基于plc的糧食烘干監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于plc的糧食烘干監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0糧食烘干控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況作為糧食儲(chǔ)備的第一個(gè)過程，其安全性對(duì)維持糧食儲(chǔ)備的質(zhì)量、延長(zhǎng)糧食儲(chǔ)備的使用壽命非常重要，因此其自動(dòng)化程度引起了人們的關(guān)注。國(guó)外糧食烘干技術(shù)發(fā)展很快,以傳感器、控制器為核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)已應(yīng)用于生產(chǎn).優(yōu)化的糧食烘干工藝和先進(jìn)的控制設(shè)備提高了生產(chǎn)效率和糧食品質(zhì).國(guó)內(nèi)也有單位研制開發(fā)了糧食烘干機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng),先后安裝運(yùn)行于黑龍江省樺南縣國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)等7個(gè)糧庫(kù)8座大型糧食烘干設(shè)備中.系統(tǒng)運(yùn)行可靠,出糧品質(zhì)好.國(guó)內(nèi)、外糧食烘干系統(tǒng)的共同點(diǎn)是,下位機(jī)都是由PLC控制器組成.PLC控制器編程簡(jiǎn)單、使用方便、可靠性高,廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域,但不足之處是人機(jī)交互性差.而MCGS組態(tài)軟件可提供可視化的操作界面,將MCGS與PLC相結(jié)合,采用PLC完成現(xiàn)場(chǎng)控制,基于MCGS組態(tài)軟件開發(fā)友好界面,則會(huì)大大提高系統(tǒng)的可操作性和實(shí)時(shí)性.針對(duì)以上特點(diǎn)本文以糧食烘干控制系統(tǒng)為例,解決MCGS與PLC的現(xiàn)場(chǎng)通信設(shè)置及系統(tǒng)相關(guān)問題.1mcgs控制系統(tǒng)(1)本烘干系統(tǒng)采用溫度、濕度一體化的傳感器,共49個(gè),其中1個(gè)用來檢測(cè)主風(fēng)道的溫度、濕度,其余48個(gè)每?jī)蓚€(gè)分為一組,分別放置于24個(gè)果穗烘干倉(cāng)中.由于傳輸距離較遠(yuǎn),為減少外界環(huán)境對(duì)信號(hào)采集的干擾,采用抗干擾性較好的網(wǎng)線進(jìn)行傳輸,通過485轉(zhuǎn)232接口,將傳感器輸出的信號(hào)發(fā)送給觸摸屏,信號(hào)經(jīng)MCGS組態(tài)軟件開發(fā)的控制系統(tǒng)處理后,根據(jù)相應(yīng)控制策略,對(duì)PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)控制.控制系統(tǒng)圖如圖1所示.(2)本文采用北京賽億凌溫度、濕度一體化傳感器,傳感器如圖2所示.傳感器技術(shù)參數(shù)如下:測(cè)量范圍:溫度:-20～80℃濕度:0～100%RH誤差:溫度-0.5～+0.5;濕度-1～+1輸出信號(hào):RS485通訊距離≤1000m供電電源:12～24VDC功率:≤0.5W.2傳感器與控制系統(tǒng).基于溫度的通訊.溫度、濕度一體化傳感器采集果穗烘干倉(cāng)中的溫度、濕度數(shù)據(jù),并以16進(jìn)制的格式保存在相應(yīng)寄存器中,并根據(jù)數(shù)據(jù)采集指令發(fā)送給控制系統(tǒng).傳感器與控制系統(tǒng)的通訊遵循MODBUS協(xié)議,協(xié)議如下:(1)主機(jī)交付格式[地址][寄存器地址高字節(jié)][寄存器地址低字節(jié)][寄存器數(shù)高字節(jié)][寄存器數(shù)低字節(jié)][CRC低字節(jié)][CRC高字節(jié)].(2)內(nèi)容高字節(jié)[crc高字節(jié)][crc低字節(jié)][crc[地址][字節(jié)數(shù)(n*2)][寄存器1內(nèi)容高字節(jié)][寄存器1內(nèi)容低字節(jié)]…[寄存器n內(nèi)容高字節(jié)][寄存器n內(nèi)容低字節(jié)][CRC低字節(jié)][CRC高字節(jié)].(3)表1顯示了記錄的內(nèi)容(4)閱讀方法如下所示1測(cè)量傳感器控制系統(tǒng)向傳感器發(fā)送0104000000020000其中,01(1號(hào)傳感器),04(讀命令),0000(起始地址),0002(表明溫度、濕度值都取回),0000(CRC錯(cuò)誤校驗(yàn)).2正當(dāng)值轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制并除10.2.2回并控制系統(tǒng)接收到得溫度、濕度值為16進(jìn)制格式.若為正值則直接轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制并除以10即為實(shí)際值.若為負(fù)值則取補(bǔ)碼(按位取反,末位加1)然后再轉(zhuǎn)換10進(jìn)制并除10即為實(shí)際值.3mcgs接口為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控需在MCGS中進(jìn)行設(shè)備連接,使PLC和上位計(jì)算機(jī)建立通信,在MCGS設(shè)備窗口中首先添加一個(gè)通用串口父設(shè)備,設(shè)置設(shè)備屬性,選擇通信參數(shù)的端口號(hào)為0—COM1,波特率為9600,7位數(shù)據(jù)位,1位停止位,偶校驗(yàn).串口設(shè)備參數(shù)設(shè)定圖3所示.在父設(shè)備下面創(chuàng)建一個(gè)西門子—S7200PPI串口子設(shè)備,設(shè)置子設(shè)備PLC的屬性,主要進(jìn)行通道連接操作,將相應(yīng)通道與MCGS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量相連,對(duì)PLC的X、Y、M、D等寄存器進(jìn)行讀、寫,即可實(shí)現(xiàn)外部信號(hào)的輸入和控制PLC的輸出.為實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)之間的通信,要求他們的通信參數(shù)設(shè)置匹配.4特征在果穗烘干系統(tǒng)基于MCGS組態(tài)軟件開發(fā)環(huán)境,研制了觸摸屏實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng).人機(jī)界面共由6個(gè)模塊構(gòu)成,分別是歡迎、烘干系統(tǒng)、報(bào)警、報(bào)表、歷史曲線、訪問權(quán)限等模塊.圖4為MCGS組態(tài)軟件開發(fā)環(huán)境.(1)歡迎模塊給出了單位的簡(jiǎn)介,聯(lián)系方式等.(2)烘干系統(tǒng)模塊給出了當(dāng)前各個(gè)果穗烘干倉(cāng)的溫度、濕度值,及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài).果穗烘干流程圖如圖5所示.(3)當(dāng)系統(tǒng)或設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí),報(bào)警模塊給予提示,并觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警.(4)報(bào)表記錄了系統(tǒng)的各參數(shù)值,每10min存盤一次,可供查閱.(5)歷史曲線直觀地給出了烘干過程中溫度、濕度的變化.(6)訪問權(quán)限設(shè)置系統(tǒng)管理員和系統(tǒng)操作員兩個(gè)級(jí)別,系統(tǒng)管理員可以修改系統(tǒng)參數(shù),畫面組態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、系統(tǒng)運(yùn)行和退出;系統(tǒng)操作員可修改參數(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控和退出系統(tǒng),以達(dá)到保證系統(tǒng)安全性.5實(shí)驗(yàn)5.1系統(tǒng)主控制器觸摸屏采用昆侖通態(tài)10寸觸摸屏,基于MCGS組態(tài)軟件開發(fā)環(huán)境,研制了實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng),采用西門子S7-200PLC作為主控制器,CPU類型為226,數(shù)字量輸入為24點(diǎn)DC輸入,數(shù)字量輸出為16點(diǎn)晶體管輸出,采用模擬量EM235擴(kuò)展模塊,被控對(duì)象為變頻器及電動(dòng)機(jī)機(jī)組.采用溫度,濕度一體化傳感器完成數(shù)據(jù)采集,傳感器為北京賽億凌溫度、濕度一體化傳感器,其技術(shù)參數(shù)見1系統(tǒng)硬件組成.5.2數(shù)據(jù)監(jiān)控顯示實(shí)驗(yàn)過程監(jiān)控畫面如圖6所示.監(jiān)控畫面可以同時(shí)顯示2個(gè)果穗烘干倉(cāng)的當(dāng)前狀態(tài),畫面底部有24個(gè)按鈕,按下不同的按鈕就可以顯示相應(yīng)的果穗烘干倉(cāng).圖6中3號(hào)和4號(hào)按鈕被按下,顯示為3號(hào)果穗烘干倉(cāng)和4號(hào)果穗烘干倉(cāng)的監(jiān)控畫面.以2號(hào)倉(cāng)為例,顯示當(dāng)前溫度為26.1℃,相對(duì)濕度為44.1%.箭頭表示當(dāng)前風(fēng)向,門1為關(guān)閉狀態(tài),門2和門3是打開狀態(tài).圖7為實(shí)際系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)工作圖.圖8為實(shí)驗(yàn)過程中溫度、濕度歷史曲線,其中粉色線表示溫度值,綠色線表示相對(duì)濕度值,可以看出果穗烘干工程中溫度、濕度穩(wěn)定,可靠.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用MCGS與PLC相結(jié)合的控制系統(tǒng),能實(shí)時(shí)監(jiān)視各果穗烘干倉(cāng)的溫度和相對(duì)濕度,實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警功能和遠(yuǎn)程操作等功能,提高了糧食烘干系統(tǒng)的自動(dòng)化程度.6推廣與推廣價(jià)值(1)研制