【正文】 n and Schwartz 2020). The Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC AR4) has indicated that the frequency and intensity of these extreme weather events are projected to very likely increase globally in this century (IPCC2020a). It is further projected that climate change could induce elevated mortality/morbidity from heat waves, floods, and droughts as well as the heavy rainfallrelated flooding risks (IPCC 2020b). It is also expected that many of these risks may be felt at the local to regional scales. In light of these concerns at a local scale for the area of south–central Canada, Environment Canada has pleted several research projects to project changes in the frequency and intensity of future extreme weather events and their impacts. For example, a threeyear research project on climate change and human health was pleted for four cities (Montreal, Ottawa, Toronto, and Windsor) in south–central Canada, in partnerships with Toronto Public Health, McMaster University, and the Public Health Agency of Canada. 洛陽理工學院畢業(yè)設計論文 46 This project, funded by the Health Policy Research Program of Health Canada, attempted to evaluate differential and bined impacts of extreme temperatures and air pollution on human mortality under current and future climates (Cheng et al. 2020a, b,2020a, b). Another threeyear research project investigated climate change and extreme rainfallrelated flooding risks in four river basins (Grand, Humber, Rideau, and Upper Thames) of southern Ontario, Canada. This project was led by Environment Canada and funded by the Government of Canada’s Climate Change Impacts and Adaptation Program (CCIAP), in partnerships with Conservation Ontario, Ontario Ministry of the Environment, Ontario Ministry of Natural Resources, and CGI Insurance Business, with the aim of projecting changes in the frequency and intensity of future daily heavy rainfall and high/lowstreamflow events (Cheng et al. 2020c, 2020, 2020a). Another study was pleted to project the possible impacts of climate change on freezing rain in 15 cites of south–central Canada, as shown in Fig. 1 (Cheng et al. 2020c, 2020b). While global climate models (GCMs) are an important tool in the
。 Kharin and Zwiers 2020。 Meehl and Tebaldi 2020。 Zwiers and Kharin 1998。 由于經驗欠缺 和知識的積累 ， 在設計方面難免有考慮不到 的地方，懇請各位老師批評指正。再次我謹向葛老師表達我心中誠摯的謝意和崇高的敬意。 都說嚴師出高徒， 葛老師不僅在學習上嚴格要求我們，而且他淵博的知識總能給予我靈感，對我要完成的設計有了很大的觸動。 由于所學不精，在設計初期我基本沒有頭緒，我曾去圖書館和網上查找了很多資料。我非常感謝葛老師在論文的設計和研究的過程中給予了我很大的幫助和悉心的指導，更是給我指出了設計的方向，讓我有了一個清晰的頭緒。因此我覺得我們今后的研究方 向可以放在硬件和軟件的開發(fā)上面。通過對硬件和軟件的介紹和說明，讓人一目了然的了解到了氣象站的工作原理和各項附加功能。 前期做了很多準備，在圖書館和網上查找了許多關于設計方面的資料 。 本設計是基于 PLC 小型氣象站設計，通過對空氣中溫濕度、風向和大氣壓力的監(jiān)控，系統(tǒng)會根據所監(jiān)測到的數據做出相應的反應。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 40 結 論 到這里，論文就已經接近尾聲了。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 38 圖 59 報警輸出 圖 510 海拔高度輸出 圖 511 舒適度輸出 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 39 同時設計的小型氣象站組態(tài)還實現報警輸出和海拔高度輸出以及舒適度輸出，這樣系統(tǒng)可以為人們的戶外活動提供一個可靠、全面的監(jiān)控和推薦。變量表如下表： 表 51 變量表 輸出 進制 符號 輸出 進制 符號 溫度顯示 無符號 32 位數 MD0 風力 7 級 二進制變量 濕度顯示 無符號 32 位數 MD4 風力超 8 級 二進制變量 風速顯示 無符號 32 位數 MD8 溫度報警 二進制變量 大氣壓力顯示 無符號 32 位數 MD12 濕度報警 二進制變量 舒適 二進制變量 風速報警 二進制變量 風力 1 級 二進制變量 大氣壓力報警 二進制變量 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 34 風力 2 級 二進制變量 關閉監(jiān)控 二進制變量 風力 3 級 二進制變量 關閉蜂鳴器報警 二進制變量 風力 4 級 二進制變量 海拔高度 無符號 32 位數 MD16 風力 5 級 二進制變量 風力 0 級 二進制變量 風力 6 級 二進制變量 下面將小型氣象站監(jiān)測到的溫度、濕度、風速和大氣壓力的變化趨勢如下面圖所示： 圖 53 溫度趨勢圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 35 圖 54 濕度趨勢圖 圖 55 大氣壓力趨勢圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 36 圖 56 風速趨勢圖 圖 57 風速等級輸出 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 37 圖 58 風速等級輸出 圖 57 和圖 58 均為風速等級輸出圖，從圖中不難看出本設計的風速輸出的特點是不同的風速等級對應不同的顏色，這樣也可以讓人可以一目了然的看出風速變化。當四種指數都輸出都在舒適度規(guī)定的范圍時就會輸出舒適的指令，即舒適指示燈會亮。由于本設計的目的不僅是給人們以直觀的天氣顯示，當溫度、濕度或風速超出系統(tǒng)設計的范圍時，就還會輸出相應的警報，提醒人們要做出防范。 程序的仿真 本設計的仿真過程圖如下： 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 32 圖 51 WINCC 主畫面 圖 51 就是本設計小型氣象站的組態(tài)仿真主畫面。 PLCSIM 軟件還可以對變量進行監(jiān)控。 本設計 是利用了計算機仿真技術，就是我們利用 WINCC 和 PLCSIM 兩者的結合 模擬出小型氣象站的基本流程。因此我采用了WINC 軟件進行了仿真。之所以采用這個組態(tài)軟件，是因為它的可編輯范圍特別廣，它能夠對各種控制系統(tǒng)進行編輯和配置；還能夠處理相關的一些數據還有報警系統(tǒng) ；還能夠存儲以往的一些歷史數據并且最重要的是還可 以查詢這些歷史數據。 舒適度判斷 當某一個循環(huán)里面的溫度、濕度和風速的數值都已經測得并保存以后 ， 通過比較當溫度 ≤ VD0≤ ；濕度 ≤ VD10≤ ；風速 ≤ VD20≤ 同時滿足的時候系統(tǒng)就會輸出舒適度，此時舒適指示燈亮。 網絡 3 已經求得每份溫度的百分比了，因為我們檢測的溫度范圍為20℃～ 50℃，為 70 份，因此我們將 AC1 乘以（ MUL_R） 70 得到 0℃～ 70℃，洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 30 所以通過網絡 5 將網絡 4 得到的數據減去（ SUB_R） 20就得到了 20℃～ 50℃的最終值。 溫度處理 前 兩步 同要是將模擬量通道 ALW6 的溫度數據通過 I_DI 指令轉換成雙整型數據存儲到 AC1 中，為了 提高計算精度而進一步將 AC0 中的數據通過 DI_R 轉換為浮點數。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 26 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 27 從網絡 1 到網絡 4 的運算可以得到相對風速數據，然后通過比較可以得出當風速 VD20≤ 的時候，系統(tǒng)輸出的是 （無風） ； 當風速 ≤ VD20≤ ，輸出結果為 ，我們定義為軟風（ 1 級風）；當風速 ≤ VD20≤ 時，輸出為 ，定義為輕風（ 2 級風）；風速 ≤ VD20≤ 時，輸出為 ，定義為微風（ 3 級風）；當監(jiān)測到的風速 為 ≤ VD20≤ 時，輸出為 ，定義為強風（ 4 級風）；當監(jiān)測到的風速為 ≤ VD20≤ 時，輸出為 ，定義為大風（ 5 級 風）；當監(jiān)測到的風速為 ≤ VD20≤ 時，輸出為 ，定義為狂風（ 6 級風）；當監(jiān)測到的風速為 ≤ VD20≤ 時，輸出為 ，定義為暴風（ 7 級風）。網絡 2 是將 AC0中的數據通過 DI_R 轉換為浮點數是為了提高計算精度。提示人們當前監(jiān)測環(huán)境中的濕度嚴重影響到人們的出行和生活。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 23 因為濕度對應的是 0~5V，所以 將網絡 2 中得到的實數除以（ DIV_R）16000 得到每份濕度所對應的的值，然后帶入網絡 4 中通過 MUL_R 運算即乘以 100 得到 0~100%的相對濕度數據，并輸出（ out）相對濕度顯示VD10。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 21 網絡 7 是將傳感器測量到的實數溫度轉換成整數溫度，然后根據海拔計算公式 H=8000（ 1+T/273） /P 將整數溫度除以 273 得到 VD40=T/273；第二個邏輯計算是將得到的 T/273+1=VD44； VD44 乘以 8000 得到 VD48；最后將 VD48 除以壓力顯示 VD30 就輸出最后需要的結果海拔高度 VD52。 因為我們設計的小型氣象站要求能夠測量出 0~1300hPa 的壓力值，所以 網絡5 就是將網絡 4 得到的每份 的值乘以（ MUL_R） 1300 就得了 0~1300hPa的數據。 將 AC06400，因為 4~20mA 的采集在西門子 200 系列中是通過坐標移動進行的，也就是因為對于 0~20mA 來說，西門子 S7200 的采集數據在0~32020，也就是說每 mA 對應的數據為 32020/20=1600，那么 4~20mA 就是對應于采集的數據 6400~32020，因此要將輸入值減 6400 來完成坐標的移動。所以壓力處理首先要經過這 2 步的轉換。由于小型氣象站的自身特點，我們視為接通電源氣象站就開始工作，進行數據采集和處理，所以電源始終接通。 表 3