趙亞麗

(承德石油高等專科學(xué)校 工業(yè)技術(shù)中心，河北 承德 067000)

在高職高專院校中開展實訓(xùn)教學(xué)是不斷提高學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的有效教學(xué)手段，也完善了人才培養(yǎng)模式[1]。目前，大多數(shù)高職高專院校普遍開設(shè)DCS實訓(xùn)課程，有條件的院校都配備了一定的半實物或?qū)嵨锓抡嬖O(shè)備。學(xué)生實訓(xùn)過程中主要以熟悉工藝過程，了解控制功能和實際操作等為學(xué)習目標。初次接觸實物設(shè)備往往給學(xué)生一種“復(fù)雜、難懂”的直觀感覺。以原油加氫半實物仿真裝置為控制對象，使用MCGS軟件設(shè)計了現(xiàn)場控制站監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能直觀、全面的展示現(xiàn)場設(shè)備的連接情況和工藝流程，還能完成對設(shè)備的整體監(jiān)控。借助該監(jiān)控系統(tǒng)，不僅有效的降低了學(xué)生學(xué)習門檻，提高了學(xué)習興趣，還有助于提高教學(xué)質(zhì)量。

1 MCGS組態(tài)軟件介紹

目前，工廠車間普遍采用上位監(jiān)控系統(tǒng)進行車間管理。在高校教學(xué)中，也把監(jiān)控組態(tài)軟件作為專業(yè)教學(xué)的重點內(nèi)容。市場上的監(jiān)控軟件種類有近百種之多，以國外品牌居多，如iFix、WinCC、Citect等[2]。國產(chǎn)軟件在實際工業(yè)過程中運行比較可靠的包括有北京昆侖通態(tài)的MCGS、北京亞控的組態(tài)王、大慶三維公司的力控等。主要以北京昆侖通態(tài)的MCGS嵌入版對DCS控制站進行開發(fā)設(shè)計。

MCGS嵌入版組態(tài)軟件主要由組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分組成。MCGS嵌入版組態(tài)軟件得好處是為用戶提供了良好的平臺來解決實際問題，例如完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，歷史數(shù)據(jù)的處理，動畫制作以及顯示，報警機制和報表輸出企業(yè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等功能。軟件操作界面簡單靈活并且可視化；實時性較強并且處理功能強大；較為生動形象并且豐富的動態(tài)畫面；擁有強大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，支持以太網(wǎng)TCP/IP通信、串口通信、Modem通信等；自建文件的系統(tǒng)可以有效地管理數(shù)據(jù)存儲，提高了系統(tǒng)可得靠性；

MCGS嵌入版組態(tài)軟件的用戶應(yīng)用系統(tǒng)主要由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分組成[3]，如圖1所示。

2 控制站工藝流程及裝置

整個工藝主要包括反應(yīng)系統(tǒng)和分餾系統(tǒng)：

1)反應(yīng)系統(tǒng)

來自界外的原料油經(jīng)原料油緩沖罐經(jīng)換熱器，加熱爐與氫氣混合之后分別進入加氫反應(yīng)器，裂化反應(yīng)器。反應(yīng)產(chǎn)物通過熱高壓分離器進行氣體和液體的分離。冷高壓分離器產(chǎn)生的頂部氣體進入循環(huán)氫分液罐，由循環(huán)機循環(huán)。其液體進入冷低壓分離器，污水排至界外。反應(yīng)系統(tǒng)的流程框圖如圖2所示。

2)分餾系統(tǒng)

從低分油緩沖罐來的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)柴油/低分油換熱器進入脫氣塔，主要反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)柴油/分餾換熱器進入分餾塔進料爐，之后進入分餾塔進行分餾。分餾塔出來的產(chǎn)物主要有兩個方向，一部分是經(jīng)分餾塔頂回流罐將干氣和石腦油排至界外，另一部分是經(jīng)過換熱器最終變成柴油至界外。分餾系統(tǒng)流程圖如圖3所示。

3 基于MCGS現(xiàn)場站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

3.1 項目系統(tǒng)分析

整個半實物仿真裝置包括原料預(yù)處理系統(tǒng)、工業(yè)加氫系統(tǒng)、工業(yè)高壓注水模擬系統(tǒng)、工業(yè)循環(huán)氫模擬系統(tǒng)、工業(yè)高分模擬系統(tǒng)、工業(yè)低分模擬系統(tǒng)、工業(yè)脫氣模擬系統(tǒng)、工業(yè)分餾模擬系統(tǒng)這8個部分。依次將它們分配到8個站中，每個站具有不同的工藝過程。這些工藝流程的特征需要依次設(shè)計，并對畫面的動態(tài)顯示方式做出調(diào)整。

3.2 建立項目工程

整個工藝流程被分成8個系統(tǒng)依次被分配到8個站當中，以其中一個原料預(yù)處理系統(tǒng)的工程建立為例，其他各站的設(shè)計過程類似。打開軟件，新建窗口，分別命名為原料預(yù)處理、閥門控制、流量曲線以及液位曲線等所需的用戶窗口。用戶窗口如圖4所示。

原料預(yù)處理用戶窗口的設(shè)計：選擇新建窗口的按鈕或者是插入菜單中的用戶窗口命令就可以創(chuàng)建一個新的用戶窗口，可以根據(jù)自身的需要設(shè)置用戶窗口的屬性。

原料預(yù)處理用戶窗口的畫面制作：打開用戶窗口，工藝流程需要的泵、罐、管道、換熱器等可在工具箱中(插入元件)進行選擇，采用管道控件對設(shè)備進行連接。該站監(jiān)控界面如圖5所示。

3.3 定義數(shù)據(jù)對象

選擇實時數(shù)據(jù)庫的窗口，選擇新添對象按鈕來添加所需要的數(shù)據(jù)變量，分別添加變量進行屬性設(shè)置。然后鼠標點擊實時數(shù)據(jù)庫窗口，選擇新增對象按鈕，就可以從變量表中添加所需變量以及進行對象屬性的設(shè)置。

3.4 動畫的連接

以上的步驟完成之后，我們還需要把實時數(shù)據(jù)庫中的變量與對應(yīng)的圖相連接起來才能使畫面動作起來。開關(guān)類型的構(gòu)件例如總控制的啟停、泵的啟停以及運行模式的選擇，需要依次設(shè)置它們的基本屬性、操作屬性。基本屬性里面包括文本名稱、文本顏色、對齊方式、文字效果等。操作屬性包括抬起功能、按下功能以及對應(yīng)的變量連接。我們根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)的選項即可。圖6是設(shè)計過程中的變量屬性設(shè)置界面。

3.5 報警設(shè)置

進入報警窗口后可以選擇工具箱中的報警顯示按鈕以及報警瀏覽按鈕，分別制作流量以及液位的報警信息?？梢詫⒘髁亢鸵何唤M合成組對象一起顯示，之后可以設(shè)置報警的顏色以及字體等。圖7為報警顯示的界面。

3.6 實時曲線和歷史曲線

實時曲線和歷史曲線的主要作用是通過曲線的變化來分析數(shù)據(jù)的變化，這樣更加直觀?？梢哉f對曲線的觀測是非常重要的一個環(huán)節(jié)。

實時曲線的制作主要是進入實時曲線窗口選擇好合適的背景顏色之后，選擇工具箱當中的實時曲線按鈕，將安放在合適的位置并進行相關(guān)的屬性設(shè)置。包括時間格式、時間單位、曲線的形狀以及顏色的設(shè)置等。

歷史曲線的制作是進入歷史曲線窗口選擇合適的背景色之后，選擇工具箱中的歷史曲線按鈕按，將曲線安放在合適的位置并進行相關(guān)的屬性設(shè)置。包括時間格式、時間單位、曲線的形狀以及顏色的設(shè)置等。

4 結(jié)論

依據(jù)DCS實訓(xùn)室原油加氫半實物仿真裝置設(shè)計開發(fā)了基于MCGS組態(tài)軟件的現(xiàn)場控制站監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可清晰直觀的為學(xué)生展示該站的設(shè)備及工藝流程，同時易于操作。實踐證明，該系統(tǒng)的使用，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習興趣，對教學(xué)質(zhì)量的提高起到了一定的推動作用。

參考文獻：

[1] 路澤永,趙亞麗.一種基于PID電加熱溫度控制實訓(xùn)裝置的開發(fā)設(shè)計[J].承德石油高等專科學(xué)校學(xué)報,2014(1):18-21.

[2] 關(guān)勁松.監(jiān)控組態(tài)軟件的相關(guān)技術(shù)發(fā)展趨勢[J].電子測試,2017(10):64-65.

[3] 孫式運,楊清志.MCGS組態(tài)控制技術(shù)在PLC項目教學(xué)中的應(yīng)用[J].遼寧科技學(xué)院學(xué)報,2017,10(5):43-45.