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1、精选优质文档-倾情为你奉上过程控制工程课程设计任务书设计名称：基于MCGS组态的反应炉自动控制设计设计时间： 2015/9/1-2015/9/10 姓 名： 李宜林 班 级： 自1205 学 号： 指导教师： 薄翠梅 杨世品 徐启 李丽娟 南京工业大学电气工程与控制科学学院摘 要加热反应炉是许多企业中的重要设备之一，为了避免事故的发生，实现安全生产，有必要对它的状态进行实时数据监控。通过MCGS组态软件设计上位机监控画面，实时监控各参数。本设计利用组态MCGS组态技术，使加热反应炉进行进料和排料，进气和排气，加热等自动控制，还可以进行数据实时报表输出，并可以对加热反应炉内水位变化进行实时曲线显
2、示输出和历史曲线显示输出，并显示出报警信息，这样能预防和减少生产过程中的安全事故的发生，提高了人身的安全系数。当意外发生或事故发生了以后，可以通过对历史数据报表和曲线观察分析，迅速总结经验，加强管理，从而避免今后再次发生类似的意外情况或事故，达到安全生产的目的。关键词：加热反应炉，MCGS组态控制，监控画面专心-专注-专业ABSTRACTHeating furnace is one of the most important equipment for many enterprises.In order to avoid accidents and produce safely,it is n
3、ecessary to monitor its production state in real time.Through the monitoring screen of MCGS configuration software technology,enterprises can monitor various parameters in real time.This design uses MCGS technology,automating feeding and nesting,intake and exhaust,heating of heating furnace.It can a
4、lso output the data report in real time and shows alarm information,which can prevent and reduce the likelihood of accidents in the production process;enhance personal safety factor. When accidents happened,experience can be quickly summed up through the existed data report and curve analysis.Accord
5、ing to them,enterprises strengthen the management,avoiding similar accidents in the future and achieve the purpose of safety production.Keywords: heating reactor, MCGS control, Monitoring menu目 录第1章 绪 论1.1课题研究的背景安全生产关系到人民群众生命财产安全，关系改革发展稳定的大局。高度重视和切实抓好安全生产工作，是贯彻和落实科学发展观，维护广大人民群众的根本利益及构建社会主义和谐社会的必然要求1
6、。所以在企业生产中，需要采用先进生产技术和措施增加工作人员和生产设备的安全。加热反应炉是冶金，化工工业常用的重要设备，过去仅靠人工经验进行操作，往往存在送料，温度，压力等条件变化时不能实施有效控制的问题，产品质量不稳定甚至出现次品，造成原料浪费，给企业带来经济损失。本文采用MCGS软件实现加热反应炉的可视化安全生产的监控。组态软件的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称运动系统2。组态软件是指一些数据采集与过程控制和专用软件，它们是自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为
7、用户提供快速构建工业自动化控制监控功能的，通用的层次的软件工具。组态软件能支持各种工控设备的常见的通信协议，并且通常分布式数据管理和网络功能。对于原有的HMI的概念，组态软件用户能够快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前工控领域的用户通过编写HMI应用，开发时间长，效率底，可靠性差；或者购买过去的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求。很难与外界进行数据交互3。组态软件出现把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能构建一套适合自己的应用系统。1.2 MCGS组态软件的优点在使用工控软件中，我们经常提到组态一词，组态英文是“Configurati
8、on”，其意义究竟是什么呢？简单的讲，组态就是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过。与硬件生产相对照，组态与组装类似，当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间，因为它一般要比硬件中的部件更多，而且每个部件都很灵活，因为软部件都有内部属性，通过改变属性可以改变其规格（如大小、性状、颜色等）。最早开发的组态软件是DOS环境下的组态软件，其特点是具有简单的人机界面（MMI）、图库、绘图工具箱等基本功能。随着Windows的广泛应用，Windows环境下的组态软件成为主流。与DOS环境下的组态软件相比，其最突出的特点是图形功能有了很大的增强。国外许多优秀组态软件是在英文状态下
9、开发的，它具有应用时间长、用户界面不理想、不支持或不免费支持国内普遍使用的硬件设备、组态软件本身的费用和组态软件培训的费用高昂等因素，这些也正是国内组态软件在国内不能广泛应用的原因4。随着国内计算机水平和工业自动化程度的不断提高，组态软件的市场需求日益增大。近年来，一些技术力量雄厚的高科技公司相继开发出了适合国内使用的MCGS组态软件。在软件设计上由于采用成熟的工控专用组态软件进行系统设计，软件开发周期大大缩短了。组态软件实际上是一个专为工控开发的工具软件。它有如下优点。1为用户提供了多种通用工具模块，用户不需要掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好的完成一个复杂工程所要求的所
10、有功能。系统设计人员可以把更多的注意力集中在如何选择最优的控制方法，设计合理的控制系统结构，选择合适的控制算法等这些提高控制品质的关键问题上。2从管理的角度来看，用组态软件开发的系统具有与Windows一致的图形化操作界面，非常便于生产的组织与管理。3利用组态控制技术，可以将加热反应炉生产过程的数据在控制室的计算机屏幕上直观地以曲线、图表、直方图、虚拟仪表等形式显示出来，还可以通过计算机鼠标或触摸屏上的按钮对现场的设备实施遥控。在控制室里监视和控制生产过程中，能及时发现和干预各种不安全状况；并且由于操作人员远离现场，可以极大地提高人员和设备的安全系数；所以，这种基于组态软件的可视化控制技术是一
11、种很有效的安全生产技术。煤矿、化工过程、铁路沿线容易塌方的地段等都有这种技术的用武之地。尤其是在目前安全生产形势比较严峻的形势下，这项技术的采用更有其现实意义。1.3组态软件的状况及发展趋势目前国内市场上的组态软件产品大致划分为三类。即国外专业软件厂商提供的产品，国内外硬件厂商提供的产品，以及国内自行开发的产品。从近几年的调查结果来看，国内组态软件市场份额仍被国外几家组态软件占据，如FLX、INTOUCH等。而这些软件除和功能完善、产品包装、市场推广等方面具都有一定的优势5。国产化的组态软件产品也正在成为市场上的一支主力军队，近年来已有一定的影响力的产品有组态王、MCGS组态、力控等。国内有不
12、少单位，如一些高校、研究院、公司，甚至个人正在积极的开发一些组态软件的产品。国产化的组态软件具有较强和竞争优势，但总体来说，由于资金的缺乏，软件工程的组织薄弱，因此软件商品化的程度还比较差，目前国产化组态软件主要使用于一些小型的非重要的性的项目中应用。总的发展趋势，MCGS组态软件是工业应用软件的一个组成部分，其发展受到很多因素的制约。归根结底，应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。未来的传感器、数据采集装置、控制器的智能化程度越来越高，实时数据浏览和管理的需求日益高涨，有的买主甚至要求在自己的办公室里监督定货的制造过程。有的装置直接内嵌“Web Server”，通过以太网就可以直接访问过
13、程实时数据。即使这样，也不能认为不再需要组态软件了。用户要求的多样化，决定了不可能有哪一种产品囊括全部用户的所有要求，直接用户对监控系统人机界面的需求不可能固定为单一的模式，因此直接用户的监控系统是始终需要组态来监控的。这就导致组态软件不可能退出市场，因为是需求存在的6。类似OPC这样的组织的出现，以及现场总线、尤其是工业以太网的快速发展，大大简化了异种设备间互连、开发I/O设备驱动软件的工作量。I/O驱动软件也逐渐会朝标准化的方向发展。需求是推动其发展的第一动力，市场会逐步扩大。组态软件市场的崛起一方面为最终用户节省了系统投资，另外也为用户解决了实际问题。现在用户购买组态软件虽然也需要一定的
14、投资，但是和以前相比，投资额得到了大大降低。使用组态软件，用户可以做到花了少量的钱，办成了大事情。中国的现代化建设正处于上升期，新项目的开发表明经济发展水平的提升，信息化社会将为组态软件带来更多的市场机会。影响组态软件发展的因素。软件质量是影响产品发展的主要因素。在竞争不断加剧的今天，企业规模、科研开发的投入量、质量体系建设情况等对组态软件的质量影响甚大。第2章 控制系统设备简介2.1加热反应炉简介2.1.1反应炉控制的过程系统进入运行环境后，按启动按钮SB1后，进入送料阶段。在送料阶段中使得排气阀Y1和进料阀Y2打开系统自动向加热反应炉中注入反应物，当反应炉内的反应物的液位到达上液位传感器X
15、3时系统自动关闭排气阀Y1和进料阀Y2，些时系统停止对反应炉中送料，系统延时10s，使得反应炉内的物料均匀。定时10s后氮气阀Y3自动打开，炉内压力升高，当炉内压力升高到80Pa时压力变送器X4动作，此时停止氮气阀Y3对反应炉内注入氮气，系统进入反应阶段。在反应阶段中加热电源Y5接通，系统温度缓慢升高。当温度升高到一定值80时温度变送器X2动作，使得电源Y5断开，并段延时10S，使得炉内的反应物充分反应完，系统进入泄料阶段。在泄料阶段中系统自动打开排气阀Y1和泄料阀Y4，使反应炉内压力、温度降低，并收集有用的气体。同时炉内的反应后的物料通过泄料阀Y4泄出后。系统恢复到原始状态，准备进入下一反应循环。2.1.2加热反应炉原理图加热反应炉系统原理图由三个部分组成：动作输入部分（如按钮输入）、动作输出部分（如阀门）、显示输出部分（如指示灯和数据）。原理图通过按钮输入控制阀门和显示输出，如图2.1所示。图2.1加热反应炉原理2.1.3加热反应炉的I/O分配
