加热反应炉监控系统课程设计

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1、 本科实验报告本科实验报告 课程名称： 监控系统程序设计技术 实验项目： 加热反应炉监控系统 实验地点： 跨越机房 2012 年 1 月 9 日 引言引言 本文研究的是电阻丝加热炉的实时温度控制。由于电加热系统控制具有升温单向性、大 惯性、大滞后、时变性的特点，例如其升温单向性是由于电加热的升温保温是依靠电阻丝加 热，降温则是依靠环境自然冷却，当温度一旦超调就难以用制冷控制手段使其降温，因而难 以用数学方法建立精确的模型并确定参数， 应用传统的模拟电路控制方法难以达到理想的控 制效果。本文作者以工控机为平台，工控组态软件 MCGS 为开发工具对炉温采用增量式 PID 运算控制， 结合软件的定时

2、器， 进行脉宽调制输出(PWM)来控制固态继电器(S SR)的通 断时间，得到很好的控制效果。器构件，产生 PWM 脉冲，经 I/O 接口(P CL730)对 SSR 的 导通时间进行控制，从而达到调功控温的目的。 一、设计任务和目的：一、设计任务和目的： 应用 MCGS 组态软件，监控加热反应炉自动控制系统。学习动画制作、控制流程的编写、 变量设计、定时器构件的使用等多项操作。结合工程实例，对 MCGS 组态软件的组态过程、 操作方法和实现功能等环节等环节进行全面的讲解， 使学生对 MCGS 组态软件的内容、 工作 方法和操作步骤在短时间内有一个总体的认识。 二、监控系统分析和总体设计二、监

3、控系统分析和总体设计 2.1 系统构成：系统构成：本加热反应炉监控系统由上位机（MCGS）和下位机 S7200CPU224PLC 构成。 2.2 组态界面：组态界面： 在开始组态过程之前，先对该工程进行剖析，一边从整体上把我整个工程的结构、 流程、需实现的功能及如何实现这些功能。 2.3 工程框架工程框架： 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。 定时器构件的使用 3 个策略：启动策略、退出策略、循环策略 2.4 数据对象：数据对象： 2.5 图形制作：图形制作：

4、 机械手控制系统窗口 加热炉、加热电阻丝、加热指示灯 卸放阀、进料阀、氮气阀、排气阀、温度计、压力表 六个控制按钮、上下液位传感器、压力传感器、温度传感器。 2.6 流程控制流程控制： 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。 第一阶段：送料控制 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” ） 。 若是，则开启排气阀 Y1 和进料阀 Y2。 2、当液位上升到上液面 X3 时，应关闭排气阀 Y1 和进料阀 Y2。 3、延时 10s，开启氮气阀 Y3，氮气进入反应炉，炉内压力上升。 4、当压力上升到给定值时，即 X4=1，关断氮气阀，

5、送料结束。 第二阶段：加热反应控制 1、接通加热炉电源 Y5。 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。 第三阶段：泄放控制 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） 。 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 安全机制： 对工程进行加密 三、系统的三、系统的 IO 点表点表 四、监控界面设计说明四、监控界面设计说明： 4.1 建立工程建立工程 可以按如下步骤建立样例工程： 1鼠标单击文件菜单中 “新建工程” 选项， 如

6、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) 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。 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 4.2 制作工程画面制作工程画面 4.21 建立画面建立画面 1 在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口 0” 。 2 选中“窗口 0” ，单击“窗口属性” ，进入“用户窗口属性设置” 。 3 将窗口名称改为：加热反应炉控制；窗口标题改为：加热反应炉控制；窗口位置选 中“最大化显示” ，其它不变，单击“确认” 。 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。 4.2.2 编辑画面编辑画面 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