S7-200PLC程序MCGS組態(tài)畫面塑料大棚種植櫻桃溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)成果《塑料大棚種植櫻桃溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書所在學(xué)院所在學(xué)院xxxxxxxxxx學(xué)院班級(jí)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師完成日期湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院PAGE1目錄1緒論 52系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 72.1控制要求分析 72.2控制方案 73硬件設(shè)計(jì) 103.1PLC選擇 103.2主電路 103.3控制電路 113.4PLC的輸入和輸出分配 133.5PLC輸入和輸出接線圖 143.6器件清單 154軟件設(shè)計(jì) 174.1控制系統(tǒng)流程圖 174.2PLC內(nèi)部使用地址 184.3梯形圖程序 194.3.1主程序 194.3.2參數(shù)設(shè)定子程序 314.3.3模擬量輸入處理子程序 354.4語(yǔ)句表程序 395組態(tài)設(shè)計(jì) 525.1通訊定義 525.2變量連接 535.3組態(tài)畫面 556系統(tǒng)調(diào)試 596.1硬件調(diào)試 596.2PLC程序調(diào)試 596.3組態(tài)聯(lián)機(jī)調(diào)試 637總結(jié) 66參考文獻(xiàn) 67致謝 68附錄 69附錄1電氣圖紙 69全套圖紙加V信153893706或扣3346389411

摘要本課題是塑料大棚種植櫻桃溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用西門子S7-200PLC為控制核心，組態(tài)軟件MCGS為上位機(jī)，對(duì)塑料大棚種植櫻桃溫濕度控制，檢測(cè)2路溫度，2路濕度，根據(jù)設(shè)定的控制溫度上下限，控制濕度上下限，溫度低，啟動(dòng)加熱器加熱，溫度高啟動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻。濕度低啟動(dòng)加濕器，濕度高開啟側(cè)窗。溫度過高進(jìn)行報(bào)警，溫度過低進(jìn)行報(bào)警，濕度過高進(jìn)行報(bào)警，濕度過低進(jìn)行報(bào)警。系統(tǒng)具有短路，過載，急停保護(hù)，傳感器故障檢測(cè)，安全可靠。系統(tǒng)具有自動(dòng)手動(dòng)操作模式，可以通過外部開關(guān)或者上位機(jī)進(jìn)行控制，方便靈活。采用PLC和上位機(jī)進(jìn)行控制，使用方便靈活，具有一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：塑料大棚；溫濕度控制；櫻桃種植

AbstractThistopicisthedesignoftemperatureandhumiditycontrolsystemforcherryplantinginplasticgreenhouse.SiemensS7-200PLCisusedasthecontrolcoreandconfigurationsoftwareMCGSistheuppercomputer.Itcontrolsthetemperatureandhumidityofcherryplantinginplasticgreenhouse.Itdetectsthetwo-waytemperatureandtwo-wayhumidity.Accordingtotheupperandlowerlimitofcontroltemperature,itcontrolstheupperandlowerlimitofhumidity,lowtemperature,startsheaterheating,andstartsfancoolingathightemperature.Starthumidifierwithlowhumidityandopensidewindowwithhighhumidity.Thetemperatureistoohightogiveanalarm,thetemperatureistoolowtogiveanalarm,thehumidityistoohightogiveanalarm,andthehumidityistoolowtogiveanalarm.Thesystemhasshortcircuit,overload,emergencystopprotection,sensorfaultdetection,safetyandreliability.Thesystemhasautomaticmanualoperationmodeandcanbecontrolledbyexternalswitchoruppercomputer,whichisconvenientandflexible.UsingPLCandPCtocontrol,itisconvenientandflexibletouse,andhasacertainpracticalvalue.KEYWORDS：PlasticGreenhouse;TemperatureandHumidityControl;CherryPlanting

1緒論設(shè)計(jì)目標(biāo)：（1）了解現(xiàn)有溫濕度系統(tǒng)的工作原理；（2）通過自己的所學(xué)的專業(yè)課程，比如像繼電器控制電氣控制與PLC技術(shù)應(yīng)用，傳感器等專業(yè)課，以此為基礎(chǔ)，并了解常見溫濕度檢測(cè)儀的使用方法及設(shè)備工作原理。（3）通過各種網(wǎng)絡(luò)渠道對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行研究。塑料大棚種植櫻桃溫濕度控制系統(tǒng)是一種配備有溫室環(huán)境控制系統(tǒng)的資源集約型高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，它在調(diào)控溫室內(nèi)小氣景候環(huán)境以適應(yīng)作物生長(zhǎng)發(fā)育要求的同時(shí)，不僅實(shí)現(xiàn)了作物的反季節(jié)生產(chǎn)，還提高了作物的質(zhì)量以及作物生產(chǎn)的效率。近年來隨著傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)以及生物技術(shù)等高新技術(shù)和手段的飛速發(fā)展，帶來了溫室環(huán)境控制方面的一場(chǎng)革命。溫室環(huán)境控制系統(tǒng)正在不斷吸收相關(guān)領(lǐng)域新的理論和方法，結(jié)合溫室作物種植的特點(diǎn)，不斷創(chuàng)新，逐步完善，從而使溫室種植業(yè)實(shí)現(xiàn)真正意義上的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)。在溫室控制技術(shù)方面，美國(guó)、荷蘭、以色列和日本等國(guó)較為先進(jìn)，可以根據(jù)溫室作物的要求和特點(diǎn)，對(duì)溫室內(nèi)光照、溫度、濕度、CO2等諸多因子進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。在綜合控制成本和效益、環(huán)境參數(shù)優(yōu)化、節(jié)能節(jié)水技術(shù)及溫室配套設(shè)備的研制等方面均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并帶動(dòng)了溫室配套產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?？傊b測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制局域網(wǎng)等已逐漸應(yīng)用于溫室的管理與控制中，發(fā)達(dá)國(guó)家的溫室控制技術(shù)正向高度自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。櫻桃設(shè)施栽培的扣棚時(shí)間，主要是依據(jù)櫻桃解除休眠所需的低溫時(shí)間、設(shè)施類型和果品上市時(shí)間而定。落葉果樹在落葉后都經(jīng)過一定的低溫階段，才能解除休眠進(jìn)入萌芽期，這個(gè)低溫階段的長(zhǎng)短就是需冷量，它一般是按照0-7.2℃的有效低溫時(shí)間來表示。大櫻桃需冷量一般在733-1440h，品種不同需冷量也不盡相同。設(shè)施栽培中必須以所栽品種最高的需冷量來確定扣棚時(shí)間，才能保證花期相遇，開花整齊。如果需冷量不足就扣棚，會(huì)出現(xiàn)萌芽開花不整齊，花期拉長(zhǎng)或不開花、坐果率低等現(xiàn)象。設(shè)施櫻桃需冷量達(dá)到1200h左右，升溫比較安全可靠櫻桃的開花期對(duì)溫度要求更為嚴(yán)格，過高或過低均不利于授粉受精。夜間不低于5℃，保持在7-10℃為宜，白天一般保持在18-20℃果實(shí)膨大期，在果實(shí)發(fā)育前期，從落花后到幼果膨大，白天溫度從18-20℃逐步上升至20-22℃，最高不超過25℃；夜溫控制在7-8℃，最高不超過10℃。到果實(shí)著色至成熟期，白天溫度控制在22-25℃，夜溫控制在12-15℃，保證晝夜溫差在10℃以上，有利于櫻桃的成熟上色設(shè)施栽培櫻桃一般在4月中下旬完成采收，采收后要適時(shí)撤膜。4月下旬至5月份外界氣溫與露地櫻桃采收后溫度有明顯差距，這時(shí)如果除去棚膜，櫻桃雖然能保持正常的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，但卻不能保證花芽分化的溫度，勢(shì)必打破了櫻桃的發(fā)育規(guī)律，從而影響來年的產(chǎn)量。所以，在撤膜之前，需要對(duì)櫻桃進(jìn)行適當(dāng)?shù)腻憻挕２墒蘸蟮谝恢?，在外界晚間最低溫度大于10℃時(shí)，撤掉草簾；將通風(fēng)口逐漸放大，或同時(shí)將底角膜上揭，加大放風(fēng)量，延長(zhǎng)放風(fēng)時(shí)間，縮短內(nèi)外環(huán)境條件差距。第二周，中午在內(nèi)外溫度相差較小時(shí)，揭膜放風(fēng)時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，揭膜面積加大，在外界最低溫度大于15℃時(shí)，逐漸撤朦膜。一般進(jìn)行15-20d鍛煉后即可完全撤膜。櫻桃覆膜到發(fā)芽，棚內(nèi)相對(duì)濕度可維持在60%-80%左右，花期棚內(nèi)濕度保持在50%-60%為宜，膨大期為40-60%，果實(shí)成熟期為40%-50%?？諝鉂穸鹊恼{(diào)控主要靠地面與樹體蒸騰和通風(fēng)來調(diào)控。澆水量多，空氣濕度也大；要保持較低的空氣濕度，只有通過大量通風(fēng)和減小土壤濕度。土壤含水量一般保持在60%-80%。通常情況下，覆膜后要灌一次水，水量可稍大一些，后期根據(jù)土壤濕度酌情澆水，以少量多次為宜。櫻桃膨大期，要求土壤濕度50%-60%；至櫻桃著色期，如果不是特別旱，一般不再澆水，此時(shí)期灌水量過大會(huì)加重裂果。

2系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)2.1控制要求分析 塑料大棚種植櫻桃溫濕度如圖2-1所示，共有兩組采集點(diǎn)，每組采集點(diǎn)都同時(shí)采集實(shí)時(shí)溫度和濕度值。采用風(fēng)扇和加熱爐控制溫度，風(fēng)扇用來進(jìn)行降溫冷卻控制，加熱爐用來進(jìn)行升溫控制；因此風(fēng)扇啟動(dòng)時(shí)，需要關(guān)閉加熱爐，加熱器啟動(dòng)時(shí)，需要關(guān)閉風(fēng)扇。采用側(cè)窗和加濕器來控制濕度，開側(cè)窗用來降低濕度控制，加濕器用來進(jìn)行加濕控制；因此加濕器開時(shí)，需要關(guān)閉側(cè)窗，開側(cè)窗時(shí)，需要關(guān)閉加濕器。溫度和濕度都有一個(gè)范圍值，可以通過上位機(jī)進(jìn)行設(shè)定。兩組傳感器采集的實(shí)時(shí)溫度值和濕度值跟設(shè)置的溫濕度控制上限值、下限值進(jìn)行比較，檢測(cè)到傳感器采集到得實(shí)時(shí)溫度值或者濕度值低于控制下限，或者高于控制上限，觸發(fā)相應(yīng)執(zhí)行設(shè)備（例如啟動(dòng)風(fēng)扇冷卻，啟動(dòng)加熱器升溫，開側(cè)窗降濕度，啟動(dòng)加濕器進(jìn)行加濕）。假設(shè)檢測(cè)到溫度傳感器1采集的實(shí)時(shí)溫度值小于報(bào)警下限值，溫度傳感器2采集的實(shí)時(shí)溫度值大于上限值（或者相反），觸發(fā)溫度傳感器故障報(bào)警，濕度控制類似。圖2-1塑料大棚溫濕度控制系統(tǒng)示意圖2.2控制方案 控制系統(tǒng)方框圖如圖2-2所示，以PLC為控制核心，MCGS與PLC采用通訊方式交換數(shù)據(jù)，監(jiān)控塑料大棚櫻桃溫度控制系統(tǒng)，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，實(shí)時(shí)和歷史曲線顯示，實(shí)時(shí)和歷史報(bào)警查詢。 外部的啟動(dòng)和停止按鈕接PLC的輸入，用于按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)系統(tǒng)，按下停止按鈕，停止系統(tǒng)。MCGSMCGS啟動(dòng)開風(fēng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行指示燈故障指示燈溫度高報(bào)警指示燈溫度低報(bào)警指示燈模擬量輸入啟動(dòng)停止急停開關(guān)自動(dòng)手動(dòng)選擇開關(guān)風(fēng)機(jī)過載反饋加熱過載反饋加濕過載反饋側(cè)窗過載反饋開窗到位行程開關(guān)關(guān)窗到位行程開關(guān)手動(dòng)開風(fēng)機(jī)選擇開關(guān)手動(dòng)開加熱選擇開關(guān)手動(dòng)開加濕選擇開關(guān)手動(dòng)開側(cè)窗按鈕手動(dòng)關(guān)側(cè)窗按鈕溫度1傳感器+變送器濕度1傳感器+變送器溫度2傳感器+變送器濕度2傳感器+變送器接觸器風(fēng)機(jī)啟動(dòng)加熱接觸器加熱器啟動(dòng)開側(cè)窗繼電器接觸器側(cè)窗啟動(dòng)關(guān)側(cè)窗繼電器接觸器啟動(dòng)加濕器接觸器加濕器濕度高報(bào)警指示燈濕度低報(bào)警指示燈PLC圖2-1控制系統(tǒng)方框圖外部的急停開關(guān)接PLC的輸入，用于當(dāng)檢測(cè)到發(fā)生緊急情況，按下急停開關(guān)，緊急停止所有設(shè)備。外部的自動(dòng)手動(dòng)選擇開關(guān)接PLC的輸入，用于選擇選擇操作模式，為OFF時(shí)選擇自動(dòng)模式，為ON時(shí)選擇手動(dòng)模式。選擇手動(dòng)模式時(shí)，通過外部開關(guān)或者上位機(jī)，單獨(dú)手動(dòng)控制各個(gè)設(shè)備。選擇自動(dòng)操作模式時(shí)，按下啟動(dòng)，自動(dòng)運(yùn)行指示燈點(diǎn)亮，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行；按下停止，自動(dòng)運(yùn)行指示燈熄滅，系統(tǒng)停止。外部的風(fēng)機(jī)過載反饋，加熱器過載反饋，加濕器過載反饋，側(cè)窗電機(jī)過載反饋信號(hào)接PLC的輸入，用于進(jìn)行故障報(bào)警，檢測(cè)到故障停止響應(yīng)的設(shè)備。外部的手動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)、手動(dòng)啟動(dòng)加熱、手動(dòng)啟動(dòng)加濕度、手動(dòng)開側(cè)窗、手動(dòng)關(guān)側(cè)窗，接PLC的輸入，用于選擇手動(dòng)操作模式時(shí)，手動(dòng)單獨(dú)控制設(shè)備。 PLC輸出方面，PLC輸出接風(fēng)機(jī)啟動(dòng)中間繼電器，PLC通過控制中間繼電器線圈得電，中間繼電器常開觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)控制接觸器，接觸器常開觸點(diǎn)閉合，控制風(fēng)機(jī)電機(jī)，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行冷卻。同樣的，PLC輸出接加熱中間繼電器，開側(cè)窗中間繼電器，關(guān)側(cè)窗中間繼電器，啟動(dòng)加濕器中間繼電器，分別控制加熱器進(jìn)行加熱，側(cè)窗開關(guān)，加濕器控制濕度等。PLC輸出接自動(dòng)運(yùn)行指示燈、故障指示燈、溫度高報(bào)警指示燈、溫度低報(bào)警指示燈、濕度高報(bào)警指示燈、濕度低報(bào)警指示燈等，用于狀態(tài)顯示。

3硬件設(shè)計(jì)3.1PLC選擇 經(jīng)分析，系統(tǒng)共使用了15路數(shù)字量輸入，11路數(shù)字量輸出，4路模擬量輸入，沒有使用模擬量輸出，共30路輸入和輸出，系統(tǒng)為小型自動(dòng)化應(yīng)用。 西門子的S7-200PLC是高性能的小型PLC，性價(jià)比高，模擬量處理方便，適合小型自動(dòng)化應(yīng)用，因此選擇西門子的S7-200PLC進(jìn)行控制。其中CPU226，含24路數(shù)字量輸入，16路數(shù)字量輸出，可滿足本櫻桃大棚種植溫濕度控制系統(tǒng)的數(shù)字里輸入和輸出使用需要。外加一個(gè)EM231模擬量輸入模塊，含4路模擬量輸入，可以滿足溫濕度控制要求。3.2主電路 主電路如圖3-1所示。3相380V交流電，接L1、L2、L3、N，為塑料大棚溫濕度控制系統(tǒng)提供電源。QF1是總斷路器，通斷塑料大棚溫濕度控制系統(tǒng)電源。M1是冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻，QF2是冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)斷路器，通斷冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)電源，KM1是冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)啟動(dòng)接觸器，F(xiàn)R1是冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)過載保護(hù)熱繼電器，用于保護(hù)冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)，防止冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過載運(yùn)行，燒毀冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)作用。R1是加熱器，用于溫度低加熱。QF3是加熱器斷路器，KM2是加熱器啟動(dòng)接觸器，F(xiàn)R1是加熱器過載保護(hù)熱繼電器，用于加熱器，防止加熱器長(zhǎng)時(shí)間過載運(yùn)行，燒毀加熱器作用。同樣的，M2是開關(guān)側(cè)窗電機(jī)，驅(qū)動(dòng)側(cè)窗機(jī)構(gòu)執(zhí)行開或者關(guān)側(cè)窗。QF4是開關(guān)側(cè)窗電機(jī)斷路器，KM3是開側(cè)窗啟動(dòng)接觸器，KM4是關(guān)側(cè)窗啟動(dòng)接觸器，F(xiàn)R5是開關(guān)側(cè)窗電機(jī)過載保護(hù)熱繼電器，用于保護(hù)開關(guān)側(cè)窗電機(jī)，防止開關(guān)側(cè)窗電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過載運(yùn)行，燒毀開關(guān)側(cè)窗電機(jī)作用。同樣的，M3是加濕器電機(jī)，驅(qū)動(dòng)加濕器進(jìn)行加濕。QF5是加濕器電機(jī)斷路器，KM5是加濕器電機(jī)啟動(dòng)接觸器，F(xiàn)R5是加濕器電機(jī)過載保護(hù)熱繼電器，用于保護(hù)加濕器電機(jī)，防止加濕器電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過載運(yùn)行，燒毀加濕器電機(jī)作用。圖3-1主電路圖3.3控制電路 控制電路如圖3-2所示，QF6是控制電路斷路器，通斷控制電路電源，F(xiàn)U1是控制電路熔斷器，起短路過流保護(hù)作用。 A1是直流電源，將220V50Hz交流電，轉(zhuǎn)換為24V直流電，為PLC數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出提供24V直流電源，為EM231模擬量輸入提供直流電源，為傳感器提供直流電源。 KM1是風(fēng)機(jī)電機(jī)啟動(dòng)接觸器，KA1是風(fēng)機(jī)電機(jī)啟動(dòng)繼電器，PLC通過控制KA1線圈得電，KA1常開觸點(diǎn)閉合，KM1線圈得電，KM1常開主觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)電機(jī)執(zhí)行降溫。 同樣的，KM2是加熱器啟動(dòng)接觸器，KA2是加熱器啟動(dòng)繼電器，PLC通過控制KA2線圈得電，KA2常開觸點(diǎn)閉合，KM2線圈得電，KM2常開主觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)加熱器執(zhí)行升溫。圖3-2控制電路圖 同樣的，KM3是開側(cè)窗啟動(dòng)接觸器，KA3是開側(cè)窗啟動(dòng)繼電器，PLC通過控制KA3線圈得電，KA3常開觸點(diǎn)閉合，KM3線圈得電，KM3常開主觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)側(cè)窗電機(jī)執(zhí)行開窗降濕度。 同樣的，KM4是關(guān)側(cè)窗啟動(dòng)接觸器，KA4是關(guān)側(cè)窗啟動(dòng)繼電器，PLC通過控制KA4線圈得電，KA4常開觸點(diǎn)閉合，KM4線圈得電，KM4常開主觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)側(cè)窗電機(jī)執(zhí)行關(guān)窗。。 同樣的，KM5是加濕器啟動(dòng)接觸器，KA5是加濕器啟動(dòng)繼電器，PLC通過控制KA5線圈得電，KA5常開觸點(diǎn)閉合，KM5線圈得電，KM5常開主觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)加濕器執(zhí)行加濕。3.4PLC的輸入和輸出分配 輸入和輸出分配表見表3-1，表3-2，表3-3所示。表3-1數(shù)字量輸入分配表名稱內(nèi)部地址外部編號(hào)啟動(dòng)按鈕I0.0SB1停止按鈕I0.1SB2急停開關(guān)I0.2SB3自動(dòng)手動(dòng)模擬選擇開關(guān)I0.3SA1風(fēng)機(jī)過載反饋I0.4FR1加熱過載反饋I0.5FR2側(cè)窗過載反饋I0.6FR3加濕過載反饋I0.7FR4開窗到位行程開關(guān)I1.0SQ1關(guān)窗到位行程開關(guān)I1.1SQ2手動(dòng)開風(fēng)機(jī)選擇開關(guān)I1.2SA2手動(dòng)開加熱選擇開關(guān)I1.3SA3手動(dòng)開加濕選擇開關(guān)I1.4SA4手動(dòng)開側(cè)窗按鈕I1.5SB4手動(dòng)關(guān)側(cè)窗按鈕I1.6SB5表3-2數(shù)字量輸出分配表名稱內(nèi)部地址外部編號(hào)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)中間繼電器Q0.0KA1啟動(dòng)加熱中間繼電器Q0.1KA2啟動(dòng)開側(cè)窗中間繼電器Q0.2KA3啟動(dòng)關(guān)側(cè)窗中間繼電器Q0.3KA4啟動(dòng)加濕中間繼電器Q0.4KA5自動(dòng)運(yùn)行指示燈Q0.5HL1故障指示燈Q0.6HL2溫度高報(bào)警指示燈Q0.7HL3溫度低報(bào)警指示燈Q1.0HL4濕度高報(bào)警指示燈Q1.1HL5濕度低報(bào)警指示燈Q1.2HL6表3-3模擬量輸入分配表名稱內(nèi)部地址外部編號(hào)區(qū)域1溫度檢測(cè)AIW0TT1區(qū)域1濕度檢測(cè)AIW2HT1區(qū)域2溫度檢測(cè)AIW4TT2區(qū)域2濕度檢測(cè)AIW6HT23.5PLC輸入和輸出接線圖 PLC輸入和輸出接線圖見圖3-3，圖3-4所示。220V交流電，接PLC的L、N，為PLC提供220V工作電源。24V直流電接PLC的輸入1M、2M和PLC輸入公共端，為PLC輸入提供24V直流電。24V直流電接PLC的輸出的1L、2L、3L和PLC輸出公共端，為PLC輸出提供24V直流電。24V直流電接模擬量輸入模塊的L+和M，為EM231提供24V直流電。圖3-3PLC本體數(shù)字量輸入輸出接線圖圖3-4模擬量輸入接線圖3.6器件清單 主要器件清單見表3-4所示。表3-4器件清單序號(hào)元件名稱元件型號(hào)元件規(guī)格單位數(shù)量品牌1微型斷路器C65N-C32A/3P配電保護(hù)6kA，400VAC，32A，三極個(gè)1施耐德2微型斷路器C65N-D10A/3P動(dòng)力保護(hù)6kA，400VAC，10A，三極個(gè)2施耐德3微型斷路器C65N-D4A/3P動(dòng)力保護(hù)6kA，400VAC，4A，三極個(gè)2施耐德4微型斷路器C65N-C6A/2P配電保護(hù)6kA，400VAC，6A，雙極個(gè)1施耐德5交流接觸器LC1-D09BDCAC-3制4kW，380/400VAC，9A，內(nèi)置1/可擴(kuò)展3(NO+NC)個(gè)5施耐德6熱過載繼電器LRD-14CTeSysD經(jīng)濟(jì)型，，7-10A，搭配D09-D38個(gè)2施耐德7熱過載繼電器LRD-08CTeSysD經(jīng)濟(jì)型，，2.5-4A，搭配D09-D38個(gè)2施耐德8繼電器RSB1A120B7接口型，24VAC，1CO/12A，搭配35M基座個(gè)5施耐德9開關(guān)電源S-350-24G1系列，單相開放式(無認(rèn)證)，單輸出350W，24V，14.6A個(gè)1明緯10熔斷器RT18-32/6ART18-32/6A個(gè)2正泰11按鈕XB2-BA31CΦ22金屬平頭，彈簧復(fù)位，1NO，綠色個(gè)2施耐德12按鈕XB2-BA42CΦ22金屬平頭，彈簧復(fù)位，1NC，紅色個(gè)2施耐德13按鈕XB2-BA51CΦ22金屬平頭，彈簧復(fù)位，1NO，黃色個(gè)3施耐德14急停按鈕XB2-BS242CΦ60金屬蘑菇頭，鑰匙復(fù)位，1NC，紅色個(gè)1施耐德15選擇開關(guān)XB2-BD21CΦ22金屬短柄，2位保持，1NO，個(gè)4施耐德16行程開關(guān)YBLX-WL/DYBLX-WL/D只3正泰17指示燈XB2-BVB3LCΦ22標(biāo)準(zhǔn)型，24VAC/DC，LED燈泡，綠色個(gè)1施耐德18指示燈XB2-BVB4LCΦ22標(biāo)準(zhǔn)型，24VAC/DC，LED燈泡，紅色個(gè)3施耐德19指示燈XB2-BVB5LCΦ22標(biāo)準(zhǔn)型，24VAC/DC，LED燈泡，黃色個(gè)2施耐德20PLC模塊6ES7216-2BD23-0XB0CPU226AC/DC/RLY，24輸入/16輸出，，只1西門子21PLC模塊6ES7231-0HC22-0XA0EM231模擬量輸入模塊，4輸入，，只1西門子22PLC模塊6ES7232-0HB22-0XA0EM232模擬量輸出模塊，2輸出，，只1西門子

4軟件設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)流程圖 控制程序流程圖如圖4-1所示。。自動(dòng)手動(dòng)自動(dòng)自動(dòng)手動(dòng)自動(dòng)開機(jī)初始化？否是啟動(dòng)否溫度低？否參數(shù)設(shè)定是手動(dòng)溫度高？否是溫度到設(shè)定否是啟動(dòng)風(fēng)扇手動(dòng)模式模擬輸入處理等待是啟動(dòng)加熱器停止風(fēng)扇，停止加熱濕度低？否是濕度高？否是濕度到設(shè)定否是開啟側(cè)窗啟動(dòng)加濕器停止開側(cè)，停止加濕開始圖4-1控制程序流程圖 開機(jī)初始化，使用SM0.1開機(jī)運(yùn)行一個(gè)掃描周期，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。系統(tǒng)啟動(dòng)后，進(jìn)行模擬量輸入讀取處理，得到實(shí)時(shí)溫度和濕度值。選擇自動(dòng)手動(dòng)操作模式，選擇手動(dòng)操作模式時(shí)，通過外部手動(dòng)開關(guān)或者上位機(jī)進(jìn)行手動(dòng)操作。選擇自動(dòng)操作模式時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)，自動(dòng)運(yùn)行指示燈點(diǎn)亮，執(zhí)行自動(dòng)控制。檢測(cè)到溫度低于設(shè)定的加熱溫度值，自動(dòng)啟動(dòng)加熱器。檢測(cè)到溫度升高，當(dāng)溫度升高到設(shè)定溫度，停止加熱器。檢測(cè)到溫度高于設(shè)定的啟動(dòng)冷卻溫度值，啟動(dòng)風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。當(dāng)溫度降低，檢測(cè)到溫度低于設(shè)定溫度值，停止冷卻。檢測(cè)到濕度低于設(shè)定的啟動(dòng)加濕濕度值，啟動(dòng)加濕器進(jìn)行加濕。濕度升高，檢測(cè)到濕度升高到設(shè)定濕度，停止加濕器。當(dāng)濕度高于設(shè)定的開側(cè)窗濕度值，開啟側(cè)窗。濕度降低，檢測(cè)到濕度低于設(shè)定濕度值，停止開側(cè)窗。4.2PLC內(nèi)部使用地址 為了編程和閱讀方便，定義了部分PLC內(nèi)部使用地址，如表4-1所示。表4-1PLC內(nèi)部使用地址名稱PLC地址備注啟動(dòng)按鈕HMIM0.0上位機(jī)控制停止按鈕HMIM0.1上位機(jī)控制急停開關(guān)HMIM0.2上位機(jī)控制自動(dòng)手動(dòng)開關(guān)HMIM0.3上位機(jī)控制手動(dòng)開風(fēng)機(jī)開關(guān)HMIM1.2上位機(jī)控制手動(dòng)開加熱開關(guān)HMIM1.3上位機(jī)控制手動(dòng)開加濕開關(guān)HMIM1.4上位機(jī)控制手動(dòng)開側(cè)窗按鈕HMIM1.5上位機(jī)控制手動(dòng)關(guān)側(cè)窗按鈕HMIM1.6上位機(jī)控制啟動(dòng)使能條件標(biāo)志M2.0啟動(dòng)風(fēng)機(jī)使能條件標(biāo)志M2.1風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)條件標(biāo)志M2.2啟動(dòng)加熱使能條件標(biāo)志M2.3加熱器自動(dòng)啟動(dòng)條件標(biāo)志M2.4開側(cè)窗使能條件標(biāo)志M2.5開側(cè)窗自動(dòng)啟動(dòng)條件標(biāo)志M2.6關(guān)側(cè)窗使能條件標(biāo)志M2.7關(guān)側(cè)窗自動(dòng)啟動(dòng)條件標(biāo)志M3.0加濕器啟動(dòng)使能條件標(biāo)志M3.1加濕器自動(dòng)啟動(dòng)條件標(biāo)志M3.2溫度傳感器故障標(biāo)志M3.3濕度傳感器故障標(biāo)志M3.4溫度高報(bào)警延時(shí)T101預(yù)設(shè)1秒溫度低報(bào)警延時(shí)T102預(yù)設(shè)1秒濕度高報(bào)警延時(shí)T103預(yù)設(shè)1秒濕度低報(bào)警延時(shí)T104預(yù)設(shè)1秒?yún)^(qū)域1溫度讀取VD0區(qū)域2溫度讀取VD4區(qū)域1濕度讀取VD8區(qū)域2濕度讀取VD12控制溫度上限設(shè)定VD16預(yù)設(shè)30度控制溫度下限設(shè)定VD20預(yù)設(shè)20度控制濕度上限設(shè)定VD24預(yù)設(shè)80%控制濕度下限設(shè)定VD28預(yù)設(shè)50%控制溫度設(shè)定VD32預(yù)設(shè)25度控制濕度設(shè)定VD36預(yù)設(shè)75%溫度測(cè)量范圍上限VD100預(yù)設(shè)50度溫度測(cè)量范圍下限VD104預(yù)設(shè)0度濕度測(cè)量范圍上限VD108預(yù)設(shè)100%濕度測(cè)量范圍下限VD112預(yù)設(shè)0%報(bào)警溫度上限設(shè)定VD116預(yù)設(shè)35度報(bào)警溫度下限設(shè)定VD120預(yù)設(shè)10度報(bào)警濕度上限設(shè)定VD124預(yù)設(shè)95%報(bào)警濕度下限設(shè)定VD128預(yù)設(shè)40%4.3梯形圖程序4.3.1主程序ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1Network1//開機(jī)初始化，調(diào)用設(shè)定參數(shù)子程序Network2//調(diào)用模擬量輸入處理子程序Network3//啟動(dòng)使能條件Network4//運(yùn)行標(biāo)志Network5//故障標(biāo)志Network6//溫度傳感器故障Network7//濕度傳感器故障Network8//啟動(dòng)風(fēng)機(jī)使能條件Network9//風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)條件Network10//風(fēng)機(jī)Network11//啟動(dòng)加熱使能條件Network12//加熱器自動(dòng)啟動(dòng)條件Network13//加熱Network14//開側(cè)窗使能條件Network15//開側(cè)窗自動(dòng)啟動(dòng)條件Network16//開側(cè)窗Network17//關(guān)側(cè)窗使能條件Network18//關(guān)側(cè)窗自動(dòng)啟動(dòng)條件Network19//關(guān)側(cè)窗Network20//j加濕器啟動(dòng)使能條件Network21//加濕器自動(dòng)啟動(dòng)條件Network22//加濕Network23//溫度高報(bào)警指示燈Network24//溫度低報(bào)警指示燈Network25//濕度高報(bào)警指示燈，Network26//濕度低報(bào)警指示燈4.3.2參數(shù)設(shè)定子程序SUBROUTINE_BLOCK參數(shù)設(shè)定:SBR1Network1//開機(jī)初始化，設(shè)定溫度測(cè)量范圍上限，預(yù)設(shè)50度，VD100=50；和溫度測(cè)量范圍下限，預(yù)設(shè)0度。Network2//開機(jī)初始化，濕度測(cè)量范圍下限設(shè)定，預(yù)設(shè)100%，VD108=100；和濕度測(cè)量范圍下限，VD112設(shè)0%。Network3//開機(jī)初始化，溫度報(bào)警上限設(shè)定，預(yù)設(shè)35度，和溫度控制下限設(shè)定，預(yù)設(shè)10度。Network4//開機(jī)初始化，濕度報(bào)警上限設(shè)定，預(yù)設(shè)95%，和濕度報(bào)警下限設(shè)定，預(yù)設(shè)40%Network5//開機(jī)設(shè)定參數(shù)，溫度控制上限設(shè)定，預(yù)設(shè)30度，溫度控制下限設(shè)定，預(yù)設(shè)20度Network6//開機(jī)設(shè)定參數(shù)，濕度控制上限設(shè)定，預(yù)設(shè)80%，濕度控制下限設(shè)定，預(yù)設(shè)50%Network7//開機(jī)設(shè)定參數(shù)，溫度設(shè)定，預(yù)設(shè)25度，濕度設(shè)定，預(yù)設(shè)75%4.3.3模擬量輸入處理子程序SUBROUTINE_BLOCK模擬量輸入處理:SBR2Network1//溫度1讀取，Network2//溫度2讀取Network3//濕度1讀取Network4//濕度2讀取4.4語(yǔ)句表程序ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1TITLE=BEGINNetwork1//開機(jī)初始化，調(diào)用設(shè)定參數(shù)子程序LDSM0.1CALLSBR1Network2//調(diào)用模擬量輸入處理子程序LDSM0.0CALLSBR2Network3//啟動(dòng)使能條件LDNM0.1ANM0.2ANM0.3ANI0.1=M2.0Network4//運(yùn)行標(biāo)志LDI0.0OQ0.5OM0.0AM2.0ANI0.2ANI0.3=Q0.5Network5//故障標(biāo)志LDI0.2OI0.4OI0.5OI0.7OI0.6OM4.0OM4.1ANSM0.5=Q0.6Network6//溫度傳感器故障LDR<VD0,VD120AR>VD4,VD116LDR<VD4,VD120AR>VD0,VD116OLD=M4.0Network7//濕度傳感器故障LDR<VD8,VD128AR>VD12,VD124LDR<VD12,VD128AR>VD8,VD124OLD=M4.1Network8//啟動(dòng)風(fēng)機(jī)使能條件LDNQ0.1ANI0.4ANI0.2ANM0.2=M2.1Network9//風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)條件LDR>=VD4,VD32AQ0.5ANM4.0AR>=VD0,VD32=M2.2Network10//風(fēng)機(jī)LDR>=VD0,VD16OR>=VD4,VD16OQ0.0AM2.2LDI1.2OM1.2LDI0.3OM0.3ALDOLDAM2.1=Q0.0Network11//啟動(dòng)加熱使能條件LDNQ0.0ANI0.5ANI0.2ANM0.2=M2.3Network12//加熱器自動(dòng)啟動(dòng)條件LDR<VD0,VD32AR<VD4,VD32AQ0.5ANM4.1=M2.4Network13//加熱LDR<VD0,VD20OR<VD4,VD20OQ0.1AM2.4LDI1.3OM1.3LDI0.3OM0.3ALDOLDAM2.3=Q0.1Network14//開側(cè)窗使能條件LDNQ0.4ANI1.0ANI0.6ANI0.2ANM0.2=M2.5Network15//開側(cè)窗自動(dòng)啟動(dòng)條件LDR>=VD8,VD36AR>=VD12,VD36AQ0.5=M2.6Network16//開側(cè)窗LDR>=VD8,VD24OR>=VD12,VD24OQ0.2AM2.6LDI1.5OM1.5OQ0.2LDI0.3OM0.3ALDOLDAM2.5ANQ0.3=Q0.2Network17//關(guān)側(cè)窗使能條件LDNQ0.2ANI1.1ANI0.6ANI0.2ANM0.2=M2.7Network18//關(guān)側(cè)窗自動(dòng)啟動(dòng)條件LDR<VD8,VD36AR<VD12,VD36AQ0.5=M3.0Network19//關(guān)側(cè)窗LDR<VD8,VD28OR<VD12,VD28OQ0.3AM3.0LDI1.6OI1.4OM1.6OQ0.3AI0.3OLDAM2.7=Q0.3Network20//j加濕器啟動(dòng)使能條件LDNQ0.2ANI0.7ANI0.2ANM0.2=M3.1Network21//加濕器自動(dòng)啟動(dòng)條件LDR<VD8,VD36AR<VD12,VD36AQ0.5=M3.2Network22//加濕LDR<VD8,VD28OR<VD12,VD28OQ0.4AM3.2LDI1.4OM1.4LDI0.3OM0.3ALDOLDAM3.1=Q0.4Network23LDR>=VD0,VD116OR>=VD4,VD116LPSANM4.0TONT37,10LPPAT37ANQ1.0=Q0.7Network24//溫度低報(bào)警指示燈LDR>=VD116,VD0OR>=VD116,VD4LPSANM4.0TONT38,10LPPAT38ANQ0.7=Q1.0Network25LDR>=VD8,VD124OR>=VD12,VD124LPSANM4.1TONT39,10LPPAT39ANQ1.2=Q1.1Network26//濕度低報(bào)警指示燈LDR>=VD128,VD8OR>=VD128,VD12LPSANM4.1TONT40,10LPPAT40ANQ1.2=Q1.1END_ORGANIZATION_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK參數(shù)設(shè)定:SBR1TITLE=BEGINNetwork1//開機(jī)初始化，。LDSM0.0LPSAR=VD100,0.0MOVR50.0,VD100LPPAR=VD20,0.0MOVR0.0,VD20Network2//開機(jī)初始化，濕度測(cè)量范圍設(shè)定。LDSM0.0LPSAR=VD108,0.0MOVR100.0,VD108LPPAR=VD112,0.0MOVR0.0,VD112Network3//開機(jī)初始化，溫度報(bào)警上限設(shè)定，預(yù)設(shè)35度，和溫度控制下限設(shè)定，預(yù)設(shè)10度。LDSM0.0LPSAR=VD116,0.0MOVR35.0,VD116LPPAR=VD120,0.0MOVR10.0,VD120Network4//開機(jī)初始化，濕度報(bào)警上限設(shè)定，預(yù)設(shè)95%，和濕度報(bào)警下限設(shè)定，預(yù)設(shè)40%LDSM0.0LPSAR=VD124,0.0MOVR95.0,VD124LPPAR=VD128,0.0MOVR40.0,VD128Network5//開機(jī)設(shè)定參數(shù)，溫度控制上限設(shè)定，預(yù)設(shè)30度，溫度控制下限設(shè)定，預(yù)設(shè)20度LDSM0.0LPSAR=VD16,0.0MOVR30.0,VD16LPPAR=VD20,0.0MOVR20.0,VD20Network6//開機(jī)設(shè)定參數(shù)，濕度控制上限設(shè)定，預(yù)設(shè)80%，濕度控制下限設(shè)定，預(yù)設(shè)50%LDSM0.0LPSAR=VD24,0.0MOVR80.0,VD24LPPAR=VD28,0.0MOVR50.0,VD28Network7//開機(jī)設(shè)定參數(shù)，溫度設(shè)定，預(yù)設(shè)25度，濕度設(shè)定，預(yù)設(shè)75%LDSM0.0LPSAR=VD32,0.0MOVR25.0,VD32LPPAR=VD36,0.0MOVR75.0,VD36END_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK模擬量輸入處理:SBR2TITLE=BEGINNetwork1//溫度1讀取LDSM0.0CALLSBR0,AIW0,32000,6400,VD100,VD104,VD0Network2//溫度2讀取LDSM0.0CALLSBR0,AIW4,32000,6400,VD100,VD104,VD4Network3//濕度1讀取，LDSM0.0CALLSBR0,AIW2,32000,6400,VD108,VD112,VD8Network4//濕度2讀取LDSM0.0CALLSBR0,AIW6,32000,6400,VD108,VD112,VD12END_SUBROUTINE_BLOCK

5組態(tài)設(shè)計(jì)5.1通訊定義 MCGS組態(tài)軟件里，打開設(shè)備窗口，從設(shè)備工具箱中添加通用串口父設(shè)備，然后在父設(shè)備0下添加西門子_S7200PPI設(shè)備。圖5-1添加通用串口父設(shè)備0和S7200PPI設(shè)備0 雙擊添加的通用串口父設(shè)備0，打開通用串口設(shè)備屬性編輯窗口，點(diǎn)基本屬性頁(yè)面，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。設(shè)定初始工作狀態(tài)為1啟動(dòng)，設(shè)定最小采集周期設(shè)定1000ms，設(shè)定串口端口號(hào)為0-COM1，設(shè)定通訊波特率為6-9600。設(shè)定數(shù)據(jù)位位數(shù)為1-8位，設(shè)定停止位位數(shù)為0-1位，設(shè)定數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式為2-偶校驗(yàn)，設(shè)定數(shù)據(jù)采集方式為0-同步采集。圖5-2設(shè)定串口父設(shè)備0基本屬性 雙擊設(shè)備0，西門子S7-200PPI設(shè)備，打開設(shè)備屬性設(shè)置窗口，點(diǎn)基本屬性頁(yè)面，進(jìn)行參數(shù)基本設(shè)定。設(shè)定初始工作狀態(tài)為1-啟動(dòng)，設(shè)定最小采集周期1000ms，設(shè)定設(shè)備地址為2，設(shè)定通訊等待時(shí)間500，設(shè)定快速采集次數(shù)0，設(shè)定采集方式0-分塊采集。圖5-3設(shè)定PPI設(shè)備基本參數(shù)5.2變量連接 在設(shè)備0，西門子S7-200PPI設(shè)備屬性設(shè)置里，點(diǎn)基本屬性頁(yè)面，點(diǎn)設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性，打開西門子_S7200PPI通道屬性設(shè)置，點(diǎn)增加通道按鈕，添加數(shù)據(jù)通道，添加I輸入，屬性只讀；添加內(nèi)存M，屬性讀寫；添加Q輸出，屬性讀寫；添加V內(nèi)存數(shù)據(jù)，屬性讀寫。圖5-4增加通道 添加完數(shù)據(jù)通道，點(diǎn)確定按鈕，添加通道完成。然后打開設(shè)備屬性設(shè)置，點(diǎn)通道連接頁(yè)面，進(jìn)行變量地址跟名稱進(jìn)行連接。圖5-5變量連接 通道變量名稱連接完成后，點(diǎn)確定按鈕，添加變量到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，完成后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)如下。圖5-6實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)5.3組態(tài)畫面 建立監(jiān)控畫面，塑料大棚櫻桃種植溫濕度控制模型，插入風(fēng)機(jī)電機(jī)，加濕器，溫度傳感器和濕度傳感器等。建立啟動(dòng)、停止按鈕，急停開關(guān)，自動(dòng)手動(dòng)模式選擇開關(guān)。建立運(yùn)行指示燈，故障指示燈，溫度高指示燈，溫度低指示燈，濕度高指示燈，濕度低指示燈。建立溫度設(shè)定輸入框，濕度設(shè)定輸入框，溫度控制范圍上下限，濕度控制范圍上下限輸入框。建立溫度1、2顯示，濕度1、2顯示。建立畫面切換按鈕，用于切換畫面。圖5-7監(jiān)控畫面 建立參數(shù)設(shè)定畫面，用于設(shè)定各參數(shù)，設(shè)定控制溫濕度上下限，建立溫度測(cè)量范圍上下限輸入框，濕度測(cè)量范圍上下限輸入框，建立溫度高低報(bào)警輸入框，濕度高低報(bào)警輸入框，建立溫度設(shè)定輸入框，濕度設(shè)定輸入框。圖5-8參數(shù)設(shè)定畫面 建立濕度實(shí)時(shí)曲線畫面，插入實(shí)時(shí)曲線控制，雙擊選擇濕度1、2，進(jìn)行濕度實(shí)時(shí)曲線顯示。圖5-9濕度實(shí)時(shí)曲線定畫面 建立濕度歷史曲線畫面，插入歷史曲線控制，雙擊選擇數(shù)據(jù)源，選擇濕度1、2，進(jìn)行濕度歷史曲線顯示。圖5-10濕度歷史曲線定畫面 建立溫度實(shí)時(shí)曲線畫面，插入實(shí)時(shí)曲線控制，雙擊選擇溫度1、2，進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)曲線顯示。圖5-11溫度實(shí)時(shí)曲線定畫面 建立溫度歷史曲線畫面，插入歷史曲線控制，雙擊選擇數(shù)據(jù)源，選擇溫度1、2，進(jìn)行溫度歷史曲線顯示。圖5-12溫度歷史曲線定畫面 建立報(bào)警畫面，插入報(bào)警控件，雙擊選擇報(bào)警組件，頂部建立報(bào)警測(cè)試按鈕，用于測(cè)試報(bào)警。圖5-13報(bào)警畫面

6系統(tǒng)調(diào)試6.1硬件調(diào)試 設(shè)計(jì)完成，根據(jù)主電路、控制電路圖和PLC輸入輸出接線圖進(jìn)行接線。接線完成進(jìn)行檢查，防止短路等故障。接線檢查正確，進(jìn)行上電，上電正常后，進(jìn)行變頻器參數(shù)設(shè)定，設(shè)定外部端子啟動(dòng)，使用外部模擬量輸入方式控制頻率。檢查PLC的輸入和輸出功能。使用通訊電纜連接PLC，下載程序到PLC，根據(jù)控制要求進(jìn)行調(diào)試，有問題及時(shí)修改。連接組態(tài)，進(jìn)行組態(tài)和PLC聯(lián)合調(diào)試，有問題及時(shí)修改，直到軟件、硬件和