论文总字数：17133字

摘 要

在中国，冷却水在工业循环水系统中积污结垢的问题日益突出，对生产经济造成极大损失。为减少损失、保证冷却循环水系统正常工作，我们运用监测换热器对水质进行监测。而三腔监测换热器分别采用碳钢、不锈钢和铜质试管，更加有效地对水质进行污垢热阻在线监测，使循环水系统平稳运行。

该课题中的触摸屏监控界面由国产的MCGSE嵌入版实现，上位机监控界面由MCGS通用版实现。选用S7-200PLC编写上位机的运行程序，通过PLC与上位机连接通讯，可实现远程操作界面，从而进行数据采集和实时监控，提高工作效率。

本课题根据三腔监测换热器上位机的要求，选用型号为CPU 224XP的PLC.保证监测过程实时安全有效，具有监测效率高、简单易操作的优势。

关键词：MCGS、MCGSE、PLC、三腔监测换热器、上位机

The Design and Realizing of the Upper Machine of Three-cavity Monitoring Heat Exchanger

Abstract

In China, the problem of corrosion fouling and scaling in the cooling water volume of the circulating water system is increasingly prominent. This kind of problem has caused great loss to our country’s economy. In order to reduce the loss and guarantee its normal work, we use the monitoring heat exchanger to watch the quality of water. Three-cavity monitoring heat exchanger has carbon steel, stainless steel and copper tubes respectively, and they are more effectively in the online monitoring to the corrosion fouling, so the water system can work smoothly.

PC monitor’s touching screens are implemented by the MCGSE (monitor and control generated system for embedded), and the upper machine’s monitoring screens are implemented by the MCGS (Monitor and Control Generated System). We choose S7-200 PLC programming, through the PLC and the upper machine’s connection communication, so that the data acquisition and real-time monitoring can be achieved.

According to the requirement of the upper machine of three-cavity monitoring heat exchanger, we choose the model of CPU 224 XP for PLC, to realize the long-distance-monitoring and ensure the real-time monitoring process is safe and effective. It has the advantages of high-efficient monitoring and simple, easy to operate, and high effectively.

Key words: MCGS;MCGSE; PLC; three cavity monitoring heat exchanger; the upper machine;

目 录

摘 要 II

目 录 IV

第一章 绪 论 1

1.1引言 1

1.2 PLC技术发展与其运用 1

1.3 MCGS技术发展与其运用 2

1.4三腔监测换热器的背景及意义 2

第二章 电气原理图的设计与绘制 3

2.1工艺流程图 3

2.2平面布局图 4

2.3现场气路、管路和监测换热器装置接线图 5

第三章 PLC程序设计与编写 9

3.1 PLC系统流程图 9

3.2污垢热阻计算 10

3.3 PLC编程 11

3.3.1程序块主程序 11

3.3.2求污垢热阻程序 19

第四章 MCGSE触摸屏监控界面设计 21

4.1 MCGSE控制策略设计 21

4.2 MCGSE工程项目设计 22

4.2.1设计流程 22

4.2.2操作步骤 23

4.3 主要界面设计 27

4.3.1测量数据界面 27

4.3.2 PID流量控制界面 28

4.3.3测量数据实时曲线走势图界面 28

第五章 MCGS上位机监控界面设计 30

5.1 MCGS基本界面设计 30

5.2 设备管理设置 31

5.2.1通用串口父设备 31

5.2.2建立通道 32

第六章 PLC和MCGS上位机的连接通讯 34

6.1 PLC调试 34

6.2 MCGSE设置 35

6.3 MCGS设置 36

6.4 通讯监测实现 37

第七章 总结与展望 40

7.1总结 40

7.2展望 40

参考文献 41

致谢 42

第一章 绪 论

1.1引言

随着我国人口数目的增加，国家的工业农业迅速发展，对水资源的需求也与日俱增。^[1]但是农业生产中滥用农药，工业生产中许多小型企业环保意识不够、资金不足，因此随意排放污染物，对环境造成了极大破坏，从而导致淡水资源稀缺。这对我们经济的可持续发展有很大影响，工业生产和效率不高，并且降低国家和人民的生活质量。

许多重工企业，例如钢铁、化工、石油、材料加工等，会采用循环冷却水系统作为工业用水系统，以此缓解水资源紧缺。^[2]冷却水在工业系统中是非常重要的一环，用来给生产装置降温，从而保证正常生产，工业设备平稳运行。冷却水的循环使用，减少了水污染和环境污染现象，降低了一定的经济成本，同时增加了设备的使用寿命。但是由于循环水水质难以保证，容易在管中循环流动时产生污垢热阻，并对管道有一定的腐蚀性，因此对设备的损耗巨大，所以需要找到有效解决换热器的污垢问题的方式。

一般情况下，换热设备的循环冷却水因为杂质含量高，在流动过程中非常容易生成污垢热阻，根据国内外数据显示，由于换热器中污垢热阻造成的损失，在各国的生产成本中都占取了较大的比重。所以在工业生产中，需利用监测换热器对污垢热阻、蒸汽温度进行实时监控，并安全有效地发现、解决问题，避免更大经济损失，以保证工业生产能够保证效率、稳定运行。^[3]不过，由于国内的监测换热器种类相对较少，加热方式相对单一，所以需要更加有效的监测换热器来满足工业生产的运行。

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