【正文】 可編程控制器實現控制的方式 23 用這種不斷地重復運行程序實現控制稱掃描方式。 公共處理工作有：循環(huán)時間監(jiān)控、外設服務及通訊處理等。只是響應的時間上，略有滯后。這是一個數據及邏輯處理問題。這些位置 成 1，表示接點通， 位 置成 0為接點斷。 輸入電路時刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存于輸入暫存器中。 PLC 的 I/O 電路，都是專門設計的。特別要考慮怎么適應于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。 CPU 從第一條指令開始，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。有時可用外部的磁帶、磁盤和用半導體存儲器作成的存儲盒等來存儲 PLC 的用戶程序，這些存儲器件稱為外存儲器。與普通電源相比， PLC 電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。 專用編程器只能對指定廠家的幾種 PLC 進行編程，使用范圍有限，價格較高。專用編程器有簡易編程器和智能編程器兩類。 遠程 I/O 系統(tǒng)也必須配備相應的通信接口模塊。繼電器輸出接口可驅動交流或直流負載，但其響應時間長，動作頻率低；而晶體管輸出和雙向晶閘管輸出接口的響應速度快，動作頻率高，但前者只能用于驅動直流負載，后者只能用于交流負載。 PLC 通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數據，以這些數據作為 PLC 對被控制對象進行控制的依據；同時 PLC 又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象，以實 現控制目的。現在有許多 PLC 直接采用 EEPROM 作為用戶存儲器。有些 PLC還具有制表打印或數據通信等功能。字 17 處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內部定時器，監(jiān)視掃描時間，處理字節(jié)指令以及對系統(tǒng)總線和位處理器進行控制等。對于整體式 PLC，所有部件都裝在同一機殼內，對于模塊式 PLC，各部件獨立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安裝在機架或導軌上。現代的大、中型 PLC 一般都有閉環(huán) PID 控制模塊，這一功能可以用 PID 子程序來實現，而更多的是使用專用 PID 模塊來實現。 PLC 的邏輯控制取代傳統(tǒng)的繼電系統(tǒng)控制電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單機控制，也可用于多機群控及自動化生產線的控制等。 4） 系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量小，維護方便 PLC 用軟件取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大為減少。 2） 硬件配套齊全，使用方便，適應性強 PLC 是通過執(zhí)行程序實現控制的。模塊式 PLC 的硬件組態(tài)方便靈活，裝配和維修方便，易于擴展。大型機適用于組成分布式控制系統(tǒng)和整個工廠的集散控制網絡。 I/O 點數是選擇 PLC 的重要依據之一。目前， PLC 制造商都在發(fā)展自己專用 的通信模塊和通信軟件以加強 PLC 的聯網能力。 PLC 的發(fā)展趨勢 隨著 PLC 應用領域日益擴大， PLC 技術及其產品結構都在不斷改進，功能日益強大，性價比越來越高。 PLC 的發(fā)展現狀 目前，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術的發(fā)展， PLC 已由最初一位機發(fā)展到現在的以 16 位和 32位微處理器構成的微機化 PC，而且實現了多處理器的多通道處理。為此，美國電氣制造協(xié)會將可編程序邏輯控制器，正式命名為編程序控制器（ Programmable Controller），簡稱 PC。這種新型的工控裝置，以其體積小、可變性好、可靠性高、使用壽命長、簡單易懂、操作維護方便等一系列優(yōu)點，很快就在美國的許多行業(yè)里得到推廣應用，也受到了世界上許多國家的高度重視。當含水量過多時，土壤 縫隙 中空氣所占的比例就很小，導致植物根系有氧呼吸大大減弱，植物根系被迫轉向無氧呼吸。當溫室內光照強度不能滿足農作物生長需求時，需要補光燈進行補光。針對 溫室 中所種植不同類別的作物的不同特性，溫室控制系統(tǒng)應當控制溫室保持相應的濕度環(huán)境，保證當前農作物快速健康生長。通常溫室控制中我們往往采取區(qū)間化控制，例如某作物只要求環(huán)境溫度控制在一定的區(qū)間內就能良好的生長，我們在設計溫室控制系統(tǒng)時只要保證溫室內部溫度調控在某一區(qū)間即可，完全沒必要對溫度或其他環(huán)境因素進行精準控制。在冬春設施蔬菜生產中，為了保溫，設施經常處于密閉狀態(tài)，缺少內外氣體交換，二氧化碳濃度變幅較大，中午設施內由于光合作用，二氧化碳濃度下降，接近甚至低于補償點，二氧化碳處于虧缺狀態(tài)應當及時的補充二氧化碳。在冬季溫室環(huán)境控制中，默認為溫度控制優(yōu)先的原則，在溫度條件滿足后，再來滿足濕度條件。 5%。（ 2）加溫，我國傳統(tǒng)的單屋面溫室，大多采用爐灶煤火加溫，近年來也有采用鍋爐水暖加溫或地熱水暖加溫的。便攜式環(huán)境參數采集器內部裝有溫度、濕度、光照等各種傳感器，并嵌入了藍牙芯片，因此，這種參數采集器具有無線通信功能，可以便捷地放 置在溫室內的不同位置。 ：所謂綜合環(huán)境調節(jié)，就是以實現作物的增產穩(wěn)產為目標，把影響作物生長的多種環(huán)境參數，如光照、溫度、濕度、 二氧化碳 濃度等，都保持在適宜作物生長的狀態(tài)，并盡可能使用最少量的環(huán)境調節(jié)裝置，既省時又節(jié)能，還能使勞動者愉快地從事生產 勞動。 ：目前，網絡技術己成為當前世界最有活力、發(fā)展最快的高科技領域。 5)設施水平低，抵御自然災害的能力差。從設施裝備到栽培技術的生產管理不配套，生產不規(guī)范，難以形成大規(guī)模商品生產。 智能控制系統(tǒng)在應用上有很大 的 方便和優(yōu)勢。河南省農科院自動化控制中心研制了“ GCS— I 型智能化溫室自動控制系統(tǒng)”，采用上位機加 PLC 的集散式控制方法，軟件采用智能化模糊算法。另外該網絡還連接有幾個通訊平臺，用戶可以在遙遠的地方通過形象、直觀的圖形化界面與這種分布式的控制系統(tǒng)對話，就像在現場操作一樣，給人以身臨其境之感。溫室專家系統(tǒng)的應用給種植者帶來了一定的經濟效益，提高了決策水平，減輕了技術管理工作量，同時也為種植帶來了很大方便。本文主要討論關于智能溫室控制系統(tǒng)這一部分。 控制程序設計及分析 .................... 錯誤 !未定義書簽。 傳感器 ................................ 錯誤 !未定義書簽。 電氣控制系統(tǒng)設計 ............................ 錯誤 !未定義書簽。 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本原則 ............ 錯誤 !未定義書簽。 PLC 的發(fā)展趨勢 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 濕度 .................................. 錯誤 !未定義書簽。 溫度的調節(jié)與控制 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 研究背景 .................................... 錯誤 !未定義書簽。 7— 9 優(yōu)化系統(tǒng)軟件，確定軟件系統(tǒng)。自動檢測包括：溫室、濕度、光照、二氧化碳、土壤水分等傳感器與變送器。智能控制系統(tǒng)包括：雙向天窗角度開閉驅動，遮陽網驅動，通風機，噴灌滴灌控制，節(jié)能加溫、降溫控制等。 10— 11 整理材料，撰寫論文，準備畢業(yè)答辯。 國外狀況 .............................. 錯誤 !未定義書簽。 濕度的調節(jié)與控制 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 光照強度 .............................. 錯誤 !未定義書簽。 PLC 的分類 ............................ 錯誤 !未定義書簽。 PLC 控制系統(tǒng)設計的主要內容 ............ 錯誤 !未定義書簽。 系統(tǒng)主電路設計 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 S7300 各個模塊 ....................... 錯誤 !未定義書簽。 STEP7 軟件介紹 .............................. 錯誤 !未定義書簽。 智能溫室控制系統(tǒng)是近年來逐步發(fā)展起來的一種資源節(jié)約型高效的農業(yè)設施，其是以傳統(tǒng)的日照溫室為基礎，配以計算機自控技術，智能傳感技術等高尖端技術發(fā)展起來的新型農業(yè)基礎設施。 以園藝業(yè)著稱的荷蘭從 20世紀 80年代以來就開始全面開發(fā)溫室計算機自動控制系統(tǒng)，并 不斷地開發(fā)模擬控制軟件。 國內狀況 我國農業(yè)計算機的應用開始于 20 世紀 70 年代， 80 年代開始應用于溫室控制與管理領域。中國農業(yè)大學設 3 計研制的“山東省濟寧大型育苗溫室計算機分布式控制系統(tǒng)”，實現了計算機分布式控制。首先 是 ，智能控制系統(tǒng)控制的精準性和及時性。 4 2)我國現有的溫室控制系統(tǒng)仍以控制一個溫室為主，沒有基于溫室群的控制系 統(tǒng)。我國目前部 分溫室的建筑材料主要是鋼材和玻璃。網絡通信技術的發(fā)展促進了信息傳播。 ：當前，主要使用精確的計算機壞境控制程序根據設定值對溫室中的環(huán)境進行調控，但研究發(fā)現，這并不能使溫室內的作物達到最佳產量?？刂破魍瑯忧度肓怂{牙芯片，它一方面與便攜式環(huán)境參數采集器無線連接，另一方面通過 RS485 通信總線與溫室內的計算機控制裝置相連接。大型連棟溫室和花卉溫室，則多采用集中供暖方式的水暖加溫，也有部分采用熱水或蒸汽轉換成熱風的采暖方式。濕度的調控影響溫度，要求濕度與溫度的調控需按一定的程序進行。如溫度過低、濕度過大的情況下，以加溫為主 導，只有 7 當溫度上升到一定值后，才能通風降濕，另一方面，溫度提高本身可以使相對濕度降低。補充二氧化碳的方法很多，常用的主要有三種：（ 1）燃燒法；（ 2）化學反應法（目前在我國的設施栽培中運用較多）；（ 3）施用顆粒有機生物氣肥法。 影響農作物生長發(fā)育的因素主要有兩個，其一是由農作物自身的遺傳特性決定的，即所謂的品種。同時濕度調控與溫度調控還存在一定的耦合關系，對其中一個因子調控常會帶來另外一個因子的變動，而且影響較大。 二氧化碳 二氧化碳也是農作物進行光合作用必不可少的，光合作用就是植物合成有機物的過程，而二氧化碳就是為這個過程提供了碳源，但是二氧化碳濃度過高和不足都影響作物的生長，在一定程度上會降低產量。無氧呼吸會生成酒精傷害作物根部，導致根部潰爛。 1971 年，日本從美國引進了這項新技術 ，很快研制出了他們的第 1臺 PLC。但由于 PC 容易和個人計算機 PC（ Personal Computer）混淆，故人們仍習慣地用 PLC 作為可編程序控制器的簡稱。如今， PLC 技術已非常成熟，不僅控制功能增強，功耗和體積減小，成本下降，可靠 性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠程 I/O 和通信網絡、數據處理以及圖象顯示的發(fā)展，使 PLC向用于連續(xù)生產過程控制的方向發(fā)展，成為實現工業(yè)生產自動化的一大支柱。 （ 1）在產品 規(guī)模方面，向兩極發(fā)展。各 PLC制造商之間也在協(xié)商指定通用的通信標準，以構成更大的網絡系統(tǒng)。 一般而言， PLC 控制系 統(tǒng)處理的 I/O點數較多時，則控制關系比較復雜，用戶要求的程序存儲器容量也較大，要求 PLC 指令及其他功能比較多。 上述劃分沒有一個十分嚴格的界限，隨著 PLC 技術的飛速發(fā)展，一些小型PLC 也具備中型或大型 PLC 的功能，這也是 PLC 的發(fā)展趨勢。 目前，中、大型 PLC 多采用模塊式結構形式，如西門子的 S7300 和 S7400系列。當控制要求發(fā)生改變時，只要修改程序即可，最大限度地縮短了工藝更新所需要的時間。同時 PLC的用戶程序大部分可以在實驗室進行模擬調試，模擬調試好后再將 PLC控制系統(tǒng)安裝到生產現場，進行聯機調試，既安全，又快捷方便。如機床電氣控制、裝配生產線、電梯控制、冶金系統(tǒng)的高爐上料系統(tǒng)以及各種生產線的控制。 4） 數據處理 PLC 具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。無論是哪種結構類型的 PLC，都可根據用戶需要進行配置與組合。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實現 PLC 編程語言向機器語言的轉換。 存儲器 存儲器主要有兩種：一種是可讀 /寫操作的隨機存儲器 RAM，另一種是只讀存儲器 ROM、 PROM 、 EPROM 和 EEPROM。 工作數據是 PLC 運行過程中經常變化、經常存取的一些數據。 由于外部輸入設備和輸出設備所需的信號電平是多種多樣的，而 PLC 內部CPU 的處理的信息只能是標準電平，所以 I/O 接口要實現這種轉換。 PLC的 I/O接口所能接受的輸入信號個數和輸出信號個數稱為 PLC輸入 / 輸出（ I/O）點數。 智能接口模塊 智能接口模塊是一獨立的計算機系統(tǒng)，它有自己的 CPU、系統(tǒng)程序、存儲器以及與 PLC 系統(tǒng)總線相連的接口。 簡易型編程器只能聯機編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉化為指令表程序才能輸入。同時，由于 PLC 產品不斷更新換代，所以專用編程器的生命周期也十分有限。對電網提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值177。外存儲器一般是通過編程器或其它智能模塊提供的接口，實現與內存儲器之間相互傳送用戶程序。 PLC就是這樣周而復始地重復上述循環(huán)掃描的 。 實現控制要點 輸入