加热反应炉监控系统组态界面及plc程序设计(编辑修改稿)

加热反应炉监控系统组态界面及plc程序设计(编辑修改稿)内容摘要：

一旦创建好工程，就可以添加 PLC 信息和进行编程。 在梯形图中， PLC 程序的顺序从左到右，从上到下。 PLC 程序指令可以在梯 形图里面以图形的方式来输入。 在此视图中，可以对程序进行生成、编辑、和监视。 在工具栏中选择查看梯形图图标即可打开之前所打开的梯形图，这样便会看到之前所画的梯形图，如图 22 所示。 图 22 梯形图界面 梯形图程序区的标准特征如下： 1)光标。 一个显示在梯级里面的当前位置的方形块。 光标的位置也在状态栏中被显示出来。 2) 梯级。 梯形图程序的一个逻辑单元。 一个条能够包含多个行和列。 所有的梯级都具有编号。 3)梯级总线。 左总线 提供电源总线的图形表示。 右总线包含输出区域：便于让对象和右总线条对齐。 右总线条显示与否是可以选择。 如果被显示，可以调整梯级的尺寸以便于梯级的输出能和其对齐。 4)网格点，显示各个单元格连接处的点。 为了显示网格，选择工具栏中的网格按钮。 5）梯级边界，在梯形图左边会显示工程、符号、设置、内存、程序，可以从梯形图中看到。 6） 自动错误检测， 在当前选择的梯级区域的左边将会显示一条粗线。 当元素和指 第 5 页 共 40 页 令被添加到当前梯级时 ， 程序将会自动检测其是否有效。 其中左边的母线的颜色比阿奴哈代表着你所写 程序的正确性，如果左边母线呈现红色表示程序错误，如果呈现出的是绿色表示一个正确的输入，另外如果这一行的程序还没编写完成母线一般是呈红色的，只有移到下一行才可以判断上一行的。 此外，在梯形图中，如果出现这种错误，也可以通过这种方式实现。 2 加热反应炉 PLC 的程序设计 （ 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，首先检测下液面、炉内温度、炉内压力是否都小于给定值，直到条件为真时就进入送料阶段。 在送料阶段中开启排气阀 Y1和进料阀 Y2，这样氮气便进入反应炉，当反应炉内的水的液位到达上液面时，系统 将同时关闭排气阀 Y1和进料阀 Y2，此时结束送料过程。 延时 10s，使得反应炉内的物料均匀。 定时 10s 后开启氮气阀 Y3，氮气进入反应炉，炉内压力上升，当炉内压力升高到所设定值 80Pa 时压力变送器 X4 动作，此时关闭氮气阀Y3，结束送料过程系统进入加热反应控制阶段。 在反应阶段中加热电源 Y5 接通，系统温度缓慢升高。 当温度升高到给定值 80℃时温度变送器 X2动作，切断加热炉电源 Y5，并段延时 10S，让炉内的反应物充分反应完，加热过程结束系统进入泄料阶段。 加热过程结束后打开排气阀 Y1，使炉内压力降到低于给定值。 再打开泄 放阀 Y4。 当炉内溶液降到下液面时，延时 10S 后关闭泄放阀 Y4 和排气阀 Y1。 系统恢复到原始状态，准备进入下一反应循环，重复前三个阶段的控制过程。 当检测到炉内温度超过设定值或者是压力超过设定值时，报警灯闪烁且每隔 1分钟响 5S， 3 分钟后停止，但报警灯闪烁直至按停止按钮后停止。 在报警灯闪烁期间将自动关闭加热炉电源、氮气阀、进料阀并同时打开排气阀和泄放阀，此期间启动按钮失效。 （ 2）加热反应炉 原理 加热反应炉系统由动作输入，动作输出以及显示输出三部分组成，其中动作输入如开关量输入、数值量输入，动作输出如开关量输出 ，显示输出如报警灯输出、指示灯输出以及阀门输出。 （ 3）加热反应炉的 I/O分配 加热反应炉的 I/O 分配由输入输出设备两大部分组成。 其中输入包括按钮和传感器 第 6 页 共 40 页 等设备，输出包括阀门和指示灯等设备，如表 21所示。 表 21 加热反应炉的 I/O 分配 （ 4） PLC 接线图、系统流程图 排气阀 进料阀 氮气阀 泄放阀 加 加热接触器 报警灯 AC DC 24V 220V 图 23 PLC 接线图 图 23 是根据系统的 I/O 接线图所画出的 PLC 接线图，这样更加直观的看到 PLC 的接线方式。 输入设备 地址号 输出设备 地址号 启动按钮 SB1 0000 排气阀 Y1 1000 停止按钮 SB2 0001 进气阀 Y2 1001 低液位传感器 X1 0002 氮气阀 Y3 1002 温度传感器 X2 0003 泄 料阀 Y4 1003 上液位传感器 X3 0004 加热炉 电源 Y5 1004 压力传感器 X4 0005 报警灯 Y6 1005 继电器 1 1006 继电器 2 1007 0000 启动 1000 0001 停止 1001 0002 下液面 1002 0003 炉内温度 1003 0004 上液面 1004 0005 炉内压力 1005 CPM1A CPU40 第 7 页 共 40 页 图 24 为系统流程图，它是根据系统的设计要求所画出的流程图，使设计目标更加清晰。 启 动采 集 下 液 面 、 炉 内 温 度 、 炉 内 压 力 值是 否 小 于 给 定 值打 开 排 气 阀 和 进 料 阀检 测 上 液 面 是 否 上 升 到 上 限 值延 时 1 0 S ， 打 开 氮 气 阀检 测 炉 内 压 力 是 否 上 升 到 上 限 值关 闭 氮 气 阀接 通 加 热 炉 电 源检 测 炉 内 温 度 是 否 上 升 到 上 限 值切 断 加 热 炉 电 源延 时 1 0 S打 开 排 气 阀检 测 炉 内 压 力 是 否 下 降 到 下 限 值打 开 泄 放 阀检 测 下 液 面 是 否 下 降 到 下 限 值延 时 1 0 S ， 关 闭 泄 放阀 和 排 气 阀关 闭 排 气 阀 和 进料 阀报 警NYYYYYN 图 24 系统流程图 第 8 页 共 40 页 (5)PLC 的程序设计 梯形图如下： 根据加热反应炉对电气控制系统的要求，本设计控制系统包括手动在内的共 6 个输入信号：下液面检测信号 SK1，上液面检测信号 SK3，分别输入 PLC 接点,温度变送器 SK2接 PLC接点 ,压力变送器输入信号 SK4接 PLC输入接点； SB1,SB2 分别为启动按钮和停止按钮，接 PLC 输入接点 ,。 PLC 的 9个输出信号，其中 为气阀输出， 为进料阀输出， 为氮气阀输出， 为泄放阀输出 ， 为加热炉电源输出， 为报警灯输出， 为继电器 1,为继电器 2, 为报警器输出。 根据系统的电气逻辑及 I/O 资源分配，本系统采用高效率的步进梯形指令编程，软件梯形图如图所示，其中 TIM 类定时器为 定时器。 图 25 将启动信号传入中间继电器 20200 图 26 将闪烁的一秒信号传入中间继电器 20201 图 27 排气 图 28 进料 图 29 将上液面的输入信号传入继电器 1 图 210 定时 10S 图 211 供氮 第 9 页 共 40 页 图 212 将供氮信号传入继电器 2 图 213 打开加热炉电源 图 214 定时 10S 图 215 开启泄放阀 图 216 定时 10S 图 217 报警 图 218 报警信号及多个定时器信号来控制报警器 图 219 设置多个定时器 第 10 页 共 40 页 2 MCGS 组态软件的介绍 （ 1） 组态软件的功能及特点 MCGS 组态软件的功能和特点可归纳为： ，易于理解和使用。 ，便于方案设计。 3 实时性与并行处理。 ，便于用户分步组态，保证系统安全可靠运行。 “动画组态”功能，快速构造各种复杂生动的动态画面。 “运行策略”的概念。 复杂的工程作业，运行流程都是多分支的。 用传统的编程方法实现，既繁琐又容易出错。 系统由五大功能部件组成，主要功能部件以构成形式来构造。 不同的构造有着不同的功能，且各自独立。 三种基本类型的构件完成 MCGS 系统的三大部分的所有工作。 中数据的存储不再使用普通的文件，而是用数据库来管理一切。 组态时，系统生成的组态结果是一个数据库；运行时，数据对象、报警信息的存储也是一个数据库。 第三章 控制界面的创建 1 工程的建立 （ 1）建立工程步骤： MCGS 组态环境。 “文件”菜单，弹出下拉菜单，单击“新建工程”如图 31所示。 “文件”菜单，弹出下拉菜单，单击“工程另存为”，弹出文件保存窗口。 在文件名一栏输入工程名“加热反应炉控制系统”，单击“保存”按钮，工程建立完毕。 第 11 页 共 40 页 图 31文件下拉菜单 2 变量的定义 （ 1）变量的分配 变量定义前需要对系统进行分析，确定需要的变量，本系统至少需要 20 个变量，见表。 表 31 变量分配表 名字 类型 注释 SB1 开关型 启动反应炉 SB2 开关型 停止反应炉 SB3 开关型 复位反应炉 X1 开关型 下液面是否超值 X2 开关型 炉内温度是否超值 X3 开关型 上液面是否超值 X4 开关型 炉内压力是否超值 Y1 开关型 排气阀打开或关闭 Y2 开关型 进料阀打开或关闭 Y3 开关型 氮气阀打开或关闭 Y4 开关型 泄放阀打开或关闭 Y5 开关型 加热电源打开或关闭 水 数值型 动画参数炉内水的高度 温度 数值型 炉内温度值 压力 数值型 炉内压力值 数据组 组对象 数据对象组 ZHV1 开关型 定时器时间到 ZHV2 开关型 定时器启动 ZHV3 数值型 定时器当前值 报警灯 开关型 检查反应炉是否报警 第 12 页 共 40 页 （ 2）变量的定义步骤 MCGS 界面的“实时数据库”选项，进入实时数据库窗口页。 “新增对象”按钮，在数据对象列表中立刻出现了一个新数据对象，如图 32所示。 ，单击右侧“对象属性”按钮或直接双击该数据对象，弹出“ 数据对象属性”设置窗口。 “对象名称”改为 X1；“对象初”改为 0；对象类型改为开关型；“对象内容注释”栏填入：下液面是否超过值，如图 33所示。 “确定”按钮。 （ 2）到（ 5），定义其他 20 个变量。 “保存”按钮。 图 32 实时数据库 图 33 数据对像属性设置 第 13 页 共 40 页 3 控制界面的设计与制作 按照 MCGS 组态软件的要求，建立并编辑自动控制画面如图 21 示。 画面画 出了加。