加热反应炉自动控制系统的设计

2021-06-30江苏省南京工程高等职业学校张焱焱

电子世界 2021年11期

江苏省南京工程高等职业学校张焱焱

加热反应炉运行过程中要控制炉内的液面、温度和压力，由于控制过程比较复杂且容易出现故障，需要用MCGS软件开发一套监控系统，以便在反应炉运行过程中进行监控，遇到问题可以及时得到检修，具有较高的工程应用价值。就加热反应炉自动控制系统，本文简单描述了MCGS组态软件的画面制作、实时数据库的定义、动画连接、控制脚本程序的编写等多项组态操作。

随着工业自动化水平的日益提高和计算机在越来越多的领域开始应用，人们对自动化控制的要求也越来越高。组态软件和触摸屏技术已经成为自动化控制领域中的重要组成部分，并迅猛发展着。

MCGS是专门的一款为MCGS触摸屏开发的软件，包括组态环境的设置和模拟运行环境两部分。在组态环境中，用户可以在主控窗口中对运行环境进行设置，在设备窗口对设备进行编辑，在用户窗口对主窗口进行界面的绘制，生成相关诸如报表和曲线图，在实时数据库中对所需变量进行设置，在运行策略里对脚本程序进行编写。为广大用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台。

本文将就高职学生在学习MCGS组态软件中的遇到的加热反应炉自动控制系统的工艺过程和控制要求等问题，详细阐述了如何应用MCGS组态软件，完成工程中涉及到的实时数据库中变量设置、主窗口中原件的查找、布局、运行策略中脚本程序的编写、产生相关数据报表和曲线等多项组态操作。使读者对MCGS组态软件的内容以及操作步骤有一个总体的认识。

1 加热反应炉的工艺过程及控制要求

（1）点击“开始”按钮，加热反应炉进入工作状态，点击“停止”按钮，加热反应炉停止运行。

（2）送料过程控制。当“开始”按钮被按下且泄放阀关闭时，打开进料阀进料，当水位值大于等于上液位设定值时，关闭进料阀。当水位值大于下液位值，下液位灯打开。当水位值大于等于上液位值，上液位灯打开。

（3）加热反应控制。当温度小于温度设定值，水位值大于下液位值设定值且泄放阀关闭时，加热灯打开，温度上升，压力增加，当温度大于温度设定值，加热炉关闭。当温度大于等于温度设定值时，压力灯打开，压力大于等于设定值时，温度灯打开。

（4）泄放过程控制。当温度等于温度设定值时，排气阀打开，压力逐渐减小。当压力小于设定值时，关闭排气阀，打开泄放阀，水和温度逐渐减少，加热灯关闭。当水小于等于零时，关闭泄放阀。进入下一个循环。

2 加热反应炉自动控制系统组态监控系统设计

2.1 工程分析

首先我们需要对该工程进行整体分析，把握好其结构、流程、需要实现的功能等。该工程为加热反应炉的一个送料、加热、反应、泄放的一个过程。我们需要对工程的框架和脚本程序进行设置和编写。

（1）工程框架：在主窗口中我们放置加热反应炉的各个组成部分。包括：一个加热炉、三个控制阀、流动块、温度计、压力表、加热指示灯、滑动输入器，控制按钮，切换按钮以及4个液位指示灯。

（2）策略设置：脚本程序的编制。

2.2 加热反应炉自动控制系统组态监控系统画面制作

创建组态工程，建立并编辑相关工程画面，制作出工程流程图，最终得到如图1所示系统设计图。

图1 系统设计图

2.3 实时数据库的建立

在实时数据库中我们可以设置变量，使得主窗口中各元件都有相对应的变量与其对应。这个数据库是该工程中数据交换和数据处理的中心。在对变量进行设置时需要对数据对象的类型进行选择，数据对象的类型有开关型、字符型、数值型、事件型和组对象这五种类型。它们是构成数据库的基本单元。

本案例工程中需要用到如图2所示实时数据对象。

图2 实时数据对象

2.4 实现动画连接

组态软件界面的模拟仿真实际是要达到过程实时监控的目的。但在目前制作的组态环境下，画面是静止不动的，我们需要对这些元件进行动画设置，模拟仿真动态画面，间接反映外界对象的实际状态变化，以达到实时监控的目的。我们把用户窗口中图形元件与数据库中的数据变量相关联，并设置相应的动画属性设置。在运行过程中，由于数据对象的实时采集数据值来控制相应的图形元件动画运动起来，从而实现整个界面的动画效果。以进料阀为例，双击画面上的进料阀如图3所示进行动态连接设置。