江蘇省南京工程高等職業(yè)學(xué)校 張焱焱

加熱反應(yīng)爐運(yùn)行過(guò)程中要控制爐內(nèi)的液面、溫度和壓力，由于控制過(guò)程比較復(fù)雜且容易出現(xiàn)故障，需要用MCGS軟件開(kāi)發(fā)一套監(jiān)控系統(tǒng)，以便在反應(yīng)爐運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)控，遇到問(wèn)題可以及時(shí)得到檢修，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。就加熱反應(yīng)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，本文簡(jiǎn)單描述了MCGS組態(tài)軟件的畫(huà)面制作、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的定義、動(dòng)畫(huà)連接、控制腳本程序的編寫(xiě)等多項(xiàng)組態(tài)操作。

隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的日益提高和計(jì)算機(jī)在越來(lái)越多的領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用，人們對(duì)自動(dòng)化控制的要求也越來(lái)越高。組態(tài)軟件和觸摸屏技術(shù)已經(jīng)成為自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的重要組成部分，并迅猛發(fā)展著。

MCGS是專(zhuān)門(mén)的一款為MCGS觸摸屏開(kāi)發(fā)的軟件，包括組態(tài)環(huán)境的設(shè)置和模擬運(yùn)行環(huán)境兩部分。在組態(tài)環(huán)境中，用戶(hù)可以在主控窗口中對(duì)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，在設(shè)備窗口對(duì)設(shè)備進(jìn)行編輯，在用戶(hù)窗口對(duì)主窗口進(jìn)行界面的繪制，生成相關(guān)諸如報(bào)表和曲線(xiàn)圖，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)所需變量進(jìn)行設(shè)置，在運(yùn)行策略里對(duì)腳本程序進(jìn)行編寫(xiě)。為廣大用戶(hù)提供了解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

本文將就高職學(xué)生在學(xué)習(xí)MCGS組態(tài)軟件中的遇到的加熱反應(yīng)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的工藝過(guò)程和控制要求等問(wèn)題，詳細(xì)闡述了如何應(yīng)用MCGS組態(tài)軟件，完成工程中涉及到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中變量設(shè)置、主窗口中原件的查找、布局、運(yùn)行策略中腳本程序的編寫(xiě)、產(chǎn)生相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)表和曲線(xiàn)等多項(xiàng)組態(tài)操作。使讀者對(duì)MCGS組態(tài)軟件的內(nèi)容以及操作步驟有一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)。

1 加熱反應(yīng)爐的工藝過(guò)程及控制要求

（1）點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕，加熱反應(yīng)爐進(jìn)入工作狀態(tài)，點(diǎn)擊“停止”按鈕，加熱反應(yīng)爐停止運(yùn)行。

（2）送料過(guò)程控制。當(dāng)“開(kāi)始”按鈕被按下且泄放閥關(guān)閉時(shí)，打開(kāi)進(jìn)料閥進(jìn)料，當(dāng)水位值大于等于上液位設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料閥。當(dāng)水位值大于下液位值，下液位燈打開(kāi)。當(dāng)水位值大于等于上液位值，上液位燈打開(kāi)。

（3）加熱反應(yīng)控制。當(dāng)溫度小于溫度設(shè)定值，水位值大于下液位值設(shè)定值且泄放閥關(guān)閉時(shí)，加熱燈打開(kāi)，溫度上升，壓力增加，當(dāng)溫度大于溫度設(shè)定值，加熱爐關(guān)閉。當(dāng)溫度大于等于溫度設(shè)定值時(shí)，壓力燈打開(kāi)，壓力大于等于設(shè)定值時(shí)，溫度燈打開(kāi)。

（4）泄放過(guò)程控制。當(dāng)溫度等于溫度設(shè)定值時(shí)，排氣閥打開(kāi)，壓力逐漸減小。當(dāng)壓力小于設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉排氣閥，打開(kāi)泄放閥，水和溫度逐漸減少，加熱燈關(guān)閉。當(dāng)水小于等于零時(shí)，關(guān)閉泄放閥。進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

2 加熱反應(yīng)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 工程分析

首先我們需要對(duì)該工程進(jìn)行整體分析，把握好其結(jié)構(gòu)、流程、需要實(shí)現(xiàn)的功能等。該工程為加熱反應(yīng)爐的一個(gè)送料、加熱、反應(yīng)、泄放的一個(gè)過(guò)程。我們需要對(duì)工程的框架和腳本程序進(jìn)行設(shè)置和編寫(xiě)。

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

（2）策略設(shè)置：腳本程序的編制。

2.2 加熱反應(yīng)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)畫(huà)面制作

創(chuàng)建組態(tài)工程，建立并編輯相關(guān)工程畫(huà)面，制作出工程流程圖，最終得到如圖1所示系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

2.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中我們可以設(shè)置變量，使得主窗口中各元件都有相對(duì)應(yīng)的變量與其對(duì)應(yīng)。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)是該工程中數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理的中心。在對(duì)變量進(jìn)行設(shè)置時(shí)需要對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的類(lèi)型進(jìn)行選擇，數(shù)據(jù)對(duì)象的類(lèi)型有開(kāi)關(guān)型、字符型、數(shù)值型、事件型和組對(duì)象這五種類(lèi)型。它們是構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元。

本案例工程中需要用到如圖2所示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)象。

圖2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)象

2.4 實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)連接

組態(tài)軟件界面的模擬仿真實(shí)際是要達(dá)到過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。但在目前制作的組態(tài)環(huán)境下，畫(huà)面是靜止不動(dòng)的，我們需要對(duì)這些元件進(jìn)行動(dòng)畫(huà)設(shè)置，模擬仿真動(dòng)態(tài)畫(huà)面，間接反映外界對(duì)象的實(shí)際狀態(tài)變化，以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。我們把用戶(hù)窗口中圖形元件與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)變量相關(guān)聯(lián)，并設(shè)置相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)屬性設(shè)置。在運(yùn)行過(guò)程中，由于數(shù)據(jù)對(duì)象的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)值來(lái)控制相應(yīng)的圖形元件動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)界面的動(dòng)畫(huà)效果。以進(jìn)料閥為例，雙擊畫(huà)面上的進(jìn)料閥如圖3所示進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接設(shè)置。

圖3 進(jìn)料閥動(dòng)態(tài)連接設(shè)置

2.5 控制流程的編寫(xiě)

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(bào)表、曲線(xiàn)的生成

為了更直觀(guān)的顯現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中各元件的運(yùn)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(bào)表并繪制出相關(guān)的曲線(xiàn)圖，對(duì)加熱反應(yīng)爐在生產(chǎn)過(guò)程中的狀態(tài)進(jìn)行綜合記錄和規(guī)律總結(jié)。

如圖5所示，在實(shí)際工程中，多數(shù)控制系統(tǒng)都需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，查詢(xún)、分析、統(tǒng)計(jì)和打印。

圖5 數(shù)據(jù)報(bào)表與曲線(xiàn)

結(jié)束語(yǔ)：應(yīng)用表明，MCGS軟件具有強(qiáng)大的功能，操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用，仿真工作可靠，能夠成功實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)仿真監(jiān)控控制系統(tǒng)的工作過(guò)程；系統(tǒng)具有開(kāi)發(fā)擴(kuò)展性，并且可自由增配、升級(jí)，柔性好；以較少的硬件投入實(shí)現(xiàn)了豐富的各類(lèi)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，可充分滿(mǎn)足仿真環(huán)節(jié)的創(chuàng)新驗(yàn)證。