【導(dǎo)讀】隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)越來越受到重視，特別是溫。室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分。如何利用科學(xué)技術(shù)有效地。前我國溫室業(yè)研究的重點課題之一。這對我國溫室產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著不可估。和MCGS組態(tài)軟件的溫室大棚溫度PLC控制系統(tǒng)設(shè)計方案。標進行檢測，并將測量值送入PLC中，由PLC將其與設(shè)定值進行比較，的智能化、自動化控制。在此基礎(chǔ)上，采用MCGS組態(tài)軟件完成了控制。展提供了新的方向。

　　

【正文】 令等）。該仿真軟件還提供了數(shù)字信號輸入開關(guān)、兩個模擬電位器和 LED 輸出顯示，仿真軟件同時還支持對 TD200 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(xué)習(xí) S7200 的一個輔助工具。 控制程序的仿真與調(diào)試 本部分主要介紹了溫室大棚控制系統(tǒng)的軟件調(diào)試過程，通過仿真與調(diào)試檢驗其是否符合設(shè)計初衷，能否達到相應(yīng)的指標。 控制程序的仿真步驟如下： 一、準備工作 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。 35 在 STEP7 Micro/Win 中編輯好梯形圖 利用 File|Export 命令將梯形圖程序?qū)С鰹閿U展名為 awl 的文件， 如果程序中需要數(shù)據(jù)塊，需要將數(shù)據(jù)塊導(dǎo)出為 txt 文件。 二、程序仿真 打開 S7200 仿真軟件，選擇 CPU 型號： CPU226， EM235，載入程序； 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(yīng)的點綠色燈亮： 模擬仿真結(jié)果與控制要求完全一致，程序仿真成 功。 圖 54 控制程序仿真圖 36 第 六 章 組態(tài)畫面的設(shè)計方案 組態(tài)軟件概述 組態(tài)的定義 MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于 Windows 平臺的，用于快速構(gòu)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/2021 等操作系統(tǒng)。 MCGS 為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，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(luò)等功能。使用 MCGS，用戶無須具備計算機編程的知識，就可以在短時間內(nèi)輕而易舉地完成一個運行穩(wěn)定，功能成熟，維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。 MCGS 具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械 制造、交通運輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實際運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 組態(tài)軟件的 系統(tǒng)構(gòu)成 (1)MCGS 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) 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)境相當于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標和功能。 MCGS 組態(tài)軟件由 “MCGS 組態(tài)環(huán)境 ”和 “MCGS 運行環(huán)境 ”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立，又緊密相關(guān)。 (2)MCGS 組態(tài)軟件五大組成部分 MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構(gòu)成， 如圖 71 所示， 每一部分分別進行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定 37 義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)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。 設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(shè)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(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。 用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)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。 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，它將 MCGS 工程的各個部分連接成有機的整體。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(shè)備驅(qū)動的對象。 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（ if…then腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取 、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。 圖 71 MCGS 組態(tài)軟件五大部分 組態(tài)軟件 的功能和特點 與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比， MCGS 組態(tài)軟件具有以下特點： 一、全中文、可視化、面向窗口的組態(tài)開發(fā)界面，符合中國人的使用習(xí)慣和要求，真正的 32 位程序，可運行于 Microsoft Windows95/98/Me/NT/2021 等多種操 作系統(tǒng)。 二、龐大的標準圖形庫、完備的繪圖工具集以及豐富的多媒體支持，使您能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動畫等于一體的漂亮、生動的工程畫面。 三、全新的 ActiveX 動畫構(gòu)件，包括存盤數(shù)據(jù)處理、條件曲線、計劃曲線、相對曲線、通用棒圖等，使您能夠更方便、更靈活地處理、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 38 四、支持目前絕大多數(shù)硬件設(shè)備，同時可以方便地定制各種設(shè)備驅(qū)動；此外，獨特的組態(tài)環(huán)境調(diào)試功能與靈活的設(shè)備操作命令相結(jié)合，使硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)間的配合天衣無縫。 五、簡單易學(xué)的類 Basic 腳本語言與豐富的 MCGS 策略構(gòu)件，使您能夠輕而 易舉地開發(fā)出復(fù)雜的流程控制系統(tǒng)。 六、強大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進行統(tǒng)計處理，使您能夠在第一時間獲得有關(guān)現(xiàn)場情況的第一手數(shù)據(jù)。 七、方便的報警設(shè)置、豐富的報警類型、報警存貯與應(yīng)答、實時打印報警報表以及靈活的報警處理函數(shù)，使您能夠方便、及時、準確地捕捉到任何報警信息。 八、提供了 WWW 瀏覽功能，能夠方便地實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場控制與企業(yè)管理的集成。在整個企業(yè)范圍內(nèi)，只使用 IE 瀏覽器就可以在任意一臺計算機上方便地瀏覽到與生產(chǎn)現(xiàn)場一致的動畫畫面，實時和歷史的生產(chǎn)信息，包括歷史趨勢，生產(chǎn)報表等等， 并提供完善的用戶權(quán)限控制。 溫室大棚控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計 新建工程 進入 MCGS 組態(tài)環(huán)境，新建工程 “ 溫室大棚控制系統(tǒng) ”，如圖 72 所示 。 圖 62 新建工程 39 定義變量 在 MCGS 中，變量也叫數(shù)據(jù)對象。定義變量之前先對變量進行分配。變量分配即數(shù)據(jù)對象定義前需要對系統(tǒng)進行分析，確定需要的變量。本系統(tǒng)需要 17 個變量，見 表 71。 表 61 溫室大棚控制系統(tǒng)變量分配表 變量名 類型 初值 注釋 啟動按鈕 開關(guān)型 0 溫室大棚啟動信號， 1 有效 復(fù)位按鈕 開關(guān)型 0 溫室大棚復(fù)位信號， 1 有效 溫度 數(shù)值型 0 溫度傳感器測定值 光照 數(shù)值型 0 光照傳感器測定值 CO2 濃度 數(shù)值型 0 CO2 傳感器測定值 通風(fēng)扇 開關(guān)型 0 1 有效 熱風(fēng)機 開關(guān)型 0 1 有效 冷風(fēng)機 開關(guān)型 0 1 有效 加熱器 開關(guān)型 0 1 有效 通風(fēng)扇正轉(zhuǎn)指示燈 開關(guān)型 0 1 有效 通風(fēng)扇反轉(zhuǎn)指示燈 開關(guān)型 0 1 有效 遮陽簾 開 關(guān)型 0 1 有效 遮陽簾開簾指示燈 開關(guān)型 0 1 有效 遮陽簾關(guān)簾指示燈 開關(guān)型 0 1 有效 補光燈 開關(guān)型 0 1 有效 CO2 調(diào)節(jié)閥 開關(guān)型 0 1 有效 進入 “實時數(shù)據(jù)庫 ”窗口頁定義變量，定義結(jié)果如圖圖 63 所示。 40 圖 63 實時數(shù)據(jù)庫 設(shè)計畫面 畫面的設(shè)計分為畫面建立、畫面編輯、動畫連接三個步驟。通過上述步驟，建 立的 “ 溫室大棚控制系統(tǒng) ” 畫面如圖 64 所示。 圖 64 組態(tài)畫面 編寫程序 該溫室控制系統(tǒng)的控制要求如下： 按下啟動按鈕，系統(tǒng)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(shè)定值進行比較，如果溫度的檢測量高于設(shè)定值， PLC 41 就會發(fā)出相應(yīng)的指令控制冷風(fēng)機的開啟和通風(fēng)扇正轉(zhuǎn)（將溫室中的空氣排向外界）；如果測量值低于設(shè)定值，則打開加熱器和熱風(fēng)機，對溫室進行加溫，并使通風(fēng)扇反轉(zhuǎn)（將外界的空氣引入溫室）。當溫室的光照低于設(shè)定值時，系統(tǒng)打開遮陽簾和補光燈；當溫室的光照高于設(shè)定值時，系統(tǒng)關(guān)閉遮陽簾。當溫室的二氧化碳濃度低于設(shè)定值，系統(tǒng)開啟二氧化碳調(diào)節(jié)閥。如果溫室中的測量值與設(shè)定值相等，則關(guān)閉關(guān)閉相應(yīng)設(shè)備，保持溫室中的環(huán)境參數(shù)。 上述功能可以通過編寫控制程序來實現(xiàn)。在 MCGS 中編寫控制程序采用策略組態(tài)的形式。所謂運行策略，可以簡單地理解為系統(tǒng)運行與控制的思想和方法。 MCGS提供了許多 “策略構(gòu)件 ”，如定時器、計數(shù)器、 腳本程序等供系統(tǒng)設(shè)計人員使用。正如畫面設(shè)計是對 MCGS 提供的圖形對象進行組態(tài)一樣，編程就是根據(jù)系統(tǒng)的需要，對這些策略構(gòu)件案進行組態(tài)。 該溫室大棚控制系統(tǒng)的腳本程序清單如下： 39。**********************復(fù)位控制 *************************** IF 復(fù)位按鈕 = 1 THEN 通風(fēng)扇 = 0 通風(fēng)扇正轉(zhuǎn)指示燈 = 0 通風(fēng)扇反轉(zhuǎn)指示燈 = 0 遮陽簾 = 0 遮陽簾開簾指示燈 = 0 遮陽簾關(guān)簾指示燈 = 0 冷風(fēng)機 = 0 熱風(fēng)機 = 0 加熱器 = 0 CO2 調(diào)節(jié)閥 = 0 補光燈 = 0 ENDIF 39。**********************溫度控制 *************************** IF 啟動按鈕 = 1 THEN IF 溫度 20 THEN 熱風(fēng)機 = 1 42 加熱器 = 1 通風(fēng)扇 = 1 通風(fēng)扇正轉(zhuǎn)指示燈 = 1 冷風(fēng)機 = 0 溫度 = 溫度 + ENDIF IF 溫度 25 THEN 熱風(fēng)機 = 0 加熱器 = 0 通風(fēng)扇 = 1 通風(fēng)扇反轉(zhuǎn)指示燈 = 1 冷風(fēng)機 = 1 溫度 = 溫度 ENDIF IF 溫度 = 20 AND 溫度 = 25 THEN 熱風(fēng)機 = 0 冷風(fēng)機 = 0 加熱器 = 0 通風(fēng)扇 = 0 通風(fēng)扇正轉(zhuǎn)指 示燈 = 0 通風(fēng)扇反轉(zhuǎn)指示燈 = 0 ENDIF 39。****************光照控制 ******************* IF 光照 15 THEN 遮陽簾 = 1 遮陽簾開簾指示燈 = 1 補光燈 = 1 光照 = 光照 + ENDIF IF 光照 25 THEN 43 遮陽簾 = 0 遮陽簾關(guān)簾指示燈 = 1 補光燈 = 0 光照 = 光照 ENDIF IF 光照 =15 AND 光照 = 25 THEN 遮陽簾開簾指示燈 = 0 遮陽簾關(guān)簾指示燈 = 0 補光燈 = 0 ENDIF 39。**************CO2 濃度控制 ***************** IF CO2 濃度 1000 THEN CO2 調(diào)節(jié)閥 = 1 CO2 濃度 = CO2 濃度 + 20 ELSE CO2 調(diào)節(jié)閥 = 0 ENDIF ENDIF 運行調(diào)試 在 MCGS 中，進入 “ 運行環(huán)境 ” ， 如圖 65 所示， 通過點擊畫面上的控制按鈕，觀察溫室大棚控制系統(tǒng)的運行情況是否與設(shè)計要求一致。在運行調(diào)試的過程中，通過不斷地改進完善使得系統(tǒng)的運行情況與設(shè)計要求完全一致。 44 圖 65 運行畫面 報表輸出 所謂數(shù)據(jù)報表就是根據(jù)實際需要以一定格式將統(tǒng)計分析后的數(shù)據(jù)記錄顯示出來，常用報表有實時數(shù)據(jù)報表和歷史數(shù)據(jù)報 表。數(shù)據(jù)報表在工控系統(tǒng)中是必不可少的一部分，是對生產(chǎn)過程中系統(tǒng)監(jiān)控對象狀態(tài)的綜合記錄。 實時報表用于將當前時間的數(shù)據(jù)變量按一定報告格式顯示出來。歷史報表通常是用于從歷史數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)記錄，并以一定的格式顯示歷史數(shù)據(jù)。 在 MCGS 中，該控制系統(tǒng)的實時報表和歷史報表將實時顯示溫室大棚中的溫度、光照和 CO2 濃度，如圖 66 所示。 圖 66 報表 畫面 45 曲線顯示 對運行過程的重要參數(shù)進行曲線記錄有兩個好處：一是評價過去的運行情況，二是預(yù)測以后的運行情況，因此曲線顯示在工控系統(tǒng)中是一個非常重要的部分。曲線顯示有實時曲線和歷史曲線顯示。實時曲線可像筆繪記錄儀一樣以曲線形式實時顯示一個或多個數(shù)據(jù)對象熟知的變化情況。歷史曲線主要用于事后查看數(shù)據(jù)和狀態(tài)、分析變化趨勢和總結(jié)規(guī)律