MCGS在加热反应炉监控系统中的应用

王林艳+柳亚平

【摘要】本文介绍了基于工控组态软件MCGS的加热反应炉上位机监控系统的设计。详细阐述了该系统的控制要求、系统构成、MCGS组态过程以及模拟监控的实现，并分析了在运用MCGS对加热反应炉监控系统进行模拟设计时需注意的一些问题。该系统具有界面友好、运行稳定、可操作性强的优点，在提高上位机实时可靠的监控系统设计方面具有一定的参考价值，对广大业内人士进行监控系统的设计也有一定的借鉴意义。

【关键词】MCGS；反应炉；模拟监控

MCGS是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。

本文介绍了基于工控组态软件MCGS的加热反应炉上位机监控系统的设计。详细阐述了该系统的控制要求、系统构成、MCGS组态过程以及模拟监控的实现，并分析了在运用MCGS对加热反应炉监控系统进行模拟设计时需注意的一些问题。

一、系统控制要求

系统主要包括启动和停止两个控制按钮，两者信号总相反。按启动按钮后，系统运行；按停止按钮后，系统停止。包括3个阶段，各阶段控制流程如下：

阶段0：送料控制。

检测上液面、炉内温度、炉内压力是否都小于给定值。若是，则开启排气阀和进料阀；当液位上升到上液面时，应关闭排气阀和进料阀；延时5s，开启氮气阀，氮气进入反应炉，炉内压力上升；当压力上升到给定值时，关断氮气阀，送料结束。延时10秒，准备进入下一个阶段。

阶段1：加热反应控制。

接通加热炉电源；当温度升到给定值时，切断加热电源，加热过程结束。延时10秒，准备进入下一个阶段。

阶段2：泄放控制。

打开排气阀，使炉内压力降到给定值以下；打开泻放阀，当炉内溶液降到下液面以下，关闭泻放阀和排气阀。延时10秒，系统恢复到原始状态，准备进入下一个循环。监控界面如图1所示。

二、系统构成

本加热反应炉监控系统由上位机和下位机C构成。上位机采用WINXP操作系统和MCGS5.5组态软件，1个用户窗口，包括加热装置、阀门、仪表装置、传感器装置与控制按钮；3个策略，包括启动策略、退出策略与循环策略。上位机通过编写脚本程序可实现模拟控制。

下位机采用三菱FX2N-64MR型PLC对加热反应炉进行控制。传感器检测的信号经过模数转换送PLC进行控制。

三、MCGS组态过程

MCGS在加热反应炉监控系统中的组态过程主要包括画面设计、数据对象定义与动画连接三个部分。

1、画面设计

首先新建窗口，并将窗口名称设为“加热反应炉控制”，窗口标题設为“加热反应炉控制”。其次，制作文字框图，在监控界面顶端编辑文字“加热反应炉监控系统”。再次，选取构件。在“对象元件列表”中选取反应器、阀门、温度传感器、压力传感器、温度计、压力计、指示灯等构件。另外，在画面中还需插入流动快和按钮。最后，绘制电阻丝和液面传感器。

2、数据对象的定义

加热反应炉监控系统的数据对象包括：下液面、炉内温度、上液面和炉内压力是否超过给定值4个输入开关量X1、X2、X3、X4，正常为“0”，异常为“1”；排气阀、进料阀、氮气阀、泄放阀和加热器是否打开5个输出开关量Y1、Y2、Y3、Y4、Y5，打开为“0”，关闭为“1”；2个定时器0和定时器1，4个数值型变量炉内水、温度、压力和系统所处的运行阶段。具体数据对象如下图2所示。

3、动画连接

动画设置包括按钮的动画设置、构件的动画设置。按钮有启动SB1启动和SB2停止。在SB1和SB2按钮的“脚本程序”标签页，分别输入“SB1=1、SB2=0”和“SB2=1、SB1=0”；构件包括4个阀门的打开或关闭状态表示、传感器是否超过设定值的动画变化、电阻丝加热状态的动画表示、反应炉水位变化及管道流动变化动画设置以及温度计和压力表动画属性设置五个方面。温度传感器的动画设置如图3所示。

四、模拟监控实现

在模拟监控实现过程中，主要是定时器的设置和脚本程序的编写。鉴于稳定可靠的系统控制原因，在本上位机监控系统设计中各阶段流程之间都加入了10s的延迟，而在某些阶段中也有一定的延迟，所以我们设置了两个定时器，如图4所示，定时器0和定时器1，定时器0为阶段间的定时器，定时器1为阶段内的定时器，具体参数设置如图5所示。