生产厂家

0.4 计算机控制系统有哪些形式？

0.4.1 数据采集系统的功能与结构

0.4.2 直接数字控制系统的功能与结构

0.4.3 集散控制系统的功能与结构

0.4.4 现场总线控制系统的功能与结构

本项目小结

学习项目1 用IPC和MCGS实现机械手监控系统

1.1 机械手监控系统的方案设计

1.1.1 机械手监控系统的控制要求

1.1.2 机械手监控系统对象分析

1.1.3 机械手监控系统初方案制订

1.2 机械手监控系统的软、硬件设备选型与电路设计

1.2.1 命令输入设备选型

1.2.2 传感器和变送器选型

1.2.3 执行器选型

1.2.4 计算机选型

1.2.5 I/O接口设备选型

1.2.6 机械手监控系统方框图和电路接线图绘制

1.2.7 系统软件选型

1.3 机械手系统监控软件的设计与调试

1.3.1 MCGS组态软件的安装

1.3.2 工程的建立

1.3.3 变量的定义

1.3.4 画面的设计与编辑

1.3.5 动画连接与调试

1.3.6 控制程序的设计

1.3.7 程序的编辑、模拟仿真运行、调试与改进

1.4 机械手监控系统的软、硬件联调

1.4.1 中泰PCI-8408板卡的安装

1.4.2 中泰PCI-8408板卡驱动程序的安装

1.4.3 机械手监控系统电路连接

1.4.4 在MCGS中进行PCI-8408板卡设备的连接与配置

1.4.5 系统软、硬件联调

1.5 思路拓展

本项目小结

学习项目2 用IPC和MCGS实现电动大门监控系统

2.1 电动大门监控系统的方案设计

2.1.1 电动大门监控系统的控制要求

2.1.2 电动大门监控系统对象分析

2.1.3 电动大门监控系统初方案制订

2.2 电动大门监控系统的软、硬件设备选型与电路设计

2.2.1 命令输入设备选型

2.2.2 传感器和变送器选型

2.2.3 执行器选型

2.2.4 计算机选型

2.2.5 I/O接口设备选型

2.2.6 电动大门监控系统的方框图和电路接线图绘制

2.2.7 系统软件选型

2.3 电动大门系统监控软件的设计与调试

2.3.1 工程的建立

2.3.2 变量的定义

2.3.3 画面的设计与编辑

2.3.4 动画连接与调试

2.3.5 电动大门监控系统的控制任务及PLC与IPC的分工

2.3.6 方案一程序的编辑、模拟仿真运行和调试

2.3.7 方案二程序的编辑、模拟仿真运行和调试

2.4 电动大门监控系统的软、硬件联调

2.4.1 西门子S7-200 PLC CPU222的安装与电路连接

2.4.2 方案一PLC程序的编辑与调试

2.4.3 PLC通信设置

2.4.4 在MCGS中进行S7-200 PLC设备的连接与配置

2.4.5 方案一软、硬件联调

2.4.6 方案二软、硬件联调

2.5 思路拓展

本项目小结

学习项目3 用IPC和MCGS实现储液罐水位监控系统

3.1 储液罐水位监控系统的方案设计

3.1.1 储液罐水位监控系统的控制要求

3.1.2 储液罐水位监控系统对象分析

3.1.3 储液罐水位监控系统初方案制订

3.2 储液罐水位监控系统的软、硬件设备选型与电路设计

3.2.1 命令输入设备选型

3.2.2 传感器和变送器选型

3.2.3 执行器选型

3.2.4 计算机选型

3.2.5 I/O接口设备选型

3.2.6 利用PCL-818L板卡做接口设备的系统方框图和电路接线图绘制

3.2.7 利用S7-200 PLC做接口设备的系统方框图和电路接线图绘制

3.2.8 系统软件选型

3.3 储液罐系统监控软件的设计与调试

3.3.1 工程的建立

3.3.2 变量的定义

3.3.3 画面的设计与编辑

3.3.4 动画连接与调试

3.3.5 水位对象的模拟

3.3.6 实时和历史报警窗口的制作与调试

3.3.7 实时和历史报表的制作与调试

3.3.8 实时和历史曲线的制作与调试

3.3.9 储液罐水位监控系统控制程序的编写与调试

3.4 使用PCL-818L做接口设备的储液罐水位监控系统的软、硬件联调

3.4.1 研祥PCL-818L板卡的安装与电路连接

3.4.2 在MCGS中进行PCL-818L设备的连接与配置

3.4.3 使用PCL-818L做接口设备的储液罐水位监控系统软硬、件联调

3.5 使用S7-200 PLC做接口设备的储液罐水位监控系统的软、硬件联调

3.5.1 S7-200 PLC的安装与电路连接

3.5.2 在MCGS中进行S7-200 PLC设备的连接与配置

3.5.3 使用S7-200 PLC做接口设备的储液罐系统软、硬件联调

3.6 思路拓展

本项目小结

学习项目4 用IPC和组态王实现机械手监控系统

4.1 机械手监控系统的方案设计

4.2 机械手监控系统的软、硬件设备选型与电路设计

4.2.1 机械手监控系统方框图和电路接线图

4.2.2 系统软件选型

4.3 机械手系统监控软件的设计与调试

4.3.1 组态王软件的安装

4.3.2 工程的建立

4.3.3 变量的定义

4.3.4 画面的设计与编辑

4.3.5 动画连接与调试

4.3.6 控制程序的编写

4.3.7 程序的模拟运行与调试

4.4 机械手监控系统的软、硬件联调

4.4.1 机械手监控系统电路连接

4.4.2 三菱FX2N-48MR型PLC通信参数的设置

4.4.3 在组态王中进行三菱FX2N-48MR型PLC设备配置

4.4.4 机械手监控系统软、硬件联调

4.5 思路拓展

本项目小结

学习项目5 用IPC和组态王实现水箱水位监控系统

5.1 水箱水位监控系统的方案设计

5.1.1 水箱水位监控系统的控制要求

5.1.2 水箱水位监控系统对象分析

5.1.3 水箱水位监控系统初方案制订

5.2 水箱水位监控系统的软、硬件设备选型与电路设计

5.2.1 命令输入设备选型

5.2.2 传感器和变送器选型

5.2.3 执行器选型

5.2.4 计算机选型

5.2.5 I/O接口设备选型

5.2.6 其他器件的选型

5.2.7 水箱水位监控系统方框图和电路接线图绘制

5.2.8 系统软件选型

5.3 水箱水位监控软件的设计与调试

5.3.1 工程的建立

5.3.2 变量的定义

5.3.3 画面的设计与编辑

5.3.4 动画连接与调试

5.3.5 控制程序的编写与模拟调试

5.3.6 实时和历史报警窗口的制作与调试

5.3.7 实时和历史曲线的制作与调试

5.3.8 日报表的制作与调试

5.4 水箱水位监控系统的软、硬件联调

5.4.1 水箱水位监控系统的电路连接

5.4.2 三菱FX2N-48MR PLC通信参数的设置

5.4.3 在组态王中进行三菱FX2N-48MR PLC和凌华ND-6018智能模块的设备配置

5.4.4 系统软、硬件联调

5.5 思路拓展

本项目小结

第2部分 计算机监控技术训练项目

训练项目1 用IPC和组态软件实现车库自动监控

训练项目2 用IPC和组态软件实现供电系统自动监控

训练项目3 用IPC和组态软件实现雨水利用自动监控

训练项目4 用IPC和组态软件实现加热反应炉自动监控

训练项目5 用IPC和组态软件实现升降机的自动监控

训练项目6 用IPC和组态软件实现废品检测自动监控

训练项目7 用IPC和组态软件实现加料过程监控

训练项目8 用IPC和组态软件实现双储液罐单水位监控

训练项目9 用IPC和组态软件实现双储液罐双水位监控

训练项目10 用IPC和组态软件实现双储液罐温度监控

训练项目11 用IPC和组态软件实现双储液罐水位PID控制

训练项目12 用IPC和组态软件实现双储液罐水位、温度监控

训练项目13 用IPC和组态软件实现工件加工过程监控

训练项目14 用IPC和组态软件实现污水处理过程监控

……

《计算机监控系统的设计与调试：组态控制技术（第2版）》对2003年版原《组态控制技术》教材作了较大修改。原书采用的项目化教学、做中学，从具体到一般的思想与当前正在进行的职业教育教学改革思想不谋而合。本书在保留原有特色的基础上，重点加强了系统硬件设计与调试内容，工学结合的意图更加突出，项目内容更加完整，同时也删除了原书中略漫重复的部分内容。本书分为2个部分：第1部分——计算机监控技术学习项目，通过机械手监控系统等5个具体项目的实施，展现采用计算机监控系统的硬件设计、软件设计与调试的具体方法。包括计算机监控系统的方案设计；工控机、传感器变送器和接口设备的选型；系统方框图和电路原理图的绘制；组态监控软件的制作；系统软硬件调试等内容。接口设备涉及PLC、I／O板卡、I／O模块等主流技术；组态软件选用MCGS和组态王。第2部分则给出了14个训练任务，供学生进行独立设计与调试训练。
《计算机监控系统的设计与调试：组态控制技术（第2版）》可作为自动化、机电、电子、化工、电力、能源、冶金等专业的相关课程教材。各专业可根据学时和专业要求在众多实训项目中进行选择教学。