【正文】 CGS能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。MCGS軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。組態(tài)環(huán)境是生成應用系統(tǒng)的工作環(huán)境，用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作。運行環(huán)境是用戶應用系統(tǒng)的運行環(huán)境，進行各種處理，完成組態(tài)設計的目標和功能。也就是，在組態(tài)環(huán)境中你可以根據(jù)你最終要達到的控制要求去設計，運行環(huán)境運行你設計好的組態(tài)工程。MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構成。（1）主控窗口:是工程的主要窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，負責調(diào)度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。（2）設備窗口:是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數(shù)據(jù)變量。也就是，要在設備窗口中選擇所有連接的控制器(如PLC，變頻器，儀表等)的型號，并設定需要從設備中讀取的變量(如PLC中的寄存器D0)。（3）用戶窗口:本窗口主要用于設置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。也就是，設置所要顯示的控制界面。（4）實時數(shù)據(jù)庫:是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。也就是，要在實時數(shù)據(jù)庫里定義一些變量與所要控制的設備中的變量一一對應，以備建立的各個用戶窗口調(diào)用。（5）運行策略:本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序(腳本程序)，選用各種功能構件。比如，當做的監(jiān)控界面有一段說明文字是根據(jù)PLC的兩個輸入點閉合的情況分別顯示不同的內(nèi)容，這就要在運行策略窗口做一個if....then判斷。 MCGS軟件的分類：包括嵌入版組態(tài)軟件、通用版組態(tài)軟件、網(wǎng)絡版組態(tài)軟件。本設計中選用的是通用版組態(tài)軟件，通用版屬于監(jiān)控系統(tǒng)中層的組態(tài)軟件，主要完成通用工作站的數(shù)據(jù)采集和加工、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出等日常性監(jiān)控事務，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能方便的代替大量的現(xiàn)場工作人員的勞動和完成對現(xiàn)場的自動監(jiān)控和報警處理，隨時或定時的打印各種報表。 步進式加熱爐控制系統(tǒng)的監(jiān)控顯示畫面（組態(tài)圖見附錄B)、報警畫面包括預熱段、加熱段、均熱段三段溫度的上下線報警和壓力上下線報警及報警描述。 溫度報警及數(shù)據(jù)顯示畫面 爐壓報警及數(shù)據(jù)顯示畫面 實時趨勢畫面對加熱爐的各段爐溫以及爐膛壓力進行實時監(jiān)視。 溫度和爐膛壓力實時趨勢畫面 歷史趨勢畫面加熱爐各段爐溫及爐膛壓力是在運行的當前時刻存盤，對溫度和壓力的變化保持記憶, 隨時可任選顯示開始運行后任一時間段的溫度和壓力的變化趨勢曲線。 溫度和爐膛壓力歷史趨勢畫面 工藝流程監(jiān)控畫面包括爐內(nèi)加熱爐的工藝流程、燃料總管和空氣總管的調(diào)節(jié)、爐膛三段溫度調(diào)節(jié)及顯示畫面、爐膛壓力調(diào)節(jié)及顯示畫面、溫度和壓力報警和數(shù)據(jù)顯示及實時曲線與歷史曲線顯示畫面等。 加熱爐生產(chǎn)過程監(jiān)視畫面 系統(tǒng)流程圖 主程序流程圖 步進式加熱爐控制主程序流程圖 燃料與空氣比值控制系統(tǒng) 燃料與空氣比值控制子程序流程圖在步進式加熱爐的生產(chǎn)工藝中,加熱爐的空燃比值燃燒控制是一個相當重要的部分,既要保證加熱爐的各段溫度達到一定數(shù)值,以滿足加熱鋼坯的需要,又要考慮燃料的經(jīng)濟成本。所以空燃比值燃燒控制中采用雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng),使燃燒更加完善,燃燒質量大幅度提高,大大降低了軋鋼的生產(chǎn)成本,減少了廢氣污染,為生產(chǎn)高效奠定了可靠的基礎。 溫度控制系統(tǒng) 溫度控制系統(tǒng)子程序流程圖溫度控制是自動控制經(jīng)常討論的課題之一，它代表了一類自動控制的方法。而且溫度控制在我國電子、冶金、機械等工業(yè)領域應用非常廣泛，可以說在生產(chǎn)生活中無處不在，例如加熱爐、電冰箱等等。由于其具有工況復雜、參數(shù)多變、運行慣性大、控制滯后等特點，所以溫度控制帶來的時滯效應難題始終困擾著實際應用，使得它對控制調(diào)節(jié)器要求極高。目前，仍有相當部分工業(yè)、企業(yè)在步進式加熱爐加熱鋼坯過程中存在著控制精度不高，爐內(nèi)各段溫度均勻性差等問題，達不到工藝要求，造成裝備運行成本費用高，產(chǎn)品品質低下，嚴重影響企業(yè)經(jīng)濟效益，急需進行技術改造。隨著科學技術的高速發(fā)展，溫度控制技術得到了很大的進步，其應用的領域也不斷的擴大。步進式加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設計是個傳統(tǒng)的課題，溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)、科研活動中是個很重要的環(huán)節(jié)，能否將溫度控制在所需要的范圍內(nèi)關系到整個步進式加熱爐系統(tǒng)的成敗。由于控制對象不同，所控制的精度有所不同，為了達到所需要的精度，所以在本設計采用基于西門子的可編程控制器與集散控制系統(tǒng)來控制爐膛內(nèi)的各段溫度。其中步進式加熱爐為三段式加熱爐，預熱段溫度為750℃～1100℃，加熱段的溫度為1250℃～1300℃，均熱段的溫度為1150℃～1250℃。各加熱段內(nèi)置熱電偶用于檢測溫度,各段溫度控制器采用可編程控制器，熱電偶檢測的溫度與設定值比較，經(jīng)PLC計算后輸出4～20mA控制信號給執(zhí)行器調(diào)節(jié)爐溫。PLC再將采集到的溫度數(shù)據(jù)送到組態(tài)系統(tǒng)中，對加熱爐內(nèi)的三段溫度進行顯示及報警輸出。 爐膛壓力控制系統(tǒng) 爐膛壓力控制系統(tǒng)子程序流程圖為防止冷風倒灌和火焰從爐內(nèi)噴出，加熱爐內(nèi)應保持微正壓。調(diào)節(jié)器根據(jù)安裝在均熱段側壁上的變送器測量的壓力變化去控制煙道百葉窗的開度，以保證爐內(nèi)維持微正壓。爐壓控制器設自動(A)和手動(M)兩種模式。自動方式時：在CRT上由人工給定爐壓調(diào)節(jié)回路的設定值控制爐壓；手動方式時：在CRT上由人工對爐壓調(diào)節(jié)器的輸出值手動控制。當爐壓變送器處于故障狀態(tài)時，爐壓控制器被強制為手動狀態(tài)，煙道百葉窗維持原來的開度。爐膛壓力要保持在一定范圍內(nèi),過高會使爐門噴火損傷爐體及設備,過低則影響燃燒質量和效果 附錄A 源程序 附錄B 組態(tài)圖八、設計總結在本次課程設計中通過查閱大量的資料，使我的知識得以擴充，加深了對本專業(yè)的認識，這次課程設計通過老師的指導，同學的討論，以及自己的努力，我圓滿的完成了任務，達到了設計的目的。我學會了過程控制設計的基本方法，對系統(tǒng)的整體分析。真正感受到所學知識與實際的應用。通過這次設計使我明白到有些東西看上去非常簡單，當自己置身其中去做時，并不容易了。在課程設計的這段時間里，我也發(fā)現(xiàn)了自己所應該改進或是較為缺乏的部分，其一是分析問題的能力：可能是自己學習的不夠扎實，實習中碰到了不少釘子，遇到問題時頭腦很茫然；二是解決問題的成熟度：這也許是個性使然，再加上缺少經(jīng)驗的累積和歷練，所以在處理設計中的問題時，容易慌慌張張。這次設計也讓我再次體會到書本上學習到的專業(yè)知識和實際應用起來是兩個完全不同的概念，所以在現(xiàn)階段的學習中，我們主要是應該去學習專業(yè)理論知識，學習掌握分析問題和解決問題的能力。在以后的工作中，把理論和實際相結合，努力實現(xiàn)大學所學習的理論知識。對于我以后學習、找工作也真是受益菲淺。我感性回到理性的重新認識，進一步對社會的認知，對于以后工作所應把握的方向也有所啟發(fā)！40