組態(tài)監(jiān)控設(shè)計與應(yīng)用 教學(xué)課件 姚立波 項目四 任務(wù)4-1

項目四基于WebAccess的

農(nóng)業(yè)溫室控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計任務(wù)4-1農(nóng)業(yè)溫室控制項目背景及WebAccess監(jiān)控規(guī)劃

知識目標：

了解農(nóng)業(yè)溫室控制項目背景知識

掌握WebAccess組態(tài)軟件功能及特點

掌握ADAM-5550KWPAC控制器特點及模塊接線知識

掌握項目的控制要求

技能目標：

掌握農(nóng)業(yè)溫室智能控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計

熟悉ADAM-5550KWPAC控制器的性能測試1項目背景本項目依托某高檔花卉（蝴蝶蘭）溫室為現(xiàn)場控制對象。該溫室東西長100m，南北寬50m，為塑料連棟鋼結(jié)構(gòu)型溫室。頂層設(shè)置內(nèi)、外兩層遮陽膜控制光照，設(shè)置卷膜單元調(diào)節(jié)溫濕度。溫室北面安裝風(fēng)機，東南西三面?zhèn)却熬惭b卷膜機構(gòu)，以通氣和調(diào)節(jié)溫濕度。溫室布設(shè)了專門的加/降溫管路系統(tǒng)，冬天采用鍋爐加溫（專門有鍋爐間），夏天以深井水及水簾單元組合降溫。室外安裝了專用的氣象站，檢測雨雪、風(fēng)向及光照等參數(shù)。系統(tǒng)主要實現(xiàn)對溫室內(nèi)溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度、交/直流電機及室外氣象站風(fēng)向、雨雪、光照、噴淋澆溉等控制對象進行信號采集，根據(jù)傳感器的實際測量值與事先設(shè)定的目標值進行比較，以決定溫室環(huán)境因子的控制過程，控制相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)進行加熱、降溫和通風(fēng)等動作，并發(fā)出控制命令控制相關(guān)執(zhí)行部件的操作，使溫室內(nèi)各環(huán)境因子指標達到最優(yōu)，以保證農(nóng)作物最佳生長環(huán)境和條件。在方案設(shè)計時，采用了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和Internet信息發(fā)布技術(shù)，實現(xiàn)對溫室現(xiàn)場的遠程監(jiān)視和控制，以推進設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化和數(shù)字化。2控制系統(tǒng)的上下位機結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)采用生產(chǎn)過程控制和管理自動化應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的計算機數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）技術(shù)，主要由下位機系統(tǒng)、上位機系統(tǒng)以及聯(lián)系兩者的通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成，如圖4-2所示。上位機運行HMI（HumanMachineInterface）人機界面軟件WebAccess，由研華科技發(fā)布。在接收下位機的信息后，以適當(dāng)?shù)男问饺鐖D形、圖像、聲音各種參數(shù)的狀態(tài)（報警、正?；驁缶謴?fù)）、報表等方式提供給系統(tǒng)運行管理人員，以實現(xiàn)對溫室現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)視。同時數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后保存到數(shù)據(jù)庫中，以備事后的經(jīng)驗總結(jié)或事故追憶。也可以通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)讲煌谋O(jiān)控平臺上，與管理信息系統(tǒng)MIS、地理信息系統(tǒng)GIS等系統(tǒng)結(jié)合，形成功能更加強大的系統(tǒng)。上位機HMI系統(tǒng)同時可以接受操作人員的指示，將控制信號發(fā)送到下位機中，以達到控制的目的。系統(tǒng)采用研華科技的ADAM-5550KW可編程自動化控制器（PAC）作為下位機，與工控現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備之間進行信號采集與控制；具有CPU、內(nèi)存和程序，帶有嵌入式操作系統(tǒng)，功能非常強大，實質(zhì)就是一臺計算機。通過PAC中的程序或控制算法自動產(chǎn)生的命令可以實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的自動控制。除了完成本身的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控工作外，下位機的通信處理單元的能力非常強大，可以完成與其它各種設(shè)備的協(xié)議接口處理和信息轉(zhuǎn)換工作。系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)將工控機與PAC設(shè)備進行通信。通信系統(tǒng)主要負責(zé)解析上下位機各種不同的協(xié)議，完成通信數(shù)據(jù)發(fā)送、接收及轉(zhuǎn)發(fā)處理。隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)通信及控制技術(shù)的迅速發(fā)展，基于各種網(wǎng)絡(luò)的通信方式發(fā)展很快，網(wǎng)絡(luò)化、集成化、分布化成為SCADA通信系統(tǒng)的趨勢。工控系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)將現(xiàn)場各種設(shè)備的信號傳輸?shù)浆F(xiàn)場控制層的下位機，再將控制層信息傳輸?shù)叫畔⒈O(jiān)控層的上位機及企業(yè)管理層，并通過Web技術(shù)向Intranet或Internet發(fā)布信息。3網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)由現(xiàn)場控制層、信息監(jiān)控層、企業(yè)管理層組成，系統(tǒng)原理框圖如圖4-3所示?，F(xiàn)場采用PAC和上位工控機組成的二級控制結(jié)構(gòu)，利用ADAM-5550KWPAC控制器對各溫室中的設(shè)備分別進行數(shù)據(jù)采集和控制，上位工控機和PAC之間通過工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換。這些現(xiàn)場信息可被發(fā)布到企業(yè)MIS網(wǎng)上，從而方便各級瀏覽或根據(jù)權(quán)限發(fā)布控制命令。4

WebAccess簡介

AdvantechWebAccess功能十分強大，其基本組成包括以下部分：（1）工程管理器（2）DRAW（3）VIEW（4）客戶端插件（5）瘦客戶端（6）核心程序（7）ViewDAQ5

WebAccess的功能特點（1）使用Web瀏覽器完成整個工程的創(chuàng)建與運行（2）基于Web瀏覽器的客戶端既可監(jiān)視又可控制（3）支持ActiveX控件（4）瘦客戶端（5）強大的遠程診斷、維護功能（6）WebAccess使用普通的Web服務(wù)器（7）采用分布式結(jié)構(gòu)體系（8）強大的中央數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（9）冗余SCADA節(jié)點和通信端口技術(shù)（10）多層次網(wǎng)絡(luò)安全體系（11）采用矢量圖形格式（12）支持24位漸進色填充（13）具有獨特的語音、Email功能的警報處理方式（14）具有強大的

TCL腳本編程功能（15）豐富的設(shè)備驅(qū)動（16）支持強大的標準化接口（17）實時趨勢和歷史趨勢顯示及數(shù)據(jù)記錄功能（18）支持值班、日、月報表功能（19）支持排程功能（20）提供配方管理功能（21）支持視頻和音頻功能（22）豐富的Email功能（23）支持自定義工具欄和按鈕功能6ADAM-5550KWPAC智能控制器PAC全稱ProgrammableAutomaticController，是自動化領(lǐng)域新一代的智能控制系統(tǒng)。

ADAM-5550KW采用AMDGeodeGX533CPU，自帶WinDOwsCE5.0操作系統(tǒng)，支持看門狗定時器、電池備份RAM功能，嵌入了2個以太網(wǎng)接口（10M/100Mbps）、2個USB接口（USB1.1）和一個

VGA端口（1024X768分辨率），可采用Multiprog編程軟件來開發(fā)控制程序，是一種非常先進的基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的PAC控制器。研華ADAM-5550KWPAC智能控制器的主要特點有：

（1）在PLC基礎(chǔ)上擴充了更強大的功能（2）人機操作接口方便（3）支持WinCE5.0下的IEC-61131-3標準編程語言（4）內(nèi)置實時時鐘和看門狗定時器（5）為高級控制算法提供定制功能塊（6）支持AMONet運動控制模塊（7）支持冗余以太網(wǎng)連接（8）具有4個串行通信端口（9）具有遠程I/O擴展能力ADAM-5550KW及其控制模塊組成的系統(tǒng)如圖4-4所示。（1）ADAM-5051開關(guān)量輸入模塊ADAM-5051是16路開關(guān)量輸入模塊，提供16個接線端子。支持干接點(drycontact)、濕接點(wetcontact)兩種方式的接線。（2）ADAM-5056開關(guān)量輸出模塊ADAM-5056是16路開關(guān)量輸出模塊，采用集電極開路輸出方式，需要外部供給電源，提供16個接線端子。典型的外接繼電器的接線如圖4-8所示。（3）ADAM-5017模擬量輸入模塊ADAM-5017是8路差分模擬量輸入模塊，有效分辨率16位，信號輸入類型有mV（±150mV、±500mV）、V（±1V、±5V、±10V）、mA（±20mA、4-20mA），通道輸入范圍可程控，但8個通道只能設(shè)為相同的輸入范圍。隔離電壓3000V，應(yīng)注意任意兩個輸入端之間的電壓不可超過±15V。模擬量輸入信號的接線如圖4-9所示。（4）ADAM-5024模擬量輸出模塊ADAM-5024是4通道模擬量輸出模塊，用來將數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成模擬量信號輸出。通過配置軟件可設(shè)置為電壓輸出（0-10V）或電流輸出（0-20mA/4-20mA）。模擬量輸出信號的電氣接線如圖4-10所示。6監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃以某蝴蝶蘭花卉10000m2溫室為控制對象，開關(guān)量輸入（DI）共59路，需4塊5051模塊，開關(guān)量輸出（DO）共21路，需2塊5056模塊，模擬量輸入（AI）共7路，需1塊5017模塊，模擬量輸出（AO）1路，需1塊5024模塊。ADAM-5550KW控制器共有8個插槽，因此系統(tǒng)用一臺ADAM-5550KW控制器即可。各模塊具體分布如表4-1。槽號模塊名稱模塊功能模塊編號備注插槽0ADAM-505116路開關(guān)量輸入1#5051Modbus地址以1開頭插槽1ADAM-505116路開關(guān)量輸入2#5051Modbus地址以1開頭插槽2ADAM-505116路開關(guān)量輸入3#5051Modbus地址以1開頭插槽3ADAM-505116路開關(guān)量輸入4#5051Modbus地址以1開頭插槽4ADAM-505616路開關(guān)量輸出1#5056Modbus地址以0開頭插槽5ADAM-505616路開關(guān)量輸出2#5056Modbus地址以0開頭插槽6ADAM-50178路模擬量輸入5017Modbus地址以3開頭插槽7ADAM-50244路模塊量輸出5056Modbus地址以4開頭表4-1ADAM-5550KW控制器的模塊分布7系統(tǒng)I/O分配表（1）開關(guān)量輸入信號分配表溫室控制系統(tǒng)包括：風(fēng)機13臺，分為M2/6/10、M3/7/11、M4/8/12、M1/5/9/13共4組進行監(jiān)控，水簾電機P3、P4、P5三臺，均為交流電機，設(shè)置手動/自動切換信號、運行信號、故障信號采集，風(fēng)機的故障信號每臺單獨設(shè)置。內(nèi)遮陽電機P1、外遮陽電機P2，也為交流電機，需實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，設(shè)置手動/自動切換信號、正轉(zhuǎn)運行信號、反轉(zhuǎn)運行信號、故障信號。卷膜電機17臺，分為五組，為直流電機，需實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，設(shè)置正轉(zhuǎn)運行信號、反轉(zhuǎn)運行信號。室外氣象站主要檢測風(fēng)速、雨雪、風(fēng)向信號。（2）開關(guān)量輸出信號分配表溫室風(fēng)機和水簾電機均設(shè)置運行控制信號，內(nèi)遮陽電機、外遮陽電機和卷膜電機均設(shè)置正轉(zhuǎn)控制信號、反轉(zhuǎn)控制信號。（3）模擬量輸入