大棚溫度自動控制系統(tǒng)項目設計方案

1、<p>　　大棚溫度自動控制系統(tǒng)項目設計方案</p><p><b>　　1.1 課題概述</b></p><p>　　1.1.1 課題簡介</p><p>　　溫室又稱暖房，是用來栽培植物的設施。溫室的作用是用來改變植物的生長環(huán)境 ,避免外界四季變化和惡劣氣候對作物生長的不利影響，為植物生長創(chuàng)造適宜的條件。</p>&

2、lt;p>　　溫室環(huán)境指的是作物在地面上的生長空間 ,它是由光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度等因素構成的。溫室控制主要是通過控制溫室內的溫度、濕度、通風與光照，使得它可以在冬季或其他不適宜植物露地生長的季節(jié)栽培植物，從而達到對農作物調節(jié)產期、促進生長發(fā)育、防治病蟲害及提高產量的目的?，F(xiàn)代化溫室中具有控制溫濕度、光照等條件的設備，并采用電腦進行自動控制，以此創(chuàng)造植物生長所需的最佳環(huán)境條件。</p><p>　　

3、1.1.2 研究目的及意義</p><p>　　我國的設施園藝絕大部分用于蔬菜生產。80年代以來，溫室、大棚蔬菜的種植面積連年增加。目前的栽培設施中，有國家標準的裝配式鋼管塑料大棚和玻璃溫室僅占設施栽培面積的少部分，大多數(shù)的農村仍然采用自行建造的簡單低廉的竹木大小棚，只能起到一定的保溫作用，根本談不上對溫光水氣養(yǎng)分等環(huán)境條件的調控，抗自然環(huán)境的能力極差。即使那些數(shù)量不多的裝配式塑料大棚和玻璃溫室也缺乏配套的調控設

4、備和儀器，僅僅依靠經驗和單因子定性調控，所以，我國設施栽培的智能化程度非常低。除此之外，我國設施農業(yè)目前還存在著諸如土地利用率低、盲目引進溫室、設施結構不合理、能源浪費嚴重、運營管理費用高、管理技術水平低、勞動生產率低及單位面積產量低等諸多問題。</p><p>　　中國農業(yè)想要發(fā)展，就必須走現(xiàn)代化農業(yè)這條道路。隨著國民經濟的迅速發(fā)展，農業(yè)的研究和應用技術越來越受到重視，特別是溫室大棚已經成為高效農業(yè)的一個重要組

5、成部分。現(xiàn)代化農業(yè)生產中的重要一環(huán)就是對農業(yè)生產環(huán)境的一些重要參數(shù)進行檢測和控制。在實際的農業(yè)種植中，溫室環(huán)境與生物的生長、發(fā)育、能量交換等有著密切的關系。作為實現(xiàn)溫室生產管理自動化、科學化的基本保證，環(huán)境測控可通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，并結合作物生長發(fā)育規(guī)律，從而控制環(huán)境條件，使作物達到優(yōu)質、高產、高效的栽培目的。實際上生產生活中，以蔬菜大棚為代表的現(xiàn)代農業(yè)設施在現(xiàn)代化農業(yè)生產中發(fā)揮著巨大的作用。</p><p>

6、　　目前，雖然國外的溫室設施己經發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標準，但是價格非常昂貴，缺乏與我國氣候特點相適應的測控軟件。而當今國內大多數(shù)對大棚溫度、濕度、二氧化碳含量的檢測與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測控精度低、勞動強度大及由于測控不及時等弊端，容易造成不可彌補的損失，結果不但大大增加了成本，浪費了人力資源，而且很難達到預期的效果。因此，為了實現(xiàn)高效農業(yè)生產的科學化并提高農業(yè)研究的準確性，推動我國農業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)

7、展農業(yè)設施與相應的農業(yè)工程，科學合理地調節(jié)大棚內溫度、濕度以及二氧化碳的含量，使大棚內形成有利于蔬菜、水果生長的環(huán)境。</p><p>　　現(xiàn)階段隨著蔬菜大棚的迅速增多，人們對其性能要求也越來越高，特別是為了提高生產效率，對大棚的自動化程度要求也越來越高。隨著社會的進步和科學的發(fā)展，我國設施農業(yè)將向著地域化、節(jié)能化、專業(yè)化發(fā)展，向著高科技、自動化、機械化、規(guī)?；a業(yè)化的工廠型農業(yè)發(fā)展，為社會提供更加豐富的無污染

8、、安全、優(yōu)質的綠色健康食品。所以，進行溫室大棚溫度PLC 控制系統(tǒng)的研究設計具有重要的現(xiàn)實意義。本課題通過對PLC可編程控制器、組態(tài)軟件、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的學習與研究，完成了利用西門子PLC與PC機構組成溫室大棚溫度監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　1.2 國內外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 國內研究現(xiàn)狀</p><p>　　我國現(xiàn)代溫室技術起步較晚，

9、80年代以來，政府大力發(fā)展以塑料大棚、節(jié)能日光溫室為主的設施農業(yè)，促進了農村經濟的發(fā)展和緩和了蔬菜季節(jié)性短缺矛盾。其中能充分利用太陽光熱資源、節(jié)約燃煤、減少環(huán)境污染的日光溫室為我國所特有。1997年我國日光溫室面積已超過近16.7萬公頃。由農業(yè)部聯(lián)合有關部門試驗推廣的新一代節(jié)能型日光溫室,每年每畝可節(jié)約燃煤約20噸。隨后，以單層薄膜或雙層沖氣薄膜、PC板、玻璃為覆蓋材料的大型現(xiàn)代化連棟溫室，以其土地利用率高、環(huán)境控制自動化程度高和便于機

10、械化操作等優(yōu)點，自1995年以來，便呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展之勢，目前全國共有大型溫室面積200 公頃，其中自日本、荷蘭、以色列、美國等國家引進的溫室面積達140公頃。最初，我國的現(xiàn)代溫室技術主要從國外引進，然而近幾年從國外引進的溫室大部分經營虧損，目前已處于停產狀態(tài)或僅僅利用其玻璃的外殼。隨著溫室面積的不斷增加，溫室建造的國產化問題越來越引起人們的重視。目前，現(xiàn)代化大型溫室的骨架和覆蓋材料國產化已經基本不成問題，但其內部的配套設施和計算機管理

11、系統(tǒng)等現(xiàn)代化管理方法與先進國家相比還有較大的差距，是今后要著力解決的問題。在溫室環(huán)境自動監(jiān)控中</p><p>　　近年來我國的溫室控制取得了長足的進步，首先在溫室群控制方面，進行了初步的探索和理論研究，其次在溫室控制中引入了人工智能和先進的控制算法，如專家系統(tǒng)、遺傳算法、模糊控制等理論和控制策略。當前溫室控制系統(tǒng)研究熱點己由簡單的DDC(直接數(shù)字控制)發(fā)展到分布式控制系統(tǒng)，如DCS(分布式控制)、FCS(柔性控

12、制)等網絡化的控制系統(tǒng)。目前，在相關行業(yè)己經有網絡化測量和控制方面的研究，實現(xiàn)網絡化、分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)取代傳統(tǒng)孤立的、信息閉塞的系統(tǒng)，甚至跨越以太網或Internet進行數(shù)據(jù)采集，實施遠程控制。雖然國內溫室規(guī)模有限，還沒有形成規(guī)模經濟，另外構建的費用也較高，但從長遠來看，溫室監(jiān)控系統(tǒng)分布式和網絡化將是一種必然的趨勢。</p><p>　　現(xiàn)代溫室中常見的能自動控制的調控機構有：頂部通風窗、側面通風窗、外遮陽簾幕

13、、內遮陽簾幕、軸流通風機、降溫濕簾、人工補光燈、二氧化碳施肥器、加熱設備、噴霧系統(tǒng)及熏蒸設備?？刂破骶C合調節(jié)各個機構，使系統(tǒng)在運行中節(jié)約能源的同時保證室內氣候滿足植物生長需求。使用的控制器可以有很多選擇，如單片機、工控機、PLC、通用PC機等。</p><p>　　1.2.2 國外研究現(xiàn)狀</p><p>　　西方發(fā)達國家在現(xiàn)代溫室測控技術上起步比較早。1949年，借助于工程技術的發(fā)展，美

14、國建成了第一個植物人工氣候室，開展了植物對自然環(huán)境的適應性和抗御能力的基礎及應用研究。20世紀60年代，生產型的高級溫室開始應用于農業(yè)生產，奧地利首先建成了番茄生產工廠，70年代后荷蘭、日本、美國、英國、以色列等國家的溫室園藝迅猛發(fā)展，溫室設施廣泛應用于園藝作物生產、畜牧業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)。隨著計算機技術的進步和智能控制理論的發(fā)展，近百年來，溫室大棚作為設施農業(yè)的重要組成部分，其自動控制和管理技術不斷得以提高，在世界各地都得到了長足的發(fā)展。

15、特別是二十世紀70年代電子技術的迅猛發(fā)展和微型計算機的出現(xiàn)，更使溫室大棚環(huán)境控制技術產生了革命性的變化。80年代，隨著微型計算機日新月異的進步和價格大幅度下降，以及對溫室控制要求的提高，以微機為核心的溫室綜合環(huán)境控制系統(tǒng)，在歐美得到了長足的發(fā)展，并邁入了網絡化、智能化階段。</p><p>　　目前，國外現(xiàn)代化溫室的內部設施己經發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標準。溫室內的各環(huán)境因子大多由計算機集中控制，檢測

16、傳感器也較為齊全，如溫室內外的溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度、營養(yǎng)液濃度等，由傳感器的檢測基本上可以實現(xiàn)對各個執(zhí)行機構的自動控制，如無級調節(jié)的天窗通風系統(tǒng)，濕簾與風扇配套的降溫系統(tǒng)，由熱水鍋爐或熱風機組成的加溫系統(tǒng)，可定時噴灌或滴灌的灌溉系統(tǒng)，二氧化碳施肥系統(tǒng)，以及適用于溫室作業(yè)的農業(yè)機械等。計算機對這些系統(tǒng)的控制己經不是簡單的、獨立的、靜態(tài)的直接數(shù)字控制，而是基于環(huán)境模型上的監(jiān)督控制，以及基于專家系統(tǒng)上的人工智能控制，一些國家在實現(xiàn)

17、自動化的基礎上正在向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。</p><p><b>　　1.3 研究內容</b></p><p>　　可編程控制器(PLC)是集計算機技術、自動控制技術和通信技術為一體的新型自動控制裝置。其性能優(yōu)越，已被廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域，并已成為工業(yè)自動化的三大支柱(PLC、工業(yè)機器人、CAD/CAM)之一。PLC的應用已成為一個世界潮流，在不久

18、的將來PLC技術在我國將得到更全面的推廣和應用。</p><p>　　本論文研究的是PLC技術在溫室控制系統(tǒng)上的應用。從整體上分析和研究了控制系統(tǒng)的電路設計、硬件設計、軟件設計，控制對象數(shù)學模型的建立、控制算法的選擇和參數(shù)的整定，人機界面的設計等。</p><p>　　本次研究內容為溫室大棚溫度PLC控制系統(tǒng)設計。溫室大棚的作用是改變植物的生長因子，從而避免四季的氣候變化和惡劣氣候對植物生

19、長的不良影響，為植物提供一個良好的生長環(huán)境。在植物的生長過程中，溫室中的溫度，光照，濕度，CO2濃度，土壤酸堿度等環(huán)境參數(shù)對植物的生長起著重要作用。本次研究采用可編程控制器PLC作為控制核心。通過傳感器檢測溫室中的環(huán)境參數(shù)，經變送轉換為標準電流信號（4～20mA）后送入S7-200的模擬量輸入模塊EM235，PLC通過分析處理，輸出開關量，通過驅動電路控制通風扇、遮陽簾、風機等多種執(zhí)行機構。</p><p>&l

20、t;b>　　第二章 PLC概述</b></p><p><b>　　2.1 PLC簡介</b></p><p>　　2.1.1 PLC的產生和應用</p><p>　　1969年美國數(shù)字設備公司成功研制世界第一臺可編程序控制器PDP-14，并在GM公司的汽車自動裝配線上首次使用并獲得成功。1971年日本從美國引進這項技術，很快

21、研制出第一臺可編程序控制器DSC-18。1973年西歐國家也研制出他們的第一臺可編程控制器。我國從1974年開始研制，1977年開始工業(yè)推廣應用。進入20世紀70年代，隨著電子技術的發(fā)展，尤其是PLC采用通訊微處理器之后，這種控制器功能得到更進一步增強。進入20世紀80年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術的迅猛發(fā)展，以16位和少數(shù)32位微處理器構成的微機化PLC，使PLC的功能更加強大—工作速度快，體積減小，可靠性提高，成本下

22、降，編程和故障檢測更為靈活，方便。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。</p><p>　　2.1.2 PLC的組成和工作原理</p><p><b>　　一、PLC的組成</b></p><p>　　PLC從組成形式上一般分為整體式和模塊式兩種，但在邏輯結構上

23、基本上相同。整體式PLC一般由CPU板、I/O板、顯示面板、內存和電源等組成。模塊式PLC一般由CPU模塊、I/O模塊、內存模塊、電源模塊、底板或機架等組成。無論哪種結構類型的PLC，都屬于總線式的開放結構，其I/O能力可根據(jù)用戶需要進行擴展與組合。 </p><p><b>　　1、CPU</b></p><p>　　CPU是PLC的核心，主要由運算器、控制器、寄

24、存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線及控制總線構成，此外CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。CPU主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元,在很大程度上決定了PLC的整體性能。CPU速度和內存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決

25、定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 </p><p><b>　　I/O模塊</b></p><p>　　輸入模塊和輸出模塊通常稱為I/O模塊或I/O單元。PLC的對外功能主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系來實現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是PLC與現(xiàn)場I/O裝置或設備之間的連接部件，起著PLC與外部設備之間傳遞信息的作用。I/O模塊集成

26、了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（Digital Input，DI），開關量輸出（Digital Output，DO），模擬量輸入（Analog Input，AI），模擬量輸出（Analog Output，AO）等模塊。</p><p>　　開關量模塊按電壓水平分有220VAC、110VA

27、C、24VDC等規(guī)格；按隔離方式分有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出等類型。模擬量模塊按信號類型分有電流型（4-20mA、0-20mA）、電壓型（0-10V、0-5V、-10-10V）等規(guī)格；按精度分有12位，14位，16位等規(guī)格。</p><p><b>　　存儲器</b></p><p>　　存儲器是具有記憶功能的半導體電路，分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)

28、程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序、監(jiān)控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器、ROM組成。廠家使用的，內容不可更改，斷電不消失。用戶存儲器：分為用戶程序存儲區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。由隨機存取存儲器（RAM）組成。用戶使用的。斷電內容消失。常用高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為3～5年。</p><p><b>　　編程器</b></p><p>

29、;　　編程器的作用是用來供用戶進行程序的輸入、編輯、調試和監(jiān)視的。編程器一般分為簡易型和智能型兩類。簡易型只能聯(lián)機編程，且往往需要將梯形圖轉化為機器語言助記符后才能送入。而智能型編程器（又稱圖形編程器），不但可以連機編程，而且還可以脫機編程。操作方便且功能強大。</p><p><b>　　4、電源</b></p><p>　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提

30、供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。</p><p>　　圖2-1 PLC基本結構圖</p><p>　　二、可編程控制器的工作原理</p><p>　　PLC的工作方式是循環(huán)掃描的方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。 CPU 從第一條指令開始，

31、按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。 PLC 就是這樣周而復始地重復上述循環(huán)掃描的。</p><p>　　PLC工作的全過程可用圖2-2所示的運行框圖來表示。</p><p>　　圖 2-2 可編程控制器運行框圖</p><p>　　2.1.3 PLC的分類及特點</p><p>　　PLC分類方法有

32、多種，按規(guī)模（即I/O點數(shù)）可分為大、中、小型，按結構可分為整體式和組合式。在實際應用中通常都按I/O點數(shù)來分類。I/O點數(shù)表明PLC的I/O端子數(shù)。一般來說，點數(shù)多的PLC功能較強。</p><p><b>　　一、小型PLC</b></p><p>　　小型PLC 的I/O 點數(shù)一般在256 點以下，其特點是體積小、結構緊湊，整個硬件融為一體，除了開關量I/O以外

33、，還可以連接模擬量I/O 以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術、運算數(shù)據(jù)處理和傳送通訊聯(lián)網以及各種應用指令。</p><p><b>　　二、中型PLC</b></p><p>　　中型PLC 采用模塊化結構，其I/O 點數(shù)一般在256～1024 點之間，I/O 的處理方式除了采用一般PLC 通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式即在掃

34、描用戶程序的過程中直接讀輸入刷新輸出，它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網功能更強，指令系統(tǒng)更豐富，內存容量更大，掃描速度更快。</p><p><b>　　三、大型PLC</b></p><p>　　一般I/O 點數(shù)在1024 點以上的稱為大型PLC，大型PLC 的軟硬件功能極強，具有極強的自診斷功能、通訊聯(lián)網功能強，有各種通訊聯(lián)網的模塊可以構成三級通訊網實現(xiàn)工廠生產

35、管理自動化。</p><p>　　2.2 PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則及步驟</p><p>　　理解PLC的基本工作原理和指令系統(tǒng)后，就可以把PLC應用到實際的工程項目中。無論是用PLC組成集散控制系統(tǒng)，還是獨立控制系統(tǒng)，PLC控制部分的設計都可以參考如下所述的基本原則及步驟。</p><p>　　2.2.1 PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則</p>&

36、lt;p>　　任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象(生產設備或生產過程)的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。而在實際設計過程中，設計原則往往會涉及很多方面，其中最基本的設計原則可以歸納為4點。</p><p>　　一、最大限度地滿足控制要求 </p><p>　　充分發(fā)揮PLC功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計中最重要的一條原則。設計人員要深入現(xiàn)場進行調查研究，收

37、集資料。同時要注意和現(xiàn)場工程管理和技術人員及操作人員緊密配合，共同解決重點問題和疑難問題。</p><p>　　二、保證系統(tǒng)的安全可靠 </p><p>　　保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。</p><p>　　三、力求簡單、經濟、使用與維修方便 </p><p>　　在滿足控制要求的前提下，一方

38、面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。不宜盲目追求自動化和高指標。</p><p>　　四、適應發(fā)展的需要 </p><p>　　適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要，在選擇PLC的型號、I／O點數(shù)和存儲器容量等內容時，應留有適當?shù)挠嗔?，以利于系統(tǒng)的調整和擴充。</p><p>　　2.2.2 PLC控制系統(tǒng)設計的步驟</p&

39、gt;<p>　　設計PLC應用系統(tǒng)時，首先是進行PLC應用系統(tǒng)的功能設計，即根據(jù)被控對象的功能和工藝要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和因此必備的條件。然后是進行PLC應用系統(tǒng)的功能分析，即通過分析系統(tǒng)功能，提出PLC控制系統(tǒng)的結構形式，控制信號的種類、數(shù)量，系統(tǒng)的規(guī)模、布局。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結果，具體確定PLC的機型和系統(tǒng)的具體配置。PLC控制系統(tǒng)設計可以按以下步驟進行：</p><p>　　一、分

40、析被控對象并提出控制要求、制定控制方案 </p><p>　　詳細分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，提出被控對象對PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設計任務書。</p><p>　　二、確定I／O設備 </p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設備（如：按紐、位置開關、轉換開關及各種傳感器等）和輸出設

41、備（如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執(zhí)行器等），從而確定與PLC有關的輸入/輸出設備，以確定PLC的I/O點數(shù)。</p><p><b>　　三、選擇PLC </b></p><p>　　PLC選擇包括對PLC的機型、容量、I/O模塊、電源等的選擇。</p><p>　　四、分配I/O點并設計PLC外圍硬件線路 </p>&l

42、t;p>　　1、分配I/O點：畫出PLC的I/O點與輸入/輸出設備的連接圖或對應關系表。</p><p>　　2、PLC外圍硬件線路：畫出系統(tǒng)其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進入PLC的控制電路等。</p><p>　　由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經確定。</p><p><b>

43、　　五、程序設計</b></p><p>　　1、程序設計：（1）控制程序；（2）初始化程序；（3）檢測、故障診斷和顯示等程序；（4）保護和連鎖程序。</p><p>　　2、模擬調試：根據(jù)產生現(xiàn)場信號的方式不同，模擬調試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。</p><p><b>　　六、硬件實施</b></p>&l

44、t;p>　　1、設計控制柜和操作臺等部分的電器布置圖及安裝接線圖；</p><p>　　2、設計系統(tǒng)各部分之間的電氣互連圖；</p><p>　　3、根據(jù)施工圖紙進行現(xiàn)場接線，并進行詳細檢查。 </p><p><b>　　七、聯(lián)機調試</b></p><p>　　聯(lián)機調試是將通過模擬調試的程序進一步進行在線統(tǒng)調。

45、聯(lián)機調試過程應循序漸進，從PLC只連接輸入設備、再連接輸出設備、再接上實際負載等逐步進行調試。如不符合要求，則對硬件和程序作調整。通常只需修改部份程序即可。全部調試完畢后，交付試運行。經過一段時間運行，如果工作正常、程序不需要修改，應將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。</p><p>　　八、整理和編寫技術文件</p><p>　　技術文件包括設計說明書、硬件原理圖、安裝接線圖、電氣

46、元件明細表、PLC程序以及使用說明書等。</p><p>　　圖2-3 PLC控制系統(tǒng)設計步驟</p><p>　　第三章 控制系統(tǒng)的總體設計方案</p><p>　　3.1 系統(tǒng)的設計任務</p><p>　　溫室大棚的作用是調節(jié)植物生長的環(huán)境因素，從而避免四季的氣候變化和惡劣氣候對植物生長的不良影響，為植物提供一個良好的生長環(huán)境，促進植物

47、的生長發(fā)育，防止病蟲害，以達到增加產量的目的。溫室中的溫度、光照、濕度、CO2濃度、土壤酸堿度等因素對植物的生長起著重要作用。本設計的主要控制對象為溫室中的溫度、光照和二氧化碳濃度，應用溫度傳感器、光照度傳感器和二氧化碳濃度傳感器對各環(huán)境因子進行檢測。溫度的調節(jié)主要通過通風窗、加熱器的動作來進行解決，光照度主要通過發(fā)光體和遮陽簾來調節(jié)，CO2濃度主要通過CO2添加器進行補償。</p><p>　　本溫室控制系統(tǒng)就

48、是依據(jù)室內外裝設的溫度傳感器、光照傳感器、CO2傳感器等采集或觀測的溫室內的溫度、光照強度、CO2濃度等環(huán)境參數(shù)信息，通過控制設備對溫室通風窗、加熱器、發(fā)光體、遮陽簾、CO2添加器等執(zhí)行機構的控制，對溫室環(huán)境環(huán)境因素進行調節(jié)控制以達到栽培作物生長發(fā)育的需要，為作物生長發(fā)育提供最適宜的生態(tài)環(huán)境，以大幅度提高作物的產量和品質。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)的控制方案</p><p>　　在

49、溫室大棚中，上述控制任務的實現(xiàn)需要有一套完善的硬、軟件溫室系統(tǒng)進行控制。該溫室大棚控制系統(tǒng)以PLC為控制中心，采用傳感器對溫室溫度、光照、二氧化碳濃度等環(huán)境因素進行測量，并將結果送到PLC中。由PLC對結果進行處理，然后調控各設備對環(huán)境因子進行補嘗。</p><p>　　考慮到實際生產生活中的安全性與可靠性，本控制系統(tǒng)設有手動、自動兩種工作模式，自動方式是指周期性地進行PLC控制的方式；而手動方式則是指在出現(xiàn)應急

50、情況等一些突發(fā)事件時，通過手動操作控制執(zhí)行器件的工作。自動工作中，如果被檢測量溫度高于設定值，PLC就會發(fā)出相應的指令控制開啟通風窗和冷風機；如果測量值與設定值相等，則關閉通風窗和冷風機；如果測量值低于設定值，則打開加熱器和熱風機對溫室進行加溫。當溫室的光照低于設定值時，系統(tǒng)打開遮陽簾或開啟發(fā)光體；當溫室的光照高于設定值時，系統(tǒng)關閉遮陽簾或發(fā)光體。當溫室的二氧化碳濃度低于設定值，系統(tǒng)開啟二氧化碳添加器。通過溫度，光照和二氧化碳濃度的設定

51、與調節(jié)達到適應不同植物生長的需求，從而廣泛應用到實際中。本設計的特點是成本低廉，節(jié)約資源，提高產量，實現(xiàn)經濟價值最大化。該溫室控制系統(tǒng)的總體框圖如下所示。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　3.3 系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　該溫室大棚控制系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、執(zhí)行部件等幾個部分組成。該溫室控制系統(tǒng)以PLC為控制中心，通

52、過溫度傳感器、光照傳感器、二氧化碳濃度傳感器采集溫室中環(huán)境因子的有關參數(shù)，經變送轉換為標準電流信號（4~20mA）后經由S7-200的模擬量輸入模塊EM235送入PLC控制器，PLC再通過PID控制算法將采集的參數(shù)與已設定的值進行分析處理，輸出開關量，對執(zhí)行機構進行控制。在此系統(tǒng)中還可以通過串口的形式與PC機相連，從而實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的管理與存儲，為以后植物生長的研究帶來寶貴資料。</p><p>　　第四章 控制系

53、統(tǒng)的硬件設計</p><p>　　在掌握了PLC的硬件構成、工作原理、指令系統(tǒng)以及編程環(huán)境后，就可以以PLC作為主要控制器來構造PLC控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)的設計主要包括硬件設計和軟件設計兩部分。本章主要從硬件設計角度進行溫室控制系統(tǒng)的硬件設計方案，本章節(jié)主要介紹了該項目的電氣控制系統(tǒng)設計、PLC硬件電路及外部配置設計。</p><p>　　4.1 電氣控制系統(tǒng)設計</p>

54、<p>　　4.1.1 系統(tǒng)主電路設計</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)主電路圖</p><p>　　系統(tǒng)的主電路如圖所示，其中通風扇電機、遮陽簾電機（遮陽簾風機配有限位開關）除功率有所不同之外，需通過電機正轉、反轉和停止來完成相應機構的開啟與閉合，因此它們的工作主電路相似。熱風機、冷風機、加熱器、發(fā)光體、CO2添加器則屬于開/關設備。QK為刀開關，用于控制整個主電路的啟停；

55、FU1～FU7為熔斷器，分別對各個分線路實施短路和過載保護；FR1～FR5為熱繼電器，對電機、加熱器起過載保護的作用。KM1～KM9為交流接觸器的主觸頭，用其實現(xiàn)電機的正反轉、停止以及風機等開/關設備的啟?？刂啤?lt;/p><p>　　4.1.2 系統(tǒng)控制電路設計</p><p>　　從系統(tǒng)主電路圖中，可以看出執(zhí)行機構系統(tǒng)包括遮陽簾、通風扇、熱風機、冷風機、加熱器、發(fā)光體和CO2添加器等部分

56、。通常，溫室的執(zhí)行機構可分為兩大類:一類是正反轉運行電機，如通風扇、遮陽簾等，這些電機需要正轉、反轉和停止，必須有限位開關；另一類是開關控制設備，如風機、水泵等。</p><p><b>　　一、正反轉設備</b></p><p>　　通風扇、遮陽簾均屬于正反轉設備，其控制電路相似，現(xiàn)以遮陽簾為例，做以下介紹。</p><p><b>

57、;　　1、遮陽簾主電路</b></p><p>　　其電路中的熔斷器FU2起到過電流保護的作用，熱繼電器FR2則是電機的過載保護，主要針對遮陽簾由于外界原因打不開或關閉不了的情況。而KM3、KM4在電路中起到控制電機正轉與反轉的功能，即遮陽簾的拉開與關閉。</p><p>　　圖4-2 遮陽簾主電路圖</p><p><b>　　2、遮陽簾控制

58、電路</b></p><p>　　圖4-3遮陽簾控制電路原理圖</p><p>　　遮陽簾控制電路原理圖如圖4-3所示，SB1為手動/自動的切換開關,SB2為總啟動按鈕，SB3為總停止按鈕。按下總啟動按鈕SB2，交流接觸器KM10的線圈得電，同時KM10的常開觸點閉合，起自鎖作用。在手動狀態(tài)下，SB4為開簾、關簾切換按鈕，當SB4切換至開簾模式，交流接觸器KM3的線圈得電，此時

59、電機正轉，遮陽簾打開，當遮陽簾開啟到最大位置后觸碰到限位開關SQ1，其常閉觸點斷開，KM3的線圈失電，電機停止轉動；同理當SB4切換至關簾模式，遮陽簾關閉，到關閉的最大位置后，電機停轉；按下按鈕SB3，KM10的線圈失電，遮陽簾停止動作，用于急停操作。在自動狀態(tài)下，由PLC控制器實現(xiàn)控制，中間接觸器KM3的線圈得電時，其常開觸點閉合，遮陽簾開啟；中間接觸器KM4的線圈得電時，其常開觸點閉合，遮陽簾閉合。遮陽簾等正反轉設備何時開啟或閉合由

60、硬件、算法和程序共同決定，在下面章節(jié)中將著重介紹。</p><p><b>　　二、開/關設備</b></p><p>　　熱風機、冷風機、加熱器、發(fā)光體、CO2添加器均屬于開/關設備，其控</p><p>　　制電路相似，現(xiàn)以熱風機為例，做以下介紹。</p><p><b>　　熱風機主電路</b>

61、;</p><p>　　風機的運轉主要由電機的通斷來實現(xiàn)，可以由一個繼電器來實現(xiàn)風機的控制，在電路中必須加有短路保護、過流保護、過載保護，而這些可以由熱繼電器、熔斷器來實現(xiàn)電路中的保護。由以上要求可以設計如下的電路：</p><p>　　圖4-4 熱風機主電路圖</p><p><b>　　熱風機控制電路</b></p><

62、p>　　圖4-5 熱風機控制電路圖</p><p>　　熱風機控制電路原理圖如圖4-5所示，SB1為手動/自動的切換開關。按下按鈕SB2，交流接觸器KM10的線圈得電，同時KM10的常開觸點閉合，起自鎖作用。在手動狀態(tài)下，SB6為啟停旋鈕。將旋鈕SB6旋至啟動狀態(tài)，此時熱風機運轉；將旋鈕SB6旋至停止狀態(tài)，熱電機停止工作。在自動狀態(tài)下，由PLC控制器實現(xiàn)控制，中間接觸器KM5得電時，其常開觸點閉合，熱風機運

63、行。熱風機等開/關設備的啟停同樣由硬件、算法和程序共同決定，在下面章節(jié)中將作詳細介紹。</p><p>　　4.2 PLC硬件電路的設計</p><p>　　4.2.1 PLC型號選擇</p><p>　　一、PLC的 I/O點數(shù)</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，可確定系統(tǒng)所需的全部輸入設備（如：按紐、限位開關、單刀雙擲開關及各種傳感

64、器等）和輸出設備（如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執(zhí)行器等），從而確定與PLC有關的輸入/輸出設備，最終確定PLC的I/O點數(shù)為14個數(shù)字量輸入，10個數(shù)字量輸出，3個模擬量輸入。</p><p><b>　　二、PLC的選型</b></p><p>　　S7系列可編程控制器包括S7-200系列、S7-300系列和S7-400系列。其功能強大，分別應用于小型、中型

65、和大型自動化系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)采用德國西門子S7-200 PLC。S7-200系列PLC是西門子公司生產的一種小型整體式結構可編程序控制器。S7-200系列PLC廣泛應用于集散自動化系統(tǒng)，使用范圍覆蓋機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等自動化控制領域，既可用于繼電器簡單控制的更新?lián)Q代，又可實現(xiàn)復雜的自動化控制。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。</p><p>　　S7-200 系列的PLC有C

66、PU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226、CPU226XM等6種不同型號。其中CPU226集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點，可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O 點或35路模擬量I/O 點，具有13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器，2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通

67、訊能力。此控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)為14輸入9輸出，在既能實現(xiàn)該系統(tǒng)控制要求，又能滿足以后發(fā)展的前提下，選用的S7-200系列的 CPU226。</p><p>　　4.2.2 PLC I/O地址分配</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制系統(tǒng)的I/O地址如下表分配。</p><p>　　表4-1 輸入端口分配表 </p><p>　　表4

68、-2 輸出端口分配表</p><p>　　4.2.3 硬件接線圖設計</p><p>　　本次設計選用S7-200系列的CPU226，硬件接線圖如圖4-6所示。</p><p>　　圖4-6 硬件接線圖</p><p>　　4.3 PLC的硬件配置</p><p>　　4.3.1 傳感器 </p><

69、;p><b>　　一、溫度傳感器</b></p><p>　　根據(jù)溫室溫度控制的特點，本文的溫度傳感器可采用芬蘭維薩拉公司型號為HMD40的產品，該款傳感器具有測量精度高，易于安裝、響應速度快，對環(huán)境要求較低等特點，其外觀如圖4-7所示。</p><p>　　圖4-7 HMD40型溫/濕度傳感變送器實物圖</p><p>　　該傳感器的主

70、要性能指標如下：</p><p>　　1、溫度檢測范圍：-10～60℃；測量精度：±0.3%℃；</p><p>　　2、濕度檢測范圍：0～100%RH；測量精度：±1.5%RH；</p><p>　　3、工作電壓：10～28V DC；</p><p>　　4、輸出信號：4～20mA。</p><p&g

71、t;<b>　　二、光照傳感器</b></p><p>　　光控用于控制遮陽幕的啟閉，使作物得到合理的光照度并實現(xiàn)以下目的：免除作物超過光飽合點，提高光合作用；實現(xiàn)對長日照作物、中日照作物和短日照作物的光照控制。</p><p>　　光照度傳感器采用北京易盛泰和科技有限公司產品型號Poi88-c光照度傳感器。該傳感器采用先進的電路模塊技術開發(fā)變送器，用于實現(xiàn)對環(huán)境光照

72、度的測量，輸出標準的電壓及電流信號，體積小，安裝方便，線性度好，傳輸距離長，抗干擾能力強?？蓮V泛用于環(huán)境、養(yǎng)殖、建筑、樓字等的光照度測量，量程可調。</p><p>　　1、量程：O-200K1UX、O-20K10X、0—2000可選；</p><p>　　2、供電電壓：24VDC／12VDC；</p><p>　　3、輸出信號：20—4mA，10V—OV可選；&l

73、t;/p><p><b>　　4、精度：±2％。</b></p><p>　　三、CO2濃度傳感器</p><p>　　二氧化碳控制實時監(jiān)測C02的含量，當C02的含量低于一定值時打開C02儲氣罐或C02發(fā)生器以增施氣肥。</p><p>　　C02傳感器選用弗加羅公司生產TGS4160二氧化碳傳感器，該傳感器是固

74、態(tài)電化學型氣體敏感元件。這種二氧化碳傳感器除具有體積小、壽命長、選擇性</p><p>　　和穩(wěn)定性好等特點外，同時還具有耐高濕低溫的特性，可廣泛用于自動通風換氣系統(tǒng)或是C02氣體的長期監(jiān)測等應用場合。TGS4160傳感器的主要技術參數(shù)如下：</p><p>　　1、測量范圍：0～5000ppm；</p><p>　　2、使用壽命：2000天；</p>

75、<p>　　3、內部熱敏電阻(補償用)：100k Q±5％：</p><p>　　4、使用溫度：一10～+50℃</p><p>　　5、使用濕度5～95％RH。</p><p>　　4.3.2 EM235模擬量輸入/輸出模塊</p><p>　　在控制系統(tǒng)中，傳感器將檢測到的溫度轉換成標準電壓或電流信號，系統(tǒng)需要配置模

76、擬量輸入模塊，將電壓或電流信號轉換成數(shù)字信號再送入PLC中進行處理。在這里我們選擇西門子的EM235 模擬量輸入/輸出模塊。</p><p>　　一、EM235模擬量輸入/輸出模塊簡介</p><p>　　EM 235模塊是組合強功率精密線性電流互感器、意法半導體（ST）單片集成變送器ASIC芯片于一體的新一代交流電流隔離變送器模塊，它可以直接將被測主回路交流電流轉換成按線性比例輸出的DC

77、4～20mA（通過250Ω電阻轉換DC 1～5V或通過500Ω電阻轉換DC2～10V）標準信號，連續(xù)輸送到接收裝置。EM235模塊具有4路模擬量輸入/1路模擬量輸出。EM235需要直流24V的工作電源。它利用DIP開關設置輸入信號的量程。表4-3所示為如何用DIP開關設置EM 235模塊。通過開關1～6可選擇模擬量輸入范圍。DIP開關SW6決定模擬量輸入的單雙極性，當SW6為ON時，模擬量輸入為單極性輸入，SW6為OFF時，模擬量輸入為

78、雙極性輸入，SW4和SW5決定輸入模擬量的增益選擇，而SW1，SW2，SW3共同決定了模擬量的衰減選擇。所有的輸入設置成相同的模擬量輸入范圍。表中，ON為接通，OFF為斷開。</p><p>　　表4-3 EM 235選擇模擬量輸入范圍和分辨率的開關表</p><p>　　根據(jù)溫室控制系統(tǒng)中的控制模塊，經由傳感器測得的溫度、光照度、CO2的測量值均為單極性，選擇0到10V的量程，故設置DI

79、P開關為010001。</p><p>　　二、EM235模擬量輸入輸出模塊的使用</p><p>　　EM235模擬量輸入輸出混合模塊輸入信號整定的步驟：</p><p>　　在模塊脫離電源的條件下，通過DIP開關選擇需要的輸入范圍。</p><p>　　2、接通CPU及模塊電源，并使模塊穩(wěn)定15分鐘。</p><p&g

80、t;　　3、用一個電壓源或電流源，給模塊輸入一個零值信號。</p><p>　　4、調節(jié)偏置電位器，使模擬量輸入寄存器的讀數(shù)為零或所需要的數(shù)值。</p><p>　　5、將一個滿刻度的信號加到模塊輸入端，調節(jié)增益電位器，直到讀數(shù)為32000，或所需要的數(shù)值。</p><p>　　經上述調整后，若輸入最大值為0～10V的模擬量信號，則對應的數(shù)字量結果應為32000或所

81、需數(shù)字，其關系如圖所示。</p><p>　　圖4-8 EM235轉換曲線</p><p>　　三、EM235模塊模擬量I/O接線示意圖</p><p>　　如圖所示為EM235模塊模擬量I/O接線示意圖。24V DC電源正極接入模塊左下方L+端子，負極接入M端子。EM235模塊的上部端子排為標注A、B、C、D的四路模擬量輸入接口，可分別接入標準電壓、電流信號。為電

82、壓輸入時，如A口所示，電壓信號正極接入A+端，負極接入A-端，RA端懸空。為電流輸入時，如B口所示，須將RB與B+短接，然后與電流信號輸出端相連，電流信號輸入端則接入B-借口。若4個接口未能全部使用，如C口所示，未用的接口要將C+與C-端用短路子短接，以免受到外部干擾。下部端子為一路模擬量輸出端的3個接線端子MO、VO、IO，其中MO為數(shù)字接地接口，VO為電壓輸輸出接口，IO為電流輸出接口。若為電壓負載，則將負載接入MO、VO接口，若為

83、電流負載則接入MO、IO接口。</p><p>　　圖4-5 EM235接線圖</p><p>　　第五章 控制系統(tǒng)的軟件設計</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的設計主要包括硬件設計和軟件設計兩部分。本章節(jié)在硬件設計的基礎上，詳細介紹本項目的軟件設計，主要包括軟件設計的基本步驟、方法、編程軟件STEP7-Micro/WIN的介紹以及本項目的程序設計。</p&

84、gt;<p>　　5.1 PLC程序設計的方法</p><p>　　PLC程序設計常用的方法主要有經驗設計法、電路轉換梯形圖法、邏輯設計法、順序控制設計法等。</p><p>　　一、經驗設計法：即根據(jù)前人總結的典型控制電路程序，再按照設計中被對象的具體要求，把典型程序進行重新組合，而且需要反復調試和修改，得到現(xiàn)在系統(tǒng)所需要的梯形圖，有時僅僅這些還不能滿足要求，還需要增加中間

85、環(huán)節(jié)，才能得出符合要求的系統(tǒng)。這種方法沒有一定的規(guī)律可遵循，設計所用的時間和設計質量與設計者的經驗有很大的關系，故稱為經驗設計法。 </p><p>　　二、繼電器控制電路轉換為梯形圖法：用PLC的外部硬件接線和梯形圖軟件來實現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)的功能。 </p><p>　　三、順序控制設計法：根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起始步開始一步一步地設計下去，直至完成。此法的關鍵是

86、畫出功能流程圖。</p><p>　　四、邏輯設計法：通過中間量把輸入和輸出聯(lián)系起來。實際上就找到輸出和輸入的關系，完成設計任務。</p><p>　　本次設計采用的就是經驗設計法。 </p><p>　　5.2 編程軟件STEP 7-Micro/WIN概述</p><p>　　STEP7-Micro/WIN32 編程軟件是基于Window

87、s的應用軟件，由西門子公司專為S7-200系列可編程控制器設計開發(fā)，它功能強大，既可用于開發(fā)用戶程序，又可以實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。</p><p>　　編程軟件的具體功能如下。</p><p>　　可以用梯形圖、語句表和功能塊圖編程。</p><p>　　可以進行符號編程，通過符號表分配符號和絕對地址，即對編程元件定義符號名稱，增加程序的可讀性，并可打印輸出。

88、</p><p>　　支持三角函數(shù)，開方，對數(shù)運算功能。</p><p>　　具有易于使用的組態(tài)向導。</p><p>　　可用于CPU硬件配置。</p><p>　　可以將STEP 7-Micro/WIN正在處理的程序與所連接的PLC中的程序進行比較。</p><p>　　5.3 控制系統(tǒng)的程序設計</p>

89、;<p>　　5.3.1 程序的設計思路</p><p>　　本控制系統(tǒng)設有手動、自動兩種工作模式，自動模式為正常運行狀態(tài)，手動模式用于應對一些突發(fā)情況。在自動工作模式下，PLC運行時，將傳感器對溫室溫度、光照、二氧化碳濃度等環(huán)境因素進行檢測的測量值與溫室控制系統(tǒng)的設定值進行比較，如果溫度的檢測量高于設定值，PLC就會發(fā)出相應的指令控制冷風機的開啟和通風扇正轉（將溫室中的空氣排向外界）；如果測量值低

90、于設定值，則打開加熱器和熱風機，對溫室進行加溫，并使通風扇反轉（將外界的空氣引入溫室）。當溫室的光照低于設定值時，系統(tǒng)打開遮陽簾和補光燈；當溫室的光照高于設定值時，系統(tǒng)關閉遮陽簾。當溫室的二氧化碳濃度低于設定值，系統(tǒng)開啟二氧化碳調節(jié)閥。如果溫室中的測量值與設定值相等，則關閉關閉相應設備，保持溫室中的環(huán)境參數(shù)。</p><p>　　5.3.2 控制程序流程圖</p><p><b>

91、;　　溫度控制流程圖</b></p><p>　　溫室大棚的溫度控制流程圖如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1 溫度控制流程圖</p><p><b>　　二、光照控制流程圖</b></p><p>　　溫室大棚的光照控制流程圖如圖5-2所示。</p><p>　　圖5-2

92、 光照控制流程圖</p><p>　　CO2濃度控制流程圖</p><p>　　溫室大棚的CO2濃度控制流程圖如圖5-3所示。</p><p>　　圖5-3 CO2濃度控制流程圖</p><p>　　5.3.3 控制程序設計及分析 </p><p><b>　　一、自動/手動切換</b></

93、p><p>　　I0.0為自動/手動切換，I0.1為總啟動，當I0.1=1時，Q1.1得電，啟動燈亮，I0.2為總停止，當I0.0=1，I0.1=1時，中間繼電器M0.0得電，系統(tǒng)的運行方式為自動模式；當I0.0=0，I0.1=1時，中間繼電器M0.1得電，系統(tǒng)的運行方式為手動模式。</p><p><b>　　二、溫度控制</b></p><p>

94、;　　當中間繼電器M0.0得電時，系統(tǒng)的運行方式為自動模式。在自動情況下，溫度傳感器將測得的模擬量通過模擬量輸入模塊EM235送入PLC中，通過整數(shù)比較指令，將溫度傳感器檢測到的測量值AIW0與設定值“25度”進行比較，當AIW0>25時，中間繼電器M0.2得電，啟動降溫設備；當AIW0<25時，中間繼電器M0.3得電，啟動升溫設備。</p><p>　　當中間繼電器M0.1得電時，系統(tǒng)的運行方式為手

95、動模式?？赏ㄟ^控制相應的按鈕——通風扇正轉I0.7、通風扇反轉I1.0、熱風機I1.1、冷風機I1.2、加熱器I1.3，進行溫室大棚溫度的手動控制。 </p><p>　　在溫室大棚的溫度控制過程中，自動模式下，當溫度傳感器測量的溫度值高于設定的溫度值時，中間繼電器M0.2得電，通風扇正轉，將溫室中的熱空氣排入外界，與外界交換空氣；手動模式下，將控制通風扇正反轉的單刀雙擲開關撥至“通風扇正轉”，中間繼電器

96、M0.4得電，通風扇正轉。 </p><p>　　在溫室大棚的溫度控制過程中，手動模式下，當溫度傳感器測量的溫度值低于設定的溫度值時，中間繼電器M0.3得電，通風扇正轉，將外界的空氣引入溫室，與外界交換空氣；手動模式下，將控制通風扇正反轉的單刀雙擲開關撥至“通風扇反轉”，中間繼電器M0.5得電，通風扇反轉。</p><p>　　在溫室大棚的溫度控制過程中，手動模式下，當溫度傳感器測量的溫度

97、值低于設定的溫度值時，中間繼電器M0.3得電，熱風機啟動；手動模式下，按下熱風機啟動按鈕，中間繼電器M0.6得電，熱風機啟動。</p><p>　　在溫室大棚的溫度控制過程中，自動模式下，當溫度傳感器測量的溫度值高于設定的溫度值時，中間繼電器M0.2得電，冷風機啟動；手動模式下，按下冷風機啟動按鈕，中間繼電器M0.7得電，冷風機啟動。</p><p>　　在溫室大棚的溫度控制過程中，手動模

98、式下，當溫度傳感器測量的溫度值低于設定的溫度值時，中間繼電器M0.3得電，加熱器啟動；手動模式下，按下加熱器啟動按鈕，中間繼電器M1.0得電，加熱器啟動。</p><p><b>　　三、光照控制</b></p><p>　　當中間繼電器M0.0得電時，系統(tǒng)的運行方式為自動模式。在自動情況下，光照傳感器將測得的模擬量通過模擬量輸入模塊EM235送入PLC中，通過整數(shù)比

99、較指令，將溫度傳感器檢測到的測量值AIW2與設定值“20”進行比較，當AIW0>20時，中間繼電器M2.0得電，啟動補光設備；當AIW2<20時，中間繼電器M2.1得電，啟動補光設備。</p><p>　　當中間繼電器M0.1得電時，系統(tǒng)的運行方式為手動模式?？赏ㄟ^控制相應的按鈕——遮陽簾開簾I0.5、遮陽簾關簾I0.6、補光燈I1.4，進行溫室大棚光照強度的手動控制。 </p>&l

100、t;p>　　在溫室大棚的光照控制過程中，自動模式下，當光照傳感器測量的光照強度低于設定的光照值時，中間繼電器M2.1得電，遮陽簾開簾補光；手動模式下，將控制遮陽簾開關簾的單刀雙擲開關撥至“遮陽簾開簾”，中間繼電器M2.2得電，遮陽簾開簾補光。 </p><p>　　在溫室大棚的光照控制過程中，自動模式下，當光照傳感器測量的光照強度高于設定的光照值時，中間繼電器M2.0得電，遮陽簾關簾遮光；手動模式下，將控制

101、遮陽簾開關簾的單刀雙擲開關撥至“遮陽簾關簾”，中間繼電器M2.3得電，遮陽簾關簾遮光。</p><p>　　在溫室大棚的光照控制過程中，自動模式下，當光照傳感器測量的光照強度低于設定的光照值時，中間繼電器M2.1得電，補光燈開啟補光；手動模式下，按下補光燈的啟停按鈕，中間繼電器M2.4得電，補光燈開啟補光。</p><p><b>　　四、CO2濃度控制</b><

102、;/p><p>　　當中間繼電器M0.0得電時，系統(tǒng)的運行方式為自動模式。在自動情況下，CO2濃度傳感器將測得的模擬量通過模擬量輸入模塊EM235送入PLC中，通過整數(shù)比較指令，將CO2濃度傳感器檢測到的測量值AIW4與設定值“1000”進行比較，當AIW4<1000時，中間繼電器M3.0得電，添加溫室中的CO2。</p><p>　　當中間繼電器M0.1得電時，系統(tǒng)的運行方式為手動模式

103、?？赏ㄟ^控制CO2調節(jié)閥I1.5，進行溫室大棚CO2濃度的手動控制。</p><p>　　在溫室大棚的CO2濃度控制過程中，自動模式下，當CO2濃度傳感器測量的濃度低于設定的濃度時，中間繼電器M3.0得電，打開CO2調節(jié)閥添加CO2；手動模式下，按下CO2添加器的啟停按鈕，中間繼電器M3.1得電，打開CO2調節(jié)閥添加CO2。</p><p>　　5.4 控制程序的仿真與調試</p&g

104、t;<p>　　5.4.1 仿真軟件簡介</p><p>　　在本次設計中，利用S7-200仿真軟件V3.0漢化版進行控制程序的仿真與調試。</p><p>　　該仿真軟件可以仿真大量的S7-200指令（除部分指令如順序控制指令、循環(huán)指令、高速計數(shù)器指令和通訊指令等尚無法支持外，可支持常用的位觸點指令、定時器指令、計數(shù)器指令、比較指令、邏輯運算指令和大部分的數(shù)學運算指令等）。

105、該仿真軟件還提供了數(shù)字信號輸入開關、兩個模擬電位器和LED輸出顯示，仿真軟件同時還支持對TD-200文本顯示器的仿真，在實驗條件尚不具備的情況下，完全可以作為學習S7-200的一個輔助工具。</p><p>　　5.4.2 控制程序的仿真與調試</p><p>　　本部分主要介紹了溫室大棚控制系統(tǒng)的軟件調試過程，通過仿真與調試檢驗其是否符合設計初衷，能否達到相應的指標。 控制程序的仿真步驟

106、如下：</p><p><b>　　一、準備工作</b></p><p>　　仿真軟件不提供源程序的編輯功能，因此必須和STEP7 Micro/Win程序編輯軟件配合使用，即在STEP7 Micro/Win中編輯好源程序后，然后加載到仿真程序中執(zhí)行。</p><p>　　1、在STEP7 Micro/Win中編輯好梯形圖</p>

107、<p>　　2、利用File|Export命令將梯形圖程序導出為擴展名為awl的文件，</p><p>　　3、如果程序中需要數(shù)據(jù)塊，需要將數(shù)據(jù)塊導出為txt文件。</p><p><b>　　二、程序仿真</b></p><p>　　1、打開S7-200仿真軟件，選擇CPU型號：CPU226，EM235，載入程序；</p>

108、;<p>　　2、單擊“RUN”鍵，綠色運行燈亮，按要求操作輸入點，觀測輸出點的情況，發(fā)現(xiàn)相應的點綠色燈亮：</p><p>　　3、模擬仿真結果與控制要求完全一致，程序仿真成功。</p><p>　　圖5-4 控制程序仿真圖</p><p>　　第六章 組態(tài)畫面的設計方案</p><p>　　6.1 組態(tài)軟件概述</p&

109、gt;<p>　　6.1.1 組態(tài)的定義</p><p>　　MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows 平臺的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)， 可運行于Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000 等操作系統(tǒng)。</p><p>　　MCGS為用戶提供了解決實際工程問題的