MCGS在加熱反應爐監控系統中的應用

王林艷+柳亞平

【摘要】本文介紹了基于工控組態軟件MCGS的加熱反應爐上位機監控系統的設計。詳細闡述了該系統的控制要求、系統構成、MCGS組態過程以及模擬監控的實現，并分析了在運用MCGS對加熱反應爐監控系統進行模擬設計時需注意的一些問題。該系統具有界面友好、運行穩定、可操作性強的優點，在提高上位機實時可靠的監控系統設計方面具有一定的參考價值，對廣大業內人士進行監控系統的設計也有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】MCGS；反應爐；模擬監控

MCGS是一套用于快速構造和生成計算機監控系統的組態軟件，它能夠在基于Microsoft運行，通過對現場數據的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，它充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學易用的特點，比以往使用專用機開發的工業控制系統更具有通用性，在自動化領域有著更廣泛的應用。

本文介紹了基于工控組態軟件MCGS的加熱反應爐上位機監控系統的設計。詳細闡述了該系統的控制要求、系統構成、MCGS組態過程以及模擬監控的實現，并分析了在運用MCGS對加熱反應爐監控系統進行模擬設計時需注意的一些問題。

一、系統控制要求

系統主要包括啟動和停止兩個控制按鈕，兩者信號總相反。按啟動按鈕后，系統運行；按停止按鈕后，系統停止。包括3個階段，各階段控制流程如下：

階段0：送料控制。

檢測上液面、爐內溫度、爐內壓力是否都小于給定值。若是，則開啟排氣閥和進料閥；當液位上升到上液面時，應關閉排氣閥和進料閥；延時5s，開啟氮氣閥，氮氣進入反應爐，爐內壓力上升；當壓力上升到給定值時，關斷氮氣閥，送料結束。延時10秒，準備進入下一個階段。

階段1：加熱反應控制。

接通加熱爐電源；當溫度升到給定值時，切斷加熱電源，加熱過程結束。延時10秒，準備進入下一個階段。

階段2：泄放控制。

打開排氣閥，使爐內壓力降到給定值以下；打開瀉放閥，當爐內溶液降到下液面以下，關閉瀉放閥和排氣閥。延時10秒，系統恢復到原始狀態，準備進入下一個循環。監控界面如圖1所示。

二、系統構成

本加熱反應爐監控系統由上位機和下位機C構成。上位機采用WINXP操作系統和MCGS5.5組態軟件，1個用戶窗口，包括加熱裝置、閥門、儀表裝置、傳感器裝置與控制按鈕；3個策略，包括啟動策略、退出策略與循環策略。上位機通過編寫腳本程序可實現模擬控制。

下位機采用三菱FX2N-64MR型PLC對加熱反應爐進行控制。傳感器檢測的信號經過模數轉換送PLC進行控制。

三、MCGS組態過程

MCGS在加熱反應爐監控系統中的組態過程主要包括畫面設計、數據對象定義與動畫連接三個部分。

1、畫面設計

首先新建窗口，并將窗口名稱設為“加熱反應爐控制”，窗口標題設為“加熱反應爐控制”。其次，制作文字框圖，在監控界面頂端編輯文字“加熱反應爐監控系統”。再次，選取構件。在“對象元件列表”中選取反應器、閥門、溫度傳感器、壓力傳感器、溫度計、壓力計、指示燈等構件。另外，在畫面中還需插入流動快和按鈕。最后，繪制電阻絲和液面傳感器。

2、數據對象的定義

加熱反應爐監控系統的數據對象包括：下液面、爐內溫度、上液面和爐內壓力是否超過給定值4個輸入開關量X1、X2、X3、X4，正常為“0”，異常為“1”；排氣閥、進料閥、氮氣閥、泄放閥和加熱器是否打開5個輸出開關量Y1、Y2、Y3、Y4、Y5，打開為“0”，關閉為“1”；2個定時器0和定時器1，4個數值型變量爐內水、溫度、壓力和系統所處的運行階段。具體數據對象如下圖2所示。

3、動畫連接

動畫設置包括按鈕的動畫設置、構件的動畫設置。按鈕有啟動SB1啟動和SB2停止。在SB1和SB2按鈕的“腳本程序”標簽頁，分別輸入“SB1=1、SB2=0”和“SB2=1、SB1=0”；構件包括4個閥門的打開或關閉狀態表示、傳感器是否超過設定值的動畫變化、電阻絲加熱狀態的動畫表示、反應爐水位變化及管道流動變化動畫設置以及溫度計和壓力表動畫屬性設置五個方面。溫度傳感器的動畫設置如圖3所示。

四、模擬監控實現

在模擬監控實現過程中，主要是定時器的設置和腳本程序的編寫。鑒于穩定可靠的系統控制原因，在本上位機監控系統設計中各階段流程之間都加入了10s的延遲，而在某些階段中也有一定的延遲，所以我們設置了兩個定時器，如圖4所示，定時器0和定時器1，定時器0為階段間的定時器，定時器1為階段內的定時器，具體參數設置如圖5所示。