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      加熱反應爐自動控制系統(tǒng)的設計

      2021-06-30 01:43:50江蘇省南京工程高等職業(yè)學校張焱焱
      電子世界 2021年11期
      關鍵詞:反應爐設定值組態(tài)

      江蘇省南京工程高等職業(yè)學校 張焱焱

      加熱反應爐運行過程中要控制爐內的液面、溫度和壓力,由于控制過程比較復雜且容易出現(xiàn)故障,需要用MCGS軟件開發(fā)一套監(jiān)控系統(tǒng),以便在反應爐運行過程中進行監(jiān)控,遇到問題可以及時得到檢修,具有較高的工程應用價值。就加熱反應爐自動控制系統(tǒng),本文簡單描述了MCGS組態(tài)軟件的畫面制作、實時數(shù)據(jù)庫的定義、動畫連接、控制腳本程序的編寫等多項組態(tài)操作。

      隨著工業(yè)自動化水平的日益提高和計算機在越來越多的領域開始應用,人們對自動化控制的要求也越來越高。組態(tài)軟件和觸摸屏技術已經成為自動化控制領域中的重要組成部分,并迅猛發(fā)展著。

      MCGS是專門的一款為MCGS觸摸屏開發(fā)的軟件,包括組態(tài)環(huán)境的設置和模擬運行環(huán)境兩部分。在組態(tài)環(huán)境中,用戶可以在主控窗口中對運行環(huán)境進行設置,在設備窗口對設備進行編輯,在用戶窗口對主窗口進行界面的繪制,生成相關諸如報表和曲線圖,在實時數(shù)據(jù)庫中對所需變量進行設置,在運行策略里對腳本程序進行編寫。為廣大用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺。

      本文將就高職學生在學習MCGS組態(tài)軟件中的遇到的加熱反應爐自動控制系統(tǒng)的工藝過程和控制要求等問題,詳細闡述了如何應用MCGS組態(tài)軟件,完成工程中涉及到的實時數(shù)據(jù)庫中變量設置、主窗口中原件的查找、布局、運行策略中腳本程序的編寫、產生相關數(shù)據(jù)報表和曲線等多項組態(tài)操作。使讀者對MCGS組態(tài)軟件的內容以及操作步驟有一個總體的認識。

      1 加熱反應爐的工藝過程及控制要求

      (1)點擊“開始”按鈕,加熱反應爐進入工作狀態(tài),點擊“停止”按鈕,加熱反應爐停止運行。

      (2)送料過程控制。當“開始”按鈕被按下且泄放閥關閉時,打開進料閥進料,當水位值大于等于上液位設定值時,關閉進料閥。當水位值大于下液位值,下液位燈打開。當水位值大于等于上液位值,上液位燈打開。

      (3)加熱反應控制。當溫度小于溫度設定值,水位值大于下液位值設定值且泄放閥關閉時,加熱燈打開,溫度上升,壓力增加,當溫度大于溫度設定值,加熱爐關閉。當溫度大于等于溫度設定值時,壓力燈打開,壓力大于等于設定值時,溫度燈打開。

      (4)泄放過程控制。當溫度等于溫度設定值時,排氣閥打開,壓力逐漸減小。當壓力小于設定值時,關閉排氣閥,打開泄放閥,水和溫度逐漸減少,加熱燈關閉。當水小于等于零時,關閉泄放閥。進入下一個循環(huán)。

      2 加熱反應爐自動控制系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計

      2.1 工程分析

      首先我們需要對該工程進行整體分析,把握好其結構、流程、需要實現(xiàn)的功能等。該工程為加熱反應爐的一個送料、加熱、反應、泄放的一個過程。我們需要對工程的框架和腳本程序進行設置和編寫。

      (1)工程框架:在主窗口中我們放置加熱反應爐的各個組成部分。包括:一個加熱爐、三個控制閥、流動塊、溫度計、壓力表、加熱指示燈、滑動輸入器,控制按鈕,切換按鈕以及4個液位指示燈。

      (2)策略設置:腳本程序的編制。

      2.2 加熱反應爐自動控制系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)畫面制作

      創(chuàng)建組態(tài)工程,建立并編輯相關工程畫面,制作出工程流程圖,最終得到如圖1所示系統(tǒng)設計圖。

      圖1 系統(tǒng)設計圖

      2.3 實時數(shù)據(jù)庫的建立

      在實時數(shù)據(jù)庫中我們可以設置變量,使得主窗口中各元件都有相對應的變量與其對應。這個數(shù)據(jù)庫是該工程中數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理的中心。在對變量進行設置時需要對數(shù)據(jù)對象的類型進行選擇,數(shù)據(jù)對象的類型有開關型、字符型、數(shù)值型、事件型和組對象這五種類型。它們是構成數(shù)據(jù)庫的基本單元。

      本案例工程中需要用到如圖2所示實時數(shù)據(jù)對象。

      圖2 實時數(shù)據(jù)對象

      2.4 實現(xiàn)動畫連接

      組態(tài)軟件界面的模擬仿真實際是要達到過程實時監(jiān)控的目的。但在目前制作的組態(tài)環(huán)境下,畫面是靜止不動的,我們需要對這些元件進行動畫設置,模擬仿真動態(tài)畫面,間接反映外界對象的實際狀態(tài)變化,以達到實時監(jiān)控的目的。我們把用戶窗口中圖形元件與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變量相關聯(lián),并設置相應的動畫屬性設置。在運行過程中,由于數(shù)據(jù)對象的實時采集數(shù)據(jù)值來控制相應的圖形元件動畫運動起來,從而實現(xiàn)整個界面的動畫效果。以進料閥為例,雙擊畫面上的進料閥如圖3所示進行動態(tài)連接設置。

      圖3 進料閥動態(tài)連接設置

      2.5 控制流程的編寫

      本案例工程的部分控制腳本程序如圖4所示。

      圖4 部分腳本程序

      2.6 數(shù)據(jù)報表、曲線的生成

      為了更直觀的顯現(xiàn)生產過程中各元件的運行狀態(tài),我們可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)創(chuàng)建所需的數(shù)據(jù)報表并繪制出相關的曲線圖,對加熱反應爐在生產過程中的狀態(tài)進行綜合記錄和規(guī)律總結。

      如圖5所示,在實際工程中,多數(shù)控制系統(tǒng)都需要對數(shù)據(jù)進行采集,查詢、分析、統(tǒng)計和打印。

      圖5 數(shù)據(jù)報表與曲線

      結束語:應用表明,MCGS軟件具有強大的功能,操作簡單,易學易用,仿真工作可靠,能夠成功實現(xiàn)動態(tài)仿真監(jiān)控控制系統(tǒng)的工作過程;系統(tǒng)具有開發(fā)擴展性,并且可自由增配、升級,柔性好;以較少的硬件投入實現(xiàn)了豐富的各類項目內容,可充分滿足仿真環(huán)節(jié)的創(chuàng)新驗證。

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