【導(dǎo)讀】溫室產(chǎn)業(yè)及相關(guān)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展速度很快。高水平大型溫室的環(huán)境控制系統(tǒng)能夠。設(shè)備裝置，將室內(nèi)溫、濕、光、水、肥、氣等諸因素綜合協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。制系統(tǒng)兩個(gè)部分。智能控制系統(tǒng)包括：雙向天窗角度開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)，遮陽(yáng)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)，通風(fēng)機(jī)，噴灌滴灌控制，節(jié)。能加溫、降溫控制等。開(kāi)發(fā)智能溫室組態(tài)監(jiān)控界面。[2]努爾哈孜·朱瑪力.可編程控制器在電爐溫度控制系統(tǒng)中應(yīng)用的研究.新疆大學(xué)學(xué)報(bào)，熟悉設(shè)計(jì)題目要求，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料。初步完成軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。優(yōu)化系統(tǒng)軟件，確定軟件系統(tǒng)。整理材料，撰寫(xiě)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。的很多花卉、蔬菜、水果都是從溫室大棚中種植出來(lái)的。制精度和效果，對(duì)我國(guó)溫室業(yè)的發(fā)展有著不可估量的重要意義。溫度、濕度，從而達(dá)到智能化，自動(dòng)化控制的目的。

　　

【正文】 件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供 PLC 運(yùn)行的平臺(tái)。系統(tǒng)程序關(guān)系到 PLC 的性能，而且在 PLC使用過(guò)程中不會(huì)變動(dòng)，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器 ROM、 PROM 或 EPROM 中，用戶不能訪問(wèn)和修改。 用戶程序是隨 PLC 的控制對(duì)象而定的，由用戶根據(jù)對(duì)象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于 CMOS 靜態(tài)RAM 中，用鋰電 池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。為了防止干擾對(duì)RAM 中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過(guò)運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲(chǔ)器 EPROM 中?，F(xiàn)在有許多 PLC 直接采用 EEPROM 作為用戶存儲(chǔ)器。 工作數(shù)據(jù)是 PLC 運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。存放在 RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。在 PLC的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，設(shè)有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等邏輯器件的存儲(chǔ)區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶程序的初始設(shè)置和運(yùn)行情況而確定的。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在掉電時(shí)用后 18 備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部 分在掉電時(shí)可保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域稱為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。 由于系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)與用戶無(wú)直接聯(lián)系，所以在 PLC 產(chǎn)品樣本或使用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器的形式及容量是指用戶程序存儲(chǔ)器。當(dāng) PLC 提供的用戶存儲(chǔ)器容量不夠用，許多 PLC 還提供有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。 輸入 /輸出單元 輸入 /輸出單元通常也稱 I/O 單元或 I/O模塊，是 PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。 PLC 通過(guò)輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為 PLC 對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí) PLC 又通過(guò)輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí) 現(xiàn)控制目的。 由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而 PLC 內(nèi)部CPU 的處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以 I/O 接口要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。 I/O 接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高 PLC 的抗干擾能力。另外， I/O 接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)。 PLC 提供了多種操作電平和驅(qū)動(dòng)能力的 I/O 接口，有各種各樣功能的 I/O接口供用戶選用。 I/O 接口的主要類型有：數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。 常用的開(kāi)關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直 流輸入接口、交流輸入接口和交 /直流輸入接口 。 常用的開(kāi)關(guān)量輸出接口按輸出開(kāi)關(guān)器件不同有三種類型：是繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出。繼電器輸出接口可驅(qū)動(dòng)交流或直流負(fù)載，但其響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，動(dòng)作頻率低；而晶體管輸出和雙向晶閘管輸出接口的響應(yīng)速度快，動(dòng)作頻率高，但前者只能用于驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載，后者只能用于交流負(fù)載。 PLC的 I/O接口所能接受的輸入信號(hào)個(gè)數(shù)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)稱為 PLC輸入 / 輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)。 I/O 點(diǎn)數(shù)是選擇 PLC 的重要依據(jù)之一。當(dāng)系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可通過(guò) PLC 的 I/O 擴(kuò)展接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。 通信接口 PLC 配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。 PLC 通過(guò)這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它 PLC、計(jì)算機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。 PLC 與打印機(jī)連接，可將過(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打?。慌c監(jiān)視器連接，可將控制過(guò)程圖像顯示出來(lái)；與其它 PLC 連接，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)?？?19 制。 與計(jì)算機(jī)連接，可組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。 遠(yuǎn)程 I/O 系統(tǒng)也必須配備相應(yīng)的通信接口模塊。 智能接口模塊 智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的 CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與 PLC 系統(tǒng)總線相連的接口。它作為 PLC 系統(tǒng)的一個(gè)模塊，通過(guò)總線與 PLC相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在 PLC 的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作。 PLC 的智能接口模塊種類很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等。 編程裝置 編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控 PLC 內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與 PLC 進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它是開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù) PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專用編程器是由 PLC 廠家生產(chǎn)，專供 該廠家生產(chǎn)的某些 PLC 產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類。 簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)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(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡(jiǎn)易編程器體積小、價(jià)格便宜，它可以直接插在 PLC 的編程插座上，或者用專用電纜與 PLC 相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡(jiǎn)易編程器帶有存儲(chǔ)盒，可用來(lái)儲(chǔ)存用戶程序，如三菱的 FX20PE 簡(jiǎn)易編程器。 智能編程器又稱圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺(tái)專用便攜式計(jì)算機(jī)，如三菱的GP80FXE智能型編程 器。它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價(jià)格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅(qū)動(dòng)器，提供錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口。 專用編程器只能對(duì)指定廠家的幾種 PLC 進(jìn)行編程，使用范圍有限，價(jià)格較高。同時(shí)，由于 PLC 產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，所以專用編程器的生命周期也十分有限。因此，現(xiàn)在的趨勢(shì)是使用以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的編程裝置，用戶只要購(gòu)買 PLC 廠家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置。這樣，用戶只用較少的投資即可得到高性能的 PLC 程序開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。 基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的程序開(kāi)發(fā) 系統(tǒng)功能強(qiáng)大。它既可以編制、修改 PLC的梯形圖程序，又可以監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行、打印文件、系統(tǒng)仿真等。配上相應(yīng)的軟件還可實(shí) 20 現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能。 電源 PLC 配有開(kāi)關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比， PLC 電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)電網(wǎng)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。 15% 的范圍內(nèi)波動(dòng)。許多 PLC 還向外提供直流 24V 穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。 其它外部設(shè)備 除了以上所述的部件和設(shè)備外， PLC 還有許多外部設(shè)備，如 EPROM 寫(xiě)入器、外存儲(chǔ)器、人 /機(jī)接口裝置等。 EPROM 寫(xiě)入器是用來(lái)將用戶程序固化到 EPROM 存儲(chǔ)器中的一種 PLC 外部設(shè)備。為了使調(diào)試好用戶程序不易丟失，經(jīng)常用 EPROM 寫(xiě)入器將 PLC 內(nèi) RAM保存到EPROM 中。 PLC 內(nèi)部的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器稱為內(nèi)存儲(chǔ)器。有時(shí)可用外部的磁帶、磁盤和用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作成的存儲(chǔ)盒等來(lái)存儲(chǔ) PLC 的用戶程序，這些存儲(chǔ)器件稱為外存儲(chǔ)器。外存儲(chǔ)器一般是通過(guò)編程器或其它智能模塊提供的接口，實(shí)現(xiàn)與內(nèi)存儲(chǔ)器之間相互傳送用戶程序。 人 /機(jī)接口裝置是用來(lái)實(shí)現(xiàn)操作人員與 PLC 控制系統(tǒng)的對(duì)話。最簡(jiǎn)單、最普遍的人 /機(jī) 接口裝置由安裝在控制臺(tái)上的按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、撥碼開(kāi)關(guān)、指示燈、LED 顯示器、聲光報(bào)警器等器件構(gòu)成。對(duì)于 PLC 系統(tǒng)，還可采用半智能型 CRT人/機(jī)接口裝置和智能型終端人 /機(jī)接口裝置。半智能型 CRT 人 /機(jī)接口裝置可長(zhǎng)期安裝在控制臺(tái)上，通過(guò)通信接口接收來(lái)自 PLC 的信息并在 CRT 上顯示出來(lái)；而智能型終端人 /機(jī)接口裝置有自己的微處理器和存儲(chǔ)器，能夠與操作人員快速交換信息，并通過(guò)通信接口與 PLC 相連，也可作為獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)接入 PLC 網(wǎng)絡(luò)。 PLC 的工作原理 PLC 的工作方式是循環(huán)掃描的方式。每一次掃描所用的時(shí)間稱為 掃描周期或工作周期。 CPU 從第一條指令開(kāi)始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開(kāi)始新的一輪掃描。 PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的 。 可編程控制器，英文稱 Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱 PLC。 PLC是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過(guò)電路的物理過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于 21 PLC 內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。 PLC 基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普 遍計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機(jī)界面好就可以了。而 PLC 則還要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的使用等問(wèn)題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問(wèn)題。 實(shí)現(xiàn)控制要點(diǎn) 輸入輸出信息變換、可靠物理實(shí)現(xiàn)，可以說(shuō)是 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本 要點(diǎn)。 輸入輸出信息變換靠運(yùn)行存儲(chǔ)于 PLC 內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。 PLC 程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序 (不可更改 )，又有用戶自行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用（用戶）程序。系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為 PLC程序可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的 公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計(jì)。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶程序。 可靠物理實(shí)現(xiàn)主要靠輸人（ INPUT）及輸出（ OUTPUT）電路。 PLC 的 I/O 電路，都是專門設(shè)計(jì)的。輸入電路要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內(nèi)部計(jì)算機(jī)電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內(nèi)外也是電隔離的，靠光耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸出電路還要進(jìn)行功率放大，以足以帶動(dòng)一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。 I/O 電路是很多的，每一輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)都要有一個(gè) I或 O電路。 PLC 有 多少個(gè) I/O 用點(diǎn)，一般也就有多少個(gè) I/O 用電路。但由于它們都是由高度集成化的電路組成的，所以，所占體積并不大。 輸入電路時(shí)刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存于輸入暫存器中。每一輸入點(diǎn)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)其信息的暫存器。 輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點(diǎn)。輸出鎖存器與輸出點(diǎn)也是一一對(duì)應(yīng)的 這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實(shí)際就是 PLC處理器 I/O口的寄存器。它們與計(jì)算機(jī)內(nèi)存交換信息通過(guò)計(jì)算機(jī)總線，并主要由運(yùn)行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。把輸人暫存器的信息讀到 PLC 的內(nèi)存中，稱輸入刷新。 PLC 內(nèi)存有專門開(kāi)辟的存放輸入信息的映射區(qū)。 這個(gè)區(qū)的每一對(duì)應(yīng)位（ bit）稱之為輸入繼電器，或稱軟接點(diǎn)。這些位置 成 1，表示接點(diǎn)通， 位 置成 0為接點(diǎn)斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。 輸出鎖存器與 PLC 內(nèi)存中的輸出映射區(qū)也是對(duì)應(yīng)的。一個(gè)輸出鎖存器也有一個(gè)內(nèi)存位（ bit）與其對(duì)應(yīng)，這個(gè)位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈?？窟\(yùn)行系統(tǒng)程序，輸出繼電器的狀態(tài)映射到輸出鎖存器。這個(gè)映射也稱輸出刷新。輸出刷 22 新主要也是靠運(yùn)行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)的。這樣，用戶所要編的程序只是，內(nèi)存中輸入映射區(qū)到輸出映射區(qū)的變換，特別是怎么按輸入的時(shí)序變換成輸出的時(shí)序 。這是一個(gè)數(shù)據(jù)及邏輯處理問(wèn)題。由于 PLC 有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，編寫(xiě)出滿足這個(gè)要求的程序是完全可能的，而且也是較為容易的。 實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程 簡(jiǎn)單地說(shuō)， PLC 實(shí)現(xiàn)控制的過(guò)程一般是： 輸入刷新 —— 再運(yùn)行用戶程序 —— 再輸出刷新 —— 再輸入刷新 —— 再運(yùn)行用戶程序 —— 再輸出刷新??永不停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著。 圖 3— 1所示的流程圖反映的就是上述過(guò)程。它也反映了信息的時(shí)間關(guān)系。 有了上述過(guò)程，用 PLC 實(shí)現(xiàn)控制顯然是可能的。因?yàn)椋河辛溯斎胨⑿?，可把輸入電路監(jiān)控得到的輸入信息存入 PLC 的輸入映射區(qū)；經(jīng)運(yùn)行用戶程序，輸出 映射區(qū)將得到變換后的信息；再經(jīng)輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過(guò)輸出電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。又由于這個(gè)過(guò)程是永不停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著，所以，輸出總是反映輸入的變化的。只是響應(yīng)的時(shí)間上，略有滯后。當(dāng)然，這個(gè)滯后不宜太大，否則，所實(shí)現(xiàn)的控制不那么及時(shí)，也就失去控制的意義。 為此， PLC 的工作速度要快。速度快、執(zhí)行指令時(shí)間短，是 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。事實(shí)上，它的速度是很快的，執(zhí)行一條指令，多的幾微秒、幾十微秒，少的才零點(diǎn)幾，或零點(diǎn)零幾微秒。而且這個(gè)速度還在不斷提高中。 圖 3— 1所示的過(guò)程是簡(jiǎn)化的過(guò) 程，實(shí)際的 PLC 工作過(guò)程還要復(fù)雜些。除了 I/O刷新及運(yùn)行用戶程序，還要做些公共處理工作。 公共處理工作有：循環(huán)時(shí)間監(jiān)控、外設(shè)服務(wù)及通訊處理等。 監(jiān)控循環(huán)時(shí)間的目的是避免 死循環(huán) ，避免程序不能反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行。辦法是用 “看門狗” （ Watching dog）。只要循環(huán)超時(shí)，它可報(bào)警，或作相應(yīng)處理 。 外設(shè)服務(wù)是讓 PLC 可接受編程器對(duì)它的操作，或通過(guò)接口向輸出設(shè)備如打印機(jī)輸出數(shù)據(jù) 。 通訊處理是實(shí)現(xiàn) PLC 與 PLC，或 PLC與計(jì)算機(jī)，或 PLC與其它工業(yè)控制裝置或智能部件間信息交換的。這也是增強(qiáng) PLC 控制 能力的需要。 也就是說(shuō)，實(shí)際的 PLC 工作過(guò)程總是：公共處理 —— I/O 刷新 —— 運(yùn)行用戶程序 —— 再公共處理 —— ??反復(fù)不停地重復(fù)著。 可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的方式 23 用這種不斷地重復(fù)運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制稱掃描方式。是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的一種方式。此外，計(jì)算機(jī)用于控制還有中斷方式。在中斷方式下，需處理的控制先申請(qǐng)中斷，被響應(yīng)后正運(yùn)行的程序停止運(yùn)行，轉(zhuǎn)而去處理中斷工作（運(yùn)行有