SW加热反应炉系统设计.doc

衢州学院 组态软件实训报告题目： 加热反应炉系统设计 作者： 孙威 学 号： 3080226121 系 （部）： 信息与电子工程系 专业班级： 08过自（1） 指导教师： 叶虹 目 录第一章 工作任务及实验意义2第二章 工程分析3第三章 加热反应炉自动控制系统的制作5第四章 程序清单11第一章 实训的意义组态软件技术实训是生产过程自动化专业教学中重要的实践教学环节之一，它是在学生具有了基本的过程控制技术与自动化仪表知识以后，为了强化学生所学的知识和提高学生的初步设计能力及实际动手能力而开设的实践与软件相结合的教学。一、工作任务完成图1-1所示的MCGS-S7200加热反应炉监控系统设计。工程最终效果图如下： 图1 加热反应炉监控界面第二章 工程分析在开始组态工程之前，先对该工程进行剖析，以便从整体上把握工程的结构、流程、需实现的功能及如何实现这些功能。 2.1工程框架：n 1）个用户窗口：加热反应炉控制系统。主要包括：加热炉、加热电阻丝、四个阀、两个液位传感器、压力传感器、温度传感器、温度计、压力表、加热指示灯、流动管件、六个控制按钮。n 2）定时器构件的使用n 3）个策略：启动策略、退出策略、循环策略n 数据对象：n 2.2图形制作：n 机械手控制系统窗口n 加热炉、加热电阻丝、加热指示灯n 卸放阀、进料阀、氮气阀、排气阀、温度计、压力表n 六个控制按钮、上下液位传感器、压力传感器、温度传感器。 2.3流程控制：n 按启动按钮后，系统运行；按停止按钮后，系统停止。两者信号总相反。n 第一阶段：送料控制n 1）检测下液面X1、炉内温度X2、炉内压力X4是否都小于给定值（都为“0”）。n 若是，则开启排气阀Y1和进料阀Y2。n 2）当液位上升到上液面X3时，应关闭排气阀Y1和进料阀Y2。n 3）延时10s，开启氮气阀Y3，氮气进入反应炉，炉内压力上升。n 4）当压力上升到给定值时，即X4=1，关断氮气阀，送料结束。n 第二阶段：加热反应控制n 1）接通加热炉电源Y5。n 2）当温度升到给定值时（此时信号X2=1），切断加热电源，加热过程结束。n 第三阶段：泄放控制n 1）延时10s，打开排气阀Y1，使炉内压力降到给定值以下（此时 X4=0）。n 2）打开泻放阀Y4，当炉内溶液降到下液面以下（此时X1=0），关闭泻放阀Y4和排气阀Y1。系统恢复到原始状态，准备进入下一个循环 2.4安全机制：n 对工程进行加密第三章 加热反应炉自动控制系统的制作 3.1建立工程n 可以按如下步骤建立样例工程：n 1）鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项，如果MCGS安装在D盘根目录下，则会在D：MCGSWORK下自动生成新建工程，默认的工程名为：“新建工程X.MCG”(X表示新建工程的顺序号，如：0、1、2等)n 2） 选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。n 3） 在文件名一栏内输入“加热反应炉控制系统”，点击“保存”按钮，工程创建完毕。 3.2 制作工程画面n 按照范例插入元件，构成基本的静态工程画面。 3.3 建立画面n 1） 在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”。n 2） 选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。n 3） 将窗口名称改为：水位控制；窗口标题改为：机械手控制；窗口位置选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”。n 4） 在“用户窗口”中，选中“加热反应炉控制”，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”选项，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。 3.4 编辑画面n 选中“加热反应炉控制”窗口图标，单击“动画组态”，进入动画组态窗口，开始编辑画面。 3.5制作文字框图 3.6 图形的绘制 3.7 构件的选取n 加热炉的绘制：单击绘图工具箱中的（插入元件）图标，弹出对象元件管理对话框，如图：nn 图2 反应炉构件的选择n 整体画面n 最后生成的画面见图1。n 3.8 定义数据对象n 1)指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围n 2)确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。n 在开始定义之前，我们先对所有数据对象进行分析。在本样例工程中需要用到以下数据对象：nn 下面以数据对象“JIEDUAN”为例，介绍一下定义数据对象的步骤：n 1） 单击工作台中的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。n 2） 单击“新增对象” 按钮，在窗口的数据对象列表中，增加新的数据对象，系统缺省定义的名称为“Data1”、“Data2”、“Data3”等（多次点击该按钮，则可增加多个数据对象）。n 3） 选中对象，按“对象属性”按钮，或双击选中对象，则打开“数据对象属性设置” 窗口。n 4） 将对象名称改为：垂直移动量；对象类型选择：开关型；在对象内容注释输入框内输入：“系统所处的运行阶段”，单击“确认”。n 按照此步骤，根据上面列表，设置其他17个数据对象。n 3.9 动画连接n 由图形对象搭制而成的图形画面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实地描述外界对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动画效果。n 本样例中需要制作动画效果的部分包括：n 炉内液位的变化、各阀门、各传感器的警戒变化、加热指示灯的变化。温度计、及压力计的动画设置 3.9.1按钮的动画设置n 1） SB1、SB2 按钮的动画连接：双击“SB1”，弹出“标准按钮构件属性设置”窗口，单击“脚本程序”标签，显示该页，输入SB1=1、SB2=0 如图3所示。选中双击“SB2”按钮。用同样的方法建立复位按钮与对应变量之间的动画连接。输入SB2=1，SB1=0单击“保存”按钮。nn 图4 标准按钮构件属性脚本程序设置n 2） X1、X2、X3、X4按钮的设置。“X1”按钮的连接方式略有不同，在标准按钮构件属性设置窗口中，打开操作属性标签。选中数据对象值操作，点中“？”选数据库中的“X1”参量，在前面的操作中选“取反操作”具体操作如图。其他X2、X3、X4参量设置和X1类同。nn 图5 标准按钮构件属性操作属性设置n 3.9.2 构件动画的设置n 1） 排气阀、进料阀、氮气阀、泄放阀关断或者打开状态表示。双击排气阀构件，弹出单元设置属性菜单。打开动画连接标签，点选动画连接页面上的组合图符。点击组合图符后面的”,弹出动画组态属性设置页面。打开属性设置标签，选中颜色动画连接项中的填充颜色。此时在动画组态属性页面中出现填充颜色标签。打开填充颜色标签，表达式项选中数据库的Y1参量，在下面的填充颜色连接中，增添两个填充颜色，Y1的具体操作过程，由图1和图2所示。从图2动画组态单元中我们可以看出，实现动画连接主要有颜色动画连接、位置动画连接、输入输出三大类，再每大类中又有三个小项。因此在本实训中表达排气阀开关的动画同时可以采用其他的动画方式，颜色动画模式仅供参考。后面的构件也都按此类似操作。 图6 排气阀单元属性设置 4.1 控制程序的编写n 1）单击新增策略行末端的方块，定时器被加到该策略。定时器的功能分为，启停功能：在需要的时候被启动，在需要的时候被停止。计时功能：启动后进行计时。计时时间设定功能，即可以根据需要设定时计时。状态报告功能：即是否到设定时间。复位功能，即在需要的时候重新开始记时。对定时器属性设置。双击新增策略行末端的定时器方块，出现定时器属性设置。如图所示。nnn 图15 定时器构件的设定n 在“设定值”栏填入：10，代表设定时间为12s。在“当前值”栏，填入：ZHV3。在“计时条件”一栏填入 ZHV2=1。在“复位条件”一栏，填入：ZHV2=0。在“计时状态”一栏填入ZHV1。在“内容注释”一栏，填入：定时器。单击“确认”按钮，退出定时器属性设置。保存。n 2） 脚本程序基本语句。共有四种语句。n 赋值语句的形式为：数据对象=表达式。赋值语句用赋值号（“=”）来表示，它具体的含义是：把“=”右边表达式的运算值赋给左边的数据对象。赋值号左边必须是能够读写的数据对象，如：开关型数据、数值型数据、事件型数据以及能进行写操作的内部数据对象。而组对象、事件型数据、只读的内部数据对象、系统内部函数以及常量，均不能出现在赋值号的左边，因为不能对这些对象进行写操作。n 3） 回到组态环境,进入循环策略组态窗口,如图所示。n 单击工具栏“新增策略行”按钮，在定时器下增加一行新策略。选中策略工具箱的“脚本程序”，光标变为手形。单击新增策略行末端的小方块，脚本程序被加到该策略。双击“脚本程序”策略行末端的方块。出现脚本程序编辑窗口。输入如下的程序清单。 图16 循环策略的组态 程序清单如下：n 水位变化动画效果n IF Y2=0 THEN 进料阀开n 水=水+0.5n IF 水80 THENn 水=80n ENDIFn ENDIFn IF 水=70 then上限液位器报警n X3=1n ELSEn X3=0n ENDIFn IF Y4=0 THEN 泻放阀开n 水=水-0.5n IF 水0 THENn 水=0n ENDIFn ENDIFn IF 水100 THENn 压力=100n ENDIFn ENDIFn IF Y1=0 THENn 压力=压力-0.5n IF 压力=80 THENn X4=1n ELSEn X4=0n ENDIFn 温度控制n IF Y5=0 THENn 温度=温度+0.5n IF 温度100 THENn 温度=100n ENDIFn IF 温度=80 THENn X2=1n ENDIFn 动作控制n IF SB2=1 THEN 按下停止按钮,所以阀断开n Y1=1n Y2=1n Y3=1n Y4=1n Y5=1n ENDIFn IF SB1=1 THEN 按下启动按钮n IF JIEDUAN=0 THEN 如果是第1阶段,则n IF X1=0 AND X2=0 AND X4=0 THENn Y1=0 排气,压力开始下降n Y2=0 进料,液位开始上升n ENDIFn IF X3=1 THEN 液位升到上限n Y1=1 停止排气n Y2=1 停止进料n ZHV2=1 启动定时器n ENDIFn IF ZHV1=1 THEN 时间到n Y3=0 进氮气,压力开始上升n ENDIFn IF X4=1 THEN 压力升到给定值n Y3=1 停止进氮气n JIEDUAN=1 进入第2阶段n ZHV2=0 清零并停止定时器n ENDIFn ENDIFn IF JIEDUAN=1 THEN 处于第二阶段时n IF X2=0 THENn Y5=0 加热,温度开始上升n ENDIFn IF X2=1 THEN 温度升到设定值n Y5=1 停止加热n ZHV2=1 启动定时器n JIEDUAN=2 进入第3个阶段n ENDIFn ENDIFn 温度=温度-0.1n IF