【正文】 擬量輸入和三十個數(shù)字量輸出再加手動自動轉(zhuǎn)換和報警的數(shù)字量輸入。因為把整個控制系統(tǒng)分為控制區(qū)和控制區(qū)二兩個控制區(qū)。而在選擇的這種類型的PLC上自帶有十六位的數(shù)字量輸入和十六位的數(shù)字量輸出。根據(jù)前面的點數(shù)計算，本設(shè)計有37個模擬量的輸入，49個數(shù)字量的輸出，再加上幾個數(shù)字量的輸入。與本機EEPROM容量相同EEPROM中的程序無需保護(不用電池，電容后備)190(40攝氏度時最少120h)；用電池保護可維持1年(典型值200天)表35 S7200CPU226功能特性（續(xù)）功能特性位操作執(zhí)行時間掃描時間監(jiān)控位存儲器計數(shù)器300ms(可重啟動)256(可選擇保持)256(可選擇保持)，計數(shù)范圍0～32767定時器0～32767(可選擇256可保持)4個定時器，1ms～30s16個定時器，10ms～5min236個定時器，100ms～54min中斷輸入高速計數(shù)器脈沖輸出4(利用輸入信號的正沿和/或負沿，可編程中斷響應(yīng))6個高速計數(shù)器(每個30kHz)，可做加法或減法計數(shù)器2個高速輸出(最高達到20kHz)，具有中斷能力，脈沖寬度可調(diào)接口適合的編程器RS485通信接口(PPI方式等)PG740II，PG760II，PC(AT)本機I/O*數(shù)字輸入*數(shù)字輸出*模擬電位置14：其中4個點可用于過程中斷，8個點可用于高速功能10其中2個點可用于本機功能2個：8位分辨率最多94個輸入和74個輸出(包括本機輸入輸出)28個輸入/7個輸出或和14個輸出7個擴展模塊(數(shù)字量或模擬量) 控制回路的設(shè)計（1）分區(qū)和點數(shù)的計算根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，將二區(qū)室和三區(qū)室為一個控制區(qū)，三區(qū)和冷庫室為另一個控制區(qū)。（3）技術(shù)性能指標S7200CPU226的基本單元功能特性見表35。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并隨時修改。6)文本顯示器文本顯示器TD200不僅是一個用于顯示系統(tǒng)信息的顯示器，還是操作控制單元，它可以在執(zhí)行程序的過程中修改某個量的數(shù)值，也可以直接設(shè)置輸入或輸出量。S7200系列CPU214以上PLC單元既備有這種接口，程序存儲卡EEPROM程序容量分別為8KB和16KB程序不等。4)程序存儲卡為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型可編程控制器設(shè)有外接EEPROM卡盒接口。簡易型的編程器都是袖珍型的，只有簡單的操作鍵及小面積的液晶顯示屏，但仍然具有用戶程序輸入，編輯，檢索的功能，也可在線進行系統(tǒng)監(jiān)控及故障檢測；智能型的編程器，是裝有全部所需軟件的工業(yè)現(xiàn)場用便攜式計算機，其程序編輯，管理的功能極強，可以把它掛在可編程控制器網(wǎng)絡(luò)上，對網(wǎng)上各站進行監(jiān)控，調(diào)試和管理。擴展單元型號及其輸入/輸出點數(shù)見表34。作為基本單元輸入/輸出點數(shù)的擴充，僅能與基本單元相連接使用。其系統(tǒng)構(gòu)成有基本單元，擴展單元，編程器，寫入器，文本顯示器等【９】。例如，S7200系列PLC，在一個機體內(nèi)集中了CPU板，輸入板，輸出板，電源板等。整體式PLC可以直接裝入機床或電控柜中。圖31 S7200的輸入輸出示意圖（2）S7200系列性能指標S7200系列PLC屬于整體式(單元式)結(jié)構(gòu)，其特點是非常緊湊。其他的電器的選型與控制1區(qū)一樣，這里不再重復(fù)。根據(jù)計算：一共有十九個加熱器，為了在三相電源上每一相的負載均衡，有兩相分別分配六個加熱器，另一相分配七個加熱器。（10）直流電源的選擇：因為變送器的電源和PLC的輸入電源都為24V，所以在設(shè)計中選擇的是額定電壓是220V，輸出電壓是24V的電源【８】。（9）溫度變送器的選擇任務(wù)要求溫室的溫度范圍為050度。所以，在設(shè)計中選擇的空氣開關(guān)2的型號為DZ12，額定電流為2A。（6）空氣開關(guān)1的選擇每個加熱器的電流容量：2000W/220V= ；交流電源每一相的容量：*10=；所以，在設(shè)計中選擇的空氣開關(guān)的型號為DZ10100/330，額定電流為100A，三極。（5）中間繼電器的選擇PLC每相輸出的電流在12A之間。（4）接觸器的選擇如熔斷器2的選擇，每個加熱器的電流容量：2000W/220V=。（3）熔斷器3的選擇熔斷器3是針對PLC每相輸出的保護，它的要求是12A 的熔斷器。*10=， ，在設(shè)計中選擇熔斷器1的型號是RT0，額定電流為100A。 選型計算 控制1區(qū)的選型計算（1）熔斷器1的選擇在本設(shè)計中，所有溫室的加熱器都是兩千瓦的，而三相交流電的每一相都是220V。所以，在設(shè)計中，把需要系數(shù)設(shè)為1來考慮。在選擇熔斷器的時候，注意到加熱器的頻繁啟動或者同時工作的個數(shù)的多少，必須考慮到需用系數(shù)。在主電路設(shè)計內(nèi)，由三，冷庫組成的控制2區(qū)類似控制1區(qū)的設(shè)計，與控制1區(qū)區(qū)別在于冷庫無加熱器，所以無需考慮它的供電【７】。第3章 溫室自動溫度控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計 主電路的設(shè)計 主電路的設(shè)計方案（1）主電路的設(shè)計中對各個溫室的加熱器的供電1）對控制1區(qū)的加熱器的供電二、四區(qū)組成的控制1區(qū)內(nèi)一共有30個加熱器，每個加熱器由三相交流電供電，為了使三相電源上負載均勻，所以各項上接有10個加熱器。（3）要求各個溫室的高溫報警值(1~+10度)能夠分別設(shè)定。最后選定的溫度變送器儀器要求靈敏度相對比較高。首先，要在溫室的墻壁上都裝上溫度隔熱膜，這樣一來，可以大大減少溫度的散發(fā)，減緩溫度的下降。在各溫度的實際溫度的設(shè)定值以及調(diào)整溫度的設(shè)定值，都采取了浮點數(shù)值型。每個溫度上都還獨立擁有啟/停按鈕，隨時控制溫室的開關(guān)狀態(tài)。各溫室的溫度設(shè)定值(0~50度)和調(diào)整設(shè)定值都是可以更改，并獨立設(shè)計的，每個溫度都對應(yīng)著同類型不同的上位程序來控制溫室溫度。報警鈴聲在沒有作出任何措施時一直報以鈴聲，直到按下急停按鈕或溫度回落到報警值一下的時候，鈴聲消失【６】。（1）溫度檢測在每一個冷庫中，有一個測定點，溫度變送器把測溫值傳送給上位，在上位可以實現(xiàn)或者在冷庫的現(xiàn)場操作顯示盤上，有溫度計顯示的冷庫溫度。在此情況下，一旦PLC沒有輸入，掉線燈亮，開啟急停按鈕，停止溫室的一切電器操作。此時，急停開關(guān)啟動，切斷所有加熱器。所以，要對此作出相應(yīng)的措施。在此設(shè)計中，實際值和設(shè)定值都可以自定義設(shè)定，方便于調(diào)節(jié)到任何理想的溫度值，以保證溫室中的培養(yǎng)物的成功培養(yǎng)。溫度介于設(shè)定值2與設(shè)定值3之間時，關(guān)斷加熱器3。當(dāng)檢測值小于設(shè)定值3時，三個加熱器都打開加熱，溫度直線上升。當(dāng)檢測值小于設(shè)定值1大于設(shè)定值2，加熱器1打開。（2）加熱器的控制這里介紹一下大溫室的加熱器與設(shè)定值之間的關(guān)系:三個溫度設(shè)定值與實際溫度值有一個差值N(這個差值N可以自定義)，當(dāng)所檢測溫度大于實際溫度值時，三個加熱器都處在關(guān)閉狀態(tài)，打開室內(nèi)通風(fēng)裝置降溫。 溫度控制的工藝描述（1）溫度的變送在每一個溫室中都有溫度變送器，大溫室2個，小溫室1個，它們隨時對溫室內(nèi)溫度檢測，把數(shù)據(jù)送到上位程序，上位程序根據(jù)檢測值與實際溫度或設(shè)定值的比較來控制加熱器的開關(guān)，以次來調(diào)節(jié)溫度(其中大溫室有2個檢測值，取其平均值與實際值或設(shè)定值作比較)。綜上所述，設(shè)計中的控制方式充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化和人性化兩種特點的管理操作模式，既減少了人力物力的消耗，又相應(yīng)減低成本，提高了效益，為一種合理的控制方式。溫室中的每個加熱器與上位上設(shè)定的按鈕相對應(yīng)，在需要加溫開啟加熱器時，按下對應(yīng)按鈕，上位燈亮表示加熱器可是工作。③基于PLC的手動控制在上位控制的時候，程序一旦出現(xiàn)故障，是必對溫室控制產(chǎn)生誤導(dǎo)，不利于溫室的控制，所以，設(shè)計中還增加了上位的手動控制。計算機會按呈現(xiàn)自動根據(jù)溫度變送器所檢測的溫度以及所設(shè)定值之間的差距來實現(xiàn)對溫度加熱器的開關(guān)。圖26 自動控制系統(tǒng)原理圖②基于PLC的自動控制自動控制在正常情況下，溫室自控工程中央控制室是無人值守的工作方式。由附錄的流程圖可以清楚的了解本設(shè)計中的自動控制和電器的手動控制之間的轉(zhuǎn)換。所以這是在特殊情況下的，以免整個控制系統(tǒng)癱瘓的保護措施或以應(yīng)急之用防止在控制系統(tǒng)故障的情況下對溫室的溫度控制失控，造成較大的損失。這種方式一般不常用，因為它需要人到每個溫室現(xiàn)場操作，耗時又耗力。（1）手動控制手動控制是電器的手動控制。而對于冷庫，本設(shè)計是采用上位編程，所以在下位的程序設(shè)計中就不予考慮了。對于大溫室的程序設(shè)計，先對傳送過來的兩個數(shù)據(jù)進行求平均值的運算，然后是用這個平均值和報警設(shè)定、溫度上限進行比較，再加上一些開關(guān)按鈕的互鎖，完成一系列自動控制的要求。因為本設(shè)計的邏輯控制比較簡單，所以采用線性化編程。因為上位機上沒有模擬量，所以在與上位機的連接中，必須先把這些采集進來的溫度值通過“塊傳送”指令把它們傳送到以VW0為首地址的V存儲器中，再把上位機變量和對應(yīng)的V存儲器連接即可。 下位機程序設(shè)計要求本設(shè)計的自動控制功能是由下位程序完成的。在上位程序自動控制出現(xiàn)錯誤時，切換到上位手動方式，溫室中的每個加熱器與上位上設(shè)定的按鈕相對應(yīng)，在需要加溫開啟加熱器時，按下對應(yīng)的按鈕，上位燈亮表示加熱器工作。電器手動控制是在溫室需要開啟或關(guān)閉加熱器的時候，必須到溫室的控制現(xiàn)場進行對加熱器的操作。在此情況下，一旦PLC沒有輸入，掉線燈亮，開啟急停按鈕，停止溫室的一切電器操作。此時，急停開關(guān)斷開，切斷所有加熱器。所以，要對此作出相應(yīng)的措施。（3）工藝的描述1）溫度的控制自動溫度控制:在每一個溫室中都有溫度變送器，大溫室2個，小溫室1個，它們隨時對溫室內(nèi)溫度檢測，把數(shù)據(jù)存儲在以AIW0為首地址的存儲器區(qū)域內(nèi)，上位程序根據(jù)檢測值與設(shè)定值的比較來控制加熱器的開關(guān)，以次來調(diào)節(jié)溫度(其中大溫室有2個檢測值，取其平均值與設(shè)定值作比較).在大溫室中有3個加熱器，在小溫室中有2個加熱器，所以大溫室有3個設(shè)定值，小溫室有2個設(shè)定值。在自動控制方式下，溫室的溫度控制由下位程序來控制，無需人工操作；在手動控制方式下，值班人員可以按照上位的人機界面所提供的信息，按照需求手動按動按鈕即可實現(xiàn)操作，也無需到操作現(xiàn)場控制。根據(jù)需要，要有4個EM231模擬量擴展模塊，1個EM222數(shù)字量擴展模塊（繼電器輸出）。由計算可知，控制2區(qū)有2個數(shù)字量輸入，19個模擬量輸入，19個數(shù)字量輸出。EM231有4個模擬量輸入點，根據(jù)需要，要有4個EM231擴展模塊。所以需要有模擬量輸入擴展模塊和數(shù)字量輸出擴展模塊。由計算可知，控制1區(qū)有2個數(shù)字量輸入，18個模擬量輸入，30個數(shù)字量輸出。加熱器同樣由三相交流電供電，為了盡量使三相負載均勻，所以只能讓一相接7個加熱器，其它兩相各接6個加熱器【３】。每個加熱器上還有熔斷器的保護，防止過流燒壞加熱器。由二，四區(qū)組成的控制1區(qū)一共有30個加熱器。數(shù)據(jù)顯示窗口的效果圖如圖25所示。控制窗口的效果圖如圖24所示。而對于下位機程序中數(shù)據(jù)之間的比較（例如溫度值和報警設(shè)定值之間的比較），可以讓報警設(shè)定值先乘以65536再除以50即可。另外，需要指出的是，溫度變送器采集進來的數(shù)據(jù)是0到65535之間的整數(shù)（即從PLC中上傳上來的數(shù)據(jù)是0到65535之間的整數(shù)），而在窗口中顯示和設(shè)定的數(shù)值是0到50之間的數(shù)據(jù)，所以必須對上傳上來的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換。小溫室控制窗口的設(shè)計和功能和大溫室控制窗口是一樣的，只是小溫室控制窗口比大溫室控制窗口少一個加熱器，所以也少一個溫度設(shè)定值。在冷庫界面中，可以看到該冷庫的當(dāng)前溫度和報警情況，還可以看到時間顯示，同樣也可以通過窗口下面的兩個按鈕切換到控制2區(qū)和冷庫控制窗口。界面窗口效果圖如下：圖23 小溫室界面效果圖控制2區(qū)是三區(qū)所有溫室和八個冷庫的總貌圖。窗口下面的兩個按鈕分別用于回到控制1區(qū)和打開大溫室控制窗口。封面窗口是工程運行后顯示的第一個畫面，入圖21所示，進入這個畫面后，如果你單擊鼠標，系統(tǒng)會馬上進入控制1區(qū)，如果你沒有單擊鼠標，該畫面會自動運行60秒后進入控制1區(qū)【２】。MCGS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)系統(tǒng)，可運行于Microsoft Windows95/Me/NT/2000/XP等操作系統(tǒng)。下面將對這三方面的內(nèi)容做逐一介紹。對全文進行了總結(jié)，指出了設(shè)計中的不足之處，并對未來的行業(yè)前景進行了展望。下位機則通過梯形圖程序設(shè)計實現(xiàn)了溫度控制的自動控制功能。第四章 溫室自動溫度控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計。第3章 溫室自動溫度控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計。首先對溫室自動控制系統(tǒng)作了簡要的介紹，然后對溫室自動控制系統(tǒng)提出了具體的控制要求：兩種工作方式（手動和自動）的描述，溫度控制中溫度的變松和加熱器的控制。包括課題的背景、意義以及相關(guān)技術(shù)和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 本文主要研究內(nèi)容本設(shè)計包括三個方面的設(shè)計內(nèi)容：上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，硬件控制線路的設(shè)計，下位機控制程序的設(shè)計。本設(shè)計以溫室內(nèi)溫度為輸出，分析了溫室溫度系統(tǒng)的機理模型，經(jīng)合理簡化后，采用基于PLC和組態(tài)軟件控制的溫度系統(tǒng)，使得模型的通用性較好；模型遞推辨識耗時少，模型參數(shù)更新快，具有較好的自適應(yīng)性，易于在線應(yīng)用；并且不需要某些昂貴的儀器測量機理參數(shù)，降低了成本。工控組態(tài)軟件是利用系統(tǒng)軟件提供的工具，通過簡單形象的組態(tài)工作，即可構(gòu)成所需的軟件功能。在現(xiàn)代工業(yè)控制中，PLC占有了很重要的地位，它可以和計算機一起組成控制功能完善的控制系統(tǒng)。這些缺點，限制了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法應(yīng)用于溫室小氣候的計算機實時控制。因此，傳統(tǒng)的溫室小氣候機理模型可移植性差、適應(yīng)性差、成本高、不易被缺乏經(jīng)驗的溫室管理者掌握，難以低成本地建立先進適用的溫室小氣候計算機控制系統(tǒng)。 相關(guān)技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外傳統(tǒng)的溫室小氣候建模，多是基于傳熱學(xué)、傳質(zhì)學(xué)等物理學(xué)定律和蒸騰作用、呼吸作用等作物生理學(xué)原理進行機理分析，通過能量平衡和物質(zhì)平衡建立溫室小氣候機理模型。該系統(tǒng)由于采用工控組態(tài)軟件和可編程序控制器PLC作為控制核心，使溫室控制系統(tǒng)具有界面友好，易于操作，運行可靠，便于更改、擴充、升級等優(yōu)點。整個設(shè)計中，主電路、控制回路、上位和下位的連接主要是通過各個環(huán)節(jié)的相關(guān)變量的連接來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的正常運行。具體方法是：可