实 验 一Automation Studio 的使用和基本程序编程及调试一、实验目的1、掌握Automation Studio 的基本使用技巧和方法2、熟悉Automation Studio 的基本命令3、学会和掌握Automation Studio 程序的调试方法二、实验设备PC机一台，装有Automation Studio编程软件；贝加莱PLC-2003一台；各PC机与PLC-2003通过RS232电缆连接进行通信。
详见附录一。
三、实验内容熟悉并练习Automation Studio的使用，用选定的编程语言编制、调试控制程序。
Automation Studio是贝加莱公司为其自动化控制设备PLC（可编程计算机控制器）开发的一种可使用多种编程语言的PLC开发环境，如附录二所示。
1．PLC硬件配置：根据所给实验装置，使用Automation Studio对系统硬件进行配置。
配置方法见本指导书附录B。
2．实验程序1：使用Automation Basic或其它PLC编程语言，编制一段小控制程序，实现以下功能：利用实验装置上的第一个模拟量旋钮（电位器），来控制模拟量输出，当旋转该电位器时，第一个模拟量输出随之变化，旋钮逆时针旋到底时（模拟量输入为最小值0），要求模拟量输出为0（光柱无显示），当旋钮顺时针旋到底时（模拟量输入为最大值32767），要求模拟量输出为最大值（光柱全显示）；同时，第二个模拟量输出的状态正好与第一个模拟量输出相反。
3．实验程序2：使用Automation Basic或其它PLC编程语言，编制一段小控制程序，实现以下功能：利用实验装置上的两个开关，来控制模拟量输出，当接通（合上）其中一个开关（另一个应处于断开状态）时，第一个模拟量输出从0开始随时间逐渐增大，达到其最大值后，再从0开始…，周而复始；当接通（合上）另一个开关时，第二个模拟量输出从0开始随时间逐渐增大，达到其最大值后，再从0开始…，同时，第二个模拟量输出从其最大值开始随时间逐渐减小，达到0后，再从其最大值开始…，周而复始。
四. 思考题1．在Automation Studio中为什么要对PLC系统硬件进行配置？2．为什么要为用户编制的控制程序命名？3．为用户程序选择循环周期的原则是什么？4．Automation Studio为用户提供多种编程语言有什么好处？实 验 二工业水位控制系统（工业监控软件的使用）一、实验目的1．握WinCC 集成环境的基本使用技巧和方法2．悉WinCC 的基本图形命令3．会和掌握WinCC 图形动作控制的基本方法二、实验设备PC机一台，装有Windows 2000操作系统和WinCC 6.0 中文版。
使用方法详见附录三。
三、实验内容熟悉并练习WinCC的使用，根据例图（见下一页图2-1、图2-2）用WinCC 的图形编辑器绘制一个简单机械手的图形，定义控制变量（Tag）并将所定义的Tag与相应图形相连接，使在WinCC监控软件运行时，相应的图形可以根据操作者的命令作相应的动作。
四、思考题1．WinCC的作用是什么？2．在WinCC资源管理器中，为什么要在计算机属性中窗口属性的全屏处打勾？3．如何使用户设计的图形在整个屏幕中显示，并使整幅画面比较平衡？4．图形动作显示时有滞后现象（即按下按钮后画面要延迟若干时间后才有变化）的原因有哪些？图2-1工业水位控制系统（未上电运行时）图2-2工业水位控制系统（上电运行时）实 验 三工业水位控制系统的本地控制一、实验目的1．掌握Automation Studio程序的编制和调试方法2．掌握WinCC 图形控制的方法3．学会和掌握OPC的设置及使用方法二、实验设备PC机一台，装有Windows 2000操作系统、Automation Studio编程软件以及WinCC 5.0中文版，贝加莱PCC-2003一台；各PC机与PLC-2003通过RS232电缆连接进行通信。
三、实验内容与实验二基本相同，只是图形的控制必须由PLC来进行。
即用PLC的输入输出控制信号来控制阀门的动作，进而控制水位。
实验时只需将实验二画面中的动作变量由实验二中的按钮改成PLC实验装置上的开关即可；工业水位控制系统自动运行的程序由PLC程序执行。
四、思考题1．什么是OPC？它的作用是什么？2．实验中所用的OPC服务器是否对所有自动化设备都适用？为什么？3．实验中所用的OPC客户器是否对所有自动化设备都适用？为什么？4．如何判断OPC服务器的工作是正常的？实验四工业水位控制系统的远程控制一、实验目的1、掌握Automation Studio程序的编制和调试方法2、掌握WinCC图形控制的方法3、学会和掌握OPC以及CAN网络的设置及使用方法二、实验设备PC机一台，装有Automation Studio以及WinCC 5.0中文版；贝加莱PLC-2003一台；PC机与PLC-2003通过RS232电缆连接进行通信。
各PLC之间应由CAN网络互相连通。
三、实验内容及步骤与实验三基本相同，只是图形的控制必须由其它PLC来进行。
即用其它PLC 上的输入输出控制信号来控制阀门的动作。
实验时只需将实验三画面中的动作变量由实验三中的本地开关改成其它PLC上的开关输入即可；工业水位控制系统自动运行的程序也由远程PLC程序执行。
四、思考题1．要使CAN接口能正常工作，PCC中需要哪些资源？2．用户程序中初始化程序段的作用是什么？一个需经常使用的变量是否可放在该初始化程序段中进行控制？为什么？3．CAN数据通信中，各站是根据什么来进行接收和发送的（即各站是如何保证正确接收和发送数据的）？4．如何使用Automation Studio来观察CAN是否工作正常（正确收发数据）？实验五工业水处理控制系统一、实验目的1、学会和掌握分析设计一个具体的工业控制应用系统（工业水处理）2、PLC程序的编制和调试方法3、上位机组态软件图形控制的方法二、实验设备PC机一台，装有Automation Studio以及WinCC 5.0中文版；贝加莱PLC-2003一台；PC机与PLC-2003通过RS232电缆连接进行通信。
各PLC之间应由CAN网络互相连通。
三、实验内容及步骤工业水处理是一项复杂的生产过程，目前绝大部分的工矿企业在这项工程设计中都采用PLC技术自动完成水处理的全过程控制。
一般大中型的水处理设备电气控制系统中配置的可编程序控制器，具有从顺序控制到模拟量控制、计数控制、逻辑运算等各种控制功能，适应于广泛需要的丰富的指令体系，可自由地构成上位PC通信、远程I/O通信和分散远程I/O通信网络。
系统硬件为模块结构，从电源模板、扩展板、CPU、存储器到I/O模板都可分别拔插（支持热插拔）。
本实验的水处理过程：由进水泵控制需要处理的水进入水处理槽的；水处理槽中进水完成后就开始充氧处理（即在水处理槽中加入氧气，加入量由充氧泵控制）；充氧结束后本槽进入沉淀过程；沉淀结束就开始排水（将处理过的水排出）。
控制系统的总体要求：水处理自控系统要对水处理过程进行自动控制和自动调节，使处理后的水质指标达到要求的范围，并将当前时刻运行过程中的主要运行状态等信息上传到上位工控机。
系统具体要求：水处理场共有四个处理槽，各个槽的控制过程按进水、充氧、沉淀、排水自动循环（循环时间共40秒）；四个槽相应处理的相互间隔时间为10秒。
具有两种控制模式：模式1：进水5秒，充氧20秒，沉淀10秒，排水5秒。
模式2：进水5秒，充氧N秒，沉淀M秒，排水5秒。
（N+M = 30）图5-1系统原理及运行监控图系统I/O配置如下：输入：启动/停止按钮1点运行模式选择开关1点模拟量输入（用作调节N和M）1点输出：总进水阀M1 1点各槽进水阀F1、F2、F3、F4 4点各槽排水阀F5、F6、F7、F8 4点各槽充氧泵M2、M3、M4、M5 4点指示灯（系统启动运行状态指示）Y1 1点运行模式指示Y2 1点四．扩展功能：上述实验中四个水槽的控制是用同一个PLC完成的，现改为四个水槽分别由四台PLC控制，且处理过程和控制要求同上。
四台PLC之间用CAN总线相连，四台上位机同时监控四个水槽的运行。
五．思考题1．每个水槽的循环控制过程如何实现？2．四个水槽之间相互时间间隔如何实现？3．如何实现控制模式的切换？4．如何用电位器（模拟量）输入转换成需要的时间量N和M？5．如何将PLC中的各种变量在上位机的监控画面中显示出来？6．如何实现上位机监控画面中的动作和数值与PLC中的各种变量同步变化？7．实现增强（扩展）功能时四台PLC之间如何协调？8．四台上位机如何获取所需的远程数据？附录A实验设备简介东华大学信息学院“贝加莱公司与东华大学工业自动化联合实验室”中贝加莱公司的大、中、小型PLC共有42套，其中：大型机2010系列共2套，中型机2005系列共有4套，小型机2003系列共有36套。
这42套PLC按照工业控制网络的构架分为三层网络：36套2003分为两组，每组与2套2005用现场总线CAN相互连接（模拟工业控制网络中的现场控制级）；4套2005分成2组，每组与1套2010用现场总线Profibus_DP相互连接（模拟工业控制网络中的过程监控级）；两套2010及1台工控操作站之间用工业Ethernet相互连接（模拟工业控制网络中的企业生产管理级），整个系统安置在一个实验室中，实验系统的网络结构图如图A-2所示。
原则上学生实验都在2003系列PLC上进行，每台2003 PLC旁都配有1台PC 机作为该PLC的编程及监控设备（内装各种所需软件）。
每台2003 PLC旁还都配置相应的实验装置：扭子开关（用于数字量的输入）、电位器（用于模拟量的输入）和LED光柱（用于模拟量的输出显示）。
每台2003 PLC上均配置了CPU模块、数字/模拟量混合输入输出模块、数字量输入输出模块，见图A-1。
在每台PC机中已装有Windows 2000操作系统，以及实验所需的贝加莱PLC 的编程软件Automation Studio和工业监控组态软件Windows Control Center V5.0，分别用于对PLC系统的配置编程及人机界面的组态设计监控。
各台PC机分别与各自对应的PLC之间通过RS232接口相连接。
图A-1 单套2003实验系统结构图图A-2 工业自动化实验室系统网络结构图EthernetProfibus_DPCAN附录B Automation Studio 环境及其操作一、Automation Studio 简介Automation Studio 是奥地利贝加莱公司推出的，基于Windows98/2000/NT平台上的，支持用户开发贝加莱PCC（可编程计算机控制器）应用程序的软件包。