基于PLC的大棚溫室控制系統(tǒng)的設(shè)計

基于PLC的溫室控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要隨著人們生活水平的提高，由溫室大棚種植的反季節(jié)蔬菜成為人們越來越離不開的食物，所以溫室大棚技術(shù)越來越重要，而溫度控制是最為重要的一環(huán)。考慮到PLC具有靈活性、操作簡單等優(yōu)點，所以設(shè)計出了基于PLC的溫度控制系統(tǒng)。該論文介紹了溫室控制系統(tǒng)的構(gòu)成，包括信息采集局部、智能控制局部以及最后的執(zhí)行局部。由于溫度的變化因素很多，包括光照、濕度、通風(fēng)等因素，所以本次設(shè)計的系統(tǒng)中包括了升降溫系統(tǒng)、補光系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、CO2系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)，來綜合調(diào)整溫度的變化保證溫度的準(zhǔn)確度。根據(jù)設(shè)計需要和經(jīng)濟(jì)綜合因素的考慮選用了西門子S7-200型PLC的控制，這樣既能夠滿足輸入與輸出控制，又有比擬高的性價比。在設(shè)計中給出了控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，并用STEP7軟件進(jìn)行對梯形圖的輸入、調(diào)試與仿真，能夠完全符合設(shè)計需求。關(guān)鍵詞傳感器PLC模糊控制器MCGS組態(tài)軟件電機GreenhouseControlSystemBasedonPLCABSTRACTWiththeimprovementofpeople'slivingstandardantiseasonvegetablesbecomepeopleareincreasinglyinseparablefromthefood,sothegreenhousetechnologyismoreandmoreimportant,andthetemperaturecontrolhasbecomethemostimportantpart,sothePLCcontrolsystemofgreenhousebasedon.TemperaturesensorandPLCarethecoreofthegreenhousecontrolsystem,theyhaveadirectimpactontheworkingstatusofthesystem.Itsworkingprocessisthewhenthetemperaturesensortocollectthesignalistransmittedtothefuzzycontroller,thefuzzycontrollerbythesignalconversionandcomparativeanalysis,thenthesignaltransformationoutputsignaltotheMCGSconfigurationsoftwareisusedtojudgetheandthesignalistransmittedtothePLC,PLCreceivesthesignalandcontrolmotorworkingtemperaturecontrol.MCGSconfigurationsoftwarewherethecomputerisalsoaplatformforhuman-computerinteraction.KeywordsTemperatureSensorPLCFuzzyControllerMCGSConfigurationSoftwareElectricMachinery目錄25447第1章緒論127660課題背景18771國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1207031.3內(nèi)容安排219507第2章系統(tǒng)總設(shè)計方案450982.1系統(tǒng)總體設(shè)計思路425120設(shè)計概要圖420511第3章系統(tǒng)硬件方案設(shè)計625135信息采集電路的設(shè)計69733溫/濕度傳感器的選擇6479光照傳感器的選擇730700CO2傳感器的選擇814820主控制電路設(shè)計91235PLC的選擇914833PLC內(nèi)部接線圖1016266模糊控制器設(shè)計原理1119416系統(tǒng)執(zhí)行局部設(shè)計1227601正反轉(zhuǎn)局部設(shè)計1210409開關(guān)類設(shè)計136534系統(tǒng)主電路圖146066第4章系統(tǒng)軟件方案設(shè)計1656584.1STEP7Micro/Win軟件簡介16119154.2STEP7-Micro/WIN編程軟件主要功能1628396STEP7-Micro/WIN編程方法176704.4PLC系統(tǒng)軟件介紹1813112第5章系統(tǒng)調(diào)試24245185.1仿真軟件簡介2423226控制程序的仿真與調(diào)試2429939仿真與調(diào)試準(zhǔn)備工作247738程序仿真與調(diào)試2412031結(jié)論2614741致謝2731508參考文獻(xiàn)28第1章緒論課題背景時代在進(jìn)步社會在開展人民的生活水平也在不斷地提高，而反季節(jié)蔬菜已經(jīng)成為人們餐桌上必不可少的食物，所以以大棚溫室為主的農(nóng)業(yè)種植面積不斷增大，溫室大棚主要就是為植物的生長創(chuàng)造適宜的溫度環(huán)境，但是如何創(chuàng)造適宜的溫度環(huán)境成為擺在人們面前一大難題。而現(xiàn)在最普遍控溫方式是人們根據(jù)室內(nèi)溫度進(jìn)行操作，例如用竹桿挑撥塑料膜來控制風(fēng)口大小以及用滑輪繩索拉動塑料膜來控制風(fēng)口大小。這種人工操作方式存在四個無法克服的難題；〔1〕溫度利用率比擬低，在天氣較好時為防止高溫對植物生長的影響，所以風(fēng)口要相對放大點，這樣就造成室內(nèi)低溫段跟高溫段溫差較大，這就會使溫度流失，植物的生長緩慢；〔2〕當(dāng)遇到雨雪大風(fēng)天氣，溫室內(nèi)的溫度不能保證恒定不變，植被不能再適宜的溫度下生長，就會容易發(fā)生病蟲害，造成經(jīng)濟(jì)損失；〔3〕一次性的溫度失控往往會有無法逆轉(zhuǎn)的損失；例如在樹花期出現(xiàn)一兩次的高溫情況，就會使的全年絕產(chǎn)；〔4〕勞動強度很大，時間上也很難快速調(diào)整溫度。蔬菜看管溫度的用時約占總時的50%，水果看管溫度用時約占總時的85%。最近幾年雖有用單機械收放風(fēng)口的技術(shù)出現(xiàn)，但由于都解決不了實際得問題，得不到廣泛應(yīng)用。

本文設(shè)計智能溫控系統(tǒng)的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺乏，提供一種是替代人工控制溫度操作，適用廣范，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，溫度資源利用率高，生產(chǎn)本錢低，產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良的溫室大棚智能控溫技術(shù)。溫室環(huán)境控制需要調(diào)控很多的環(huán)境因素，以到達(dá)調(diào)節(jié)成熟周期，加快生長發(fā)育的目的，溫室環(huán)境控制為農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了保障，可以一定程度上替代人工，減少生產(chǎn)的本錢，同時還具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便等優(yōu)點。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代國外就開始對溫室溫度控制技術(shù)進(jìn)行研究，當(dāng)時采用模擬儀表進(jìn)行組合，現(xiàn)場采集信息并且進(jìn)行記錄、指示以及控制。20世紀(jì)80年代末期出現(xiàn)了分布式的控制系統(tǒng)?？萍嫉拈_展帶來的是生產(chǎn)力的解放，計算機技術(shù)的應(yīng)用使溫室控制更為精確，并且逐漸朝著無人化、智能化的方向開展。我國對于溫室控制技術(shù)的研究始于20世紀(jì)80年代。我國工程技術(shù)人員大量吸取國外經(jīng)驗根底上，開始掌握了室內(nèi)微機控制技術(shù)，但是這項技術(shù)僅僅只能控制溫度、濕度和CO2濃度等單環(huán)境因子，從此之后我國的溫室控制技術(shù)得到了飛躍式的開展。到90年代中后期，在學(xué)習(xí)國外建造經(jīng)驗的根底上，我國開始嘗試自主研發(fā)環(huán)境控制系統(tǒng)。1995年，北京農(nóng)業(yè)大學(xué)研制成功了“WJG-1型實驗溫室環(huán)境監(jiān)控計算機管理系統(tǒng)〞，這個系統(tǒng)是以小型分布式數(shù)據(jù)采集來控制的系統(tǒng)。1996年江蘇理工大學(xué)研制成功了用工控機進(jìn)行管理的植物工廠系統(tǒng)。該系統(tǒng)能對較多的環(huán)境因素進(jìn)行綜合的控制，是國產(chǎn)化溫室控制技術(shù)比擬典型的成果。90年代末期，河北職業(yè)技術(shù)學(xué)院研制了蔬菜大棚，能夠?qū)囟群蜐穸冗M(jìn)行實時測量及控制。當(dāng)時我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平較低，農(nóng)業(yè)勞動力過多，溫室的建造投資太大，對工作人員的要求較高等成為了限制溫室控制技術(shù)開展的主要因素。本文目的在于探尋溫室環(huán)境自動控制在實踐中的應(yīng)用，并且推動溫室控制系統(tǒng)的開展進(jìn)程。內(nèi)容安排溫室的建造采用了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)可以有效的提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。本文在充分了解影響溫室溫度控制因素的根底上做出智能溫室溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。系統(tǒng)由PLC作為設(shè)備核心構(gòu)建而成，可以實現(xiàn)我們預(yù)期到達(dá)的要求。本文對溫室溫度控制算法進(jìn)行研究。溫室環(huán)境是個復(fù)雜的系統(tǒng)，根據(jù)這種情況，本文采用模糊算法進(jìn)行數(shù)據(jù)的前期處理。之后使用PLC網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方法，這樣就解決了過程控制層和監(jiān)控層之間通訊等問題，并且利用編程軟件根據(jù)環(huán)境系統(tǒng)對溫度控制的要求編寫了監(jiān)控程序，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、用戶管理、報警記錄、曲線顯示等多項監(jiān)控功能。本文設(shè)計的系統(tǒng)大大提高了設(shè)備的利用率，降低耗能，而強大的擴(kuò)展功能使其可以很容易的選用外圍設(shè)備，這樣就能提高系統(tǒng)的容錯率大大降低了系統(tǒng)建造的難度。第2章系統(tǒng)總設(shè)計方案系統(tǒng)總體設(shè)計思路環(huán)境因素是影響植物生長的重要因素，而溫室的建造使得環(huán)境這個重要因素得以改變，可以創(chuàng)造出更加好的環(huán)境讓植物生長。溫室的主要作用就是來改變植物生長，它能防止惡劣天氣對植物的影響到達(dá)促進(jìn)植物更好的生長。但是環(huán)境的更改我們需要考慮的很多，我們要主要分析哪些因素會對植物的生長起到作用。經(jīng)過我們不斷的咨詢和調(diào)查我們得出作物的生長環(huán)境主要是由溫度、濕度、CO2濃度、光照等因素構(gòu)成，我們只是單獨控制一種因素來控制溫度是無法到達(dá)我們所想要的目的的，所以我們要考慮多種因素的綜合控制。設(shè)計概要圖溫室是具有鮮明使用功能的農(nóng)業(yè)型建筑，其構(gòu)建涉及工程問題必須符合國家規(guī)定建造。溫室的主要作用是承載負(fù)荷、保溫、防雨雪等作用。傳感器監(jiān)測到溫室中環(huán)境因素的變化時，會把監(jiān)測到的環(huán)境信號傳遞給模糊控制器，模糊控制器對信號進(jìn)行處理然后傳遞給MCGS組態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)的人機互動顯示，最后傳遞給PLC，PLC對信號進(jìn)行處理控制內(nèi)部設(shè)備運作不斷地改變溫室的環(huán)境，使溫度保持在一定的范圍內(nèi)。本文設(shè)計的系統(tǒng)是以PLC為控制核心總體分為以下三個局部；〔1〕信息采集系統(tǒng)，它包括溫/濕度傳感器、光照傳感器和CO2傳感器主要是進(jìn)行實時監(jiān)測溫室內(nèi)的環(huán)境和執(zhí)行設(shè)備工作時的反響工作。它是影響系統(tǒng)精確度的主要因素?！?〕智能控制局部，它主要包括了模糊控制器、MCGS組態(tài)〔也是人機交互界面〕還要系統(tǒng)最核心局部PLC。信息采集系統(tǒng)把信號出輸給模糊控制器，模糊控制器進(jìn)行信號的處理〔對PLC做出判斷做出先前分析〕，模糊控制信號處理完畢然后傳送給MCGS組態(tài)，MCGS組態(tài)做出趨勢曲線、動畫演示等進(jìn)行人機信息交互，最后把信號傳給PLC，PLC把信號與我們設(shè)定的值進(jìn)行比照做出相應(yīng)的判斷，控制下一局部工作?！?〕系統(tǒng)執(zhí)行局部，它包括最后的設(shè)備含有正反轉(zhuǎn)設(shè)備和開關(guān)類設(shè)備，根據(jù)PLC給出的信號做出相應(yīng)的反響控制溫度等到達(dá)我們預(yù)想的目的。最終信息采集局部在進(jìn)行信息采集進(jìn)行反響然后重復(fù)上述步驟，進(jìn)而到達(dá)智能控溫的效果。我們也可以進(jìn)行手動或自動切換更加確保溫度的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)三個局部各有各的功能，它們的完美組合使得系統(tǒng)才能到到達(dá)我們所需要的目的，但是系統(tǒng)的運行過程中肯定會有誤差存在。信息采集系統(tǒng)是系統(tǒng)開始的第一步它們元件的質(zhì)量是保證系統(tǒng)準(zhǔn)確性的第一步，所以我們在選擇信息采集系統(tǒng)的器件時我們第一位的應(yīng)該是確保器件的質(zhì)量在考慮器件的價格，信息采集系統(tǒng)直接影響了整個系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。智能控制局部作為系統(tǒng)的第二局部起到了整個系統(tǒng)最核心的作用，它對系統(tǒng)準(zhǔn)確性的影響〔在我們先前校準(zhǔn)完畢的情況下〕不是特別大。最后系統(tǒng)的執(zhí)行局部對于系統(tǒng)準(zhǔn)確性影響可以排在智能控制系統(tǒng)的前面，作為最終的執(zhí)行機構(gòu)它們承當(dāng)著最終完成改變環(huán)境因素的職能，在他們工作的時候總是會產(chǎn)生熱量會影響整個溫室內(nèi)部環(huán)境，可能在一段時間后設(shè)備會出現(xiàn)故障從而達(dá)不到我們想要的結(jié)果，這些都是系統(tǒng)存在的誤差因素。所以設(shè)計系統(tǒng)的時候應(yīng)該加強對設(shè)備篩選和對控制系統(tǒng)的設(shè)計，盡量減少系統(tǒng)所產(chǎn)生的誤差，確保系統(tǒng)的正常運行。系統(tǒng)流程圖如下圖。圖系統(tǒng)流程圖第3章系統(tǒng)硬件方案設(shè)計信息采集電路的設(shè)計溫/濕度傳感器的選擇本文選擇的溫/濕度傳感器有兩種一種是北京伊泰公司型號為IEC751和荷蘭維拉公司型號為MMD30的產(chǎn)品。北京伊泰公司型號為IEC751的技術(shù)參數(shù)是：〔1〕絕緣電阻：≥1000M?〔2〕適用范圍：-20℃—500℃〔3〕濕度：≤80%〔4〕電壓：10~100V荷蘭維拉公司型號為MMD30的技術(shù)參數(shù)是：〔1〕絕緣電阻：1000M?〔2〕適用范圍：-20℃—300℃〔3〕濕度：≤80%〔4〕電壓：20~300V根據(jù)本文設(shè)計的系統(tǒng)，荷蘭維拉公司型號為MMD30的溫/濕度傳感器它的電壓范圍更適合實際情況，它的電壓阻值也小更適合系統(tǒng)要求所以我選擇它。溫/濕度傳感器外觀圖如下圖。圖溫/濕度傳感器外觀圖光照傳感器的選擇光照傳感器主要是實時采集光照的變化來控制開窗設(shè)備和光照設(shè)備的開關(guān)，使得植物得到的光照更加充足更好的生長。光照度傳感器有以下兩種型號可供選擇。本文中選用的光照傳感器的產(chǎn)品型號Poi88-c，其光照度傳感器參數(shù)如下：〔1〕量程：O-200K1UX、O-20K10X、0—2000可選；〔2〕供電電壓：24VDC／12VDC；〔3〕輸出信號：20—4mA，10V—OV可選；〔4〕精度：±2％；北京和潤科技的光照度傳感器參數(shù)；〔1〕量程：O-200K1UX、O-20K10X、0—1500可選；〔2〕供電電壓：24VDC／12VDC；〔3〕輸出信號：15—4mA，10V—OV可選；〔4〕精度：±3％；根據(jù)系統(tǒng)要求北京易盛泰和科技產(chǎn)品型號Poi88-c光照度傳感器精確度更準(zhǔn)，更符合系統(tǒng)要求所以選擇這個。光照傳感器外觀圖如下圖。圖光照傳感器外觀圖CO2傳感器的選擇CO2傳感器的作用是檢測CO2的濃度控制開關(guān)設(shè)備進(jìn)行濃度調(diào)節(jié)，保證植物的正常生長。C02傳感器有弗加羅公司生產(chǎn)C02傳感器和美國儀態(tài)和科技的C02傳感器。弗加羅公司生產(chǎn)C02傳感器參數(shù)：〔1〕測量范圍：0～5000ppm；〔2〕使用壽命：1500天；〔3〕內(nèi)部熱敏電阻(補償用)：100kQ±5％；〔4〕使用溫度：一10～+50℃；〔5〕使用濕度：5～95％RH；美國儀態(tài)和科技的C02傳感器參數(shù)：〔1〕測量范圍：0～5000ppm；〔2〕使用壽命：2000天；〔3〕內(nèi)部熱敏電阻(補償用)：100kQ±5％；〔4〕使用溫度：一10～+50℃；〔5〕使用濕度：5～95％RH；由于美國儀態(tài)和科技的C02傳感器比弗加羅公司生產(chǎn)C02傳感器使用壽命更長性能參數(shù)相同所以我選擇它。C02傳感器外觀圖如下圖。圖C02傳感器外觀圖主控制電路設(shè)計PLC的選擇PLC設(shè)備型號有兩種選擇一種是德國西門子的S7-200另一種德國西門子的S7-300兩種，西門子設(shè)備應(yīng)用比擬廣泛也是我們所學(xué)的設(shè)備所以我選擇的都是西門子的設(shè)備。S7-200型號的PLC具有的功能能夠滿足我們系統(tǒng)的需求，并且體積小節(jié)省空間，而且能應(yīng)比照擬復(fù)雜的環(huán)境具有很高的性價比，所以選擇S7-200型號的PLC。S7-300型號的PLC具有比S7-200更加強大的功能但是考慮到實際情況，S7-200型號的PLC已經(jīng)符合我們的需求并且價格低廉所以我選擇德國西門子公司的S7-200系列的PLC。S7-200系列PLC包含CPU221、CPU222、CPU224、CPU226等類型。根據(jù)本論文的設(shè)計要求選用的S7-200CPU226,CPU226是集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點。可以連接7個擴(kuò)展模塊，I/O端子排可進(jìn)行拆卸。I/O分配如表3.1所示。表3.1I/O分配圖信號類型PLC地址功能信號類型PLC地址功能輸入信號自動/手動切換輸出信號通風(fēng)扇正轉(zhuǎn)啟動開關(guān)通風(fēng)扇反轉(zhuǎn)停止開關(guān)遮陽簾開簾手動通風(fēng)扇正轉(zhuǎn)遮陽簾關(guān)簾手動通風(fēng)扇反轉(zhuǎn)熱風(fēng)機啟動手動熱風(fēng)機啟動冷風(fēng)機啟動手動冷風(fēng)機啟動加熱器啟動手動加熱器啟動補光燈開啟CO2開關(guān)閥指示燈PLC內(nèi)部接線圖因為PLC本身受限制外部輸出點的帶負(fù)載能力比擬低，如果直接帶風(fēng)機等負(fù)載輸出觸點容易壞，所以采用交流接觸器作為接觸原件，來間接的控制電動機等設(shè)備的啟停以及它們的正反轉(zhuǎn)。阻容吸收電路組成是由一個500Ω和一個μF/400V的電容串聯(lián)而成。EM231具有四路模擬量輸入，電流、電壓都可以是它的輸入信號，電流對于噪聲敏感度不高，所以選用4到20mA的電流作為傳輸信號，同時還可以防止傳輸線路的損耗。電流在輸入時進(jìn)入端需將“R〞與“+〞短接，流出端為“-〞，并將SW1、SW2、SW3三個開關(guān)分別設(shè)定為“ON〞、“ON〞、“OFF〞。EM231的接口電路圖如下圖圖EM231的接口電路圖模糊控制器設(shè)計原理模糊控制器本身存在一個知識庫一般是由兩局部組成，一局部是數(shù)據(jù)庫一局部是規(guī)那么庫，數(shù)據(jù)庫是歷史數(shù)據(jù)的集合，而規(guī)那么庫是根據(jù)人們對于溫室溫度控制的經(jīng)驗而建立，能夠做出像人們對于溫室控制的一種直覺推理，從而做出規(guī)那么控制。信號進(jìn)入模糊控制器后會進(jìn)行模糊化處理在以知識庫作為參考依據(jù)的前提下對信號做出處理。最后反模糊化是把輸出的模糊輸出量轉(zhuǎn)變成實際輸出量，最終為系統(tǒng)有效的控制溫室內(nèi)的溫度提供最先一步的處理。模糊控制器原理圖如下圖圖模糊控制器原理圖系統(tǒng)執(zhí)行局部設(shè)計系統(tǒng)執(zhí)行局部一般可以分為兩局部，一局部是可以進(jìn)行正反轉(zhuǎn)的電機設(shè)備，另一局部是開關(guān)控制的開關(guān)類設(shè)備。正反轉(zhuǎn)局部設(shè)計正反轉(zhuǎn)設(shè)備有側(cè)窗電機、連續(xù)開窗、遮陽系統(tǒng)等，由于系統(tǒng)的要求它們使用的電機功能參數(shù)相差不大所以可以使用同一種正反轉(zhuǎn)電機。正反轉(zhuǎn)電機有兩種一種是碧凱公司W(wǎng)N系列電機另一種是德國?，斕毓镜腍J系列電機。碧凱公司W(wǎng)N系列的減速電機輸出轉(zhuǎn)速：6.9～460r/min輸出轉(zhuǎn)矩：高至1500Nm電機功率：～4Kw安裝形式：底腳安裝法蘭安裝。德國?，斕毓镜腍J系列電機采用高精度齒輪，并配有油封防止進(jìn)水，O型環(huán)密封式齒輪箱，采用潤滑脂浴潤方式，具有噪音低，使用壽命長、體積小、功率大等特點。減速范圍比擬寬廣，減速比1：3～1:1500。減速電機輸出轉(zhuǎn)速：4.0～290r/min輸出轉(zhuǎn)矩：高至1300Nm電機功率：～4Kw安裝形式：底腳安裝法蘭安裝。根據(jù)本文設(shè)計系統(tǒng)的要求和實際情況我選擇碧凱公司W(wǎng)N系列電機，它的性能更加強大性價比比擬高。由于正反轉(zhuǎn)電路的控制電路相差不大，現(xiàn)在以遮陽系統(tǒng)為例做出系統(tǒng)控制電路介紹。遮陽系統(tǒng)電路中的熱繼電器FR2是電機的過載保護(hù)，主要當(dāng)遮陽系統(tǒng)因為外界原因關(guān)閉不了或打不開的情況。熔斷器FU2起到過電流保護(hù)的作用。而KM3、KM4在電路中起到控制電機正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的功能。遮陽系統(tǒng)主電路圖如下圖。圖遮陽系統(tǒng)主電路圖3.3.2開關(guān)類設(shè)計加熱器、熱風(fēng)機、發(fā)光體、冷風(fēng)機等屬于開/關(guān)設(shè)備，它們控制電路大體相同，所以現(xiàn)以熱風(fēng)機為例，做以下介紹。熱風(fēng)機主要的功能是控制電機的通斷電來實現(xiàn)，、繼電器來控制風(fēng)機，由熱繼電器、熔斷器來實現(xiàn)電路中的短路保護(hù)、過載保護(hù)、過流保護(hù)。熱風(fēng)機系統(tǒng)主電路圖如下圖圖熱風(fēng)機系統(tǒng)主電路圖系統(tǒng)主電路圖系統(tǒng)主電路硬件中天窗電機、側(cè)窗電機、遮陽電機功率有所不同都同意配有限位開關(guān)，然后通過電機的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)及停止來完成相應(yīng)的功能的開啟及閉合。所以它們的主電路都是相似的。傳感器、微霧加濕器、熱風(fēng)機、濕簾風(fēng)機、濕簾水泵、補光燈都是輸入開關(guān)設(shè)備。在系統(tǒng)接線圖中QK是閘刀開關(guān)作用是控制整個主電路的啟停,QF1-QF8為斷路器起到保護(hù)線路和電機作用，F(xiàn)U1是熔斷器起到保護(hù)電路短路或過載的作用。FR1-FR8是熱繼電器主要是對電機起到過載保護(hù)的作用，KM1-KM13是交流接觸器主要作用是控制電機的正反轉(zhuǎn)、啟動、停止和其余設(shè)備的開關(guān)。系統(tǒng)主電路圖如圖3.8和所示。圖系統(tǒng)主電路圖圖系統(tǒng)主電路圖第4章系統(tǒng)軟件方案設(shè)計STEP7Micro/Win軟件簡介STEP7-Micro/WIN編程軟件功能強大同時連接方式也比擬簡單利用一根PC/PPI電纜就可以建立起計算機和PLC之間的通信關(guān)系。這是一種單主站通信方式，不需要其他硬件設(shè)備，在加上漢化后的程序，可在全漢化的界面下進(jìn)行操作，是西門子PLC用戶不可缺少的開發(fā)工具。STEP7-Micro/WIN主界面如下圖。圖STEP7-Micro/WIN主界面圖4.2STEP7-Micro/WIN編程軟件主要功能STEP7-Micro/WIN編程軟件可以實現(xiàn)以下功能?！?〕當(dāng)脫機〔離線〕是可以創(chuàng)立用戶程序，修改和編輯原來的程序。〔2〕當(dāng)聯(lián)機〔在線〕時可以對與計算機建立通信關(guān)系的PLC直接進(jìn)行操作，如上載、下載組態(tài)數(shù)據(jù)和用戶程序等?！?〕可以在編輯程序的過程中同時進(jìn)行語法的檢查?！?〕對用戶程序可以進(jìn)行加密處理和文檔管理等功能?！?〕可以設(shè)置PLC的參數(shù)、工作方式和運行監(jiān)控等操作。STEP7-Micro/WIN編程方法由于在使用STEP7-Micro/WIN編程軟件編輯程序的過程太過于繁瑣，所以在此只能做出簡單介紹?！?〕首先我們先翻開STEP7-Micro/WIN編程軟件，進(jìn)入主界面?！?〕我們單機瀏覽欄中的程序塊按鈕，這樣我們就進(jìn)入了梯形圖編輯串口?！?〕在編輯梯形圖的窗口中需要我們把光標(biāo)定位好?！参覀兗磳⑤斎刖幊淘牡胤健场?〕這是我們可以直接在指令欄中找到我們所需要的指令直接點擊，這樣我們所需要的指令會直接插入到我們光標(biāo)所在的位置。例如我們點擊常開觸點指令。這時梯形圖窗口中就會有常開觸點的指令，還需要在？？？處輸入。常開觸點指令如下圖。圖常開觸點指令PLC系統(tǒng)軟件介紹〔1〕系統(tǒng)自動/手動切換是啟動開關(guān)，是自動/手動切換控制，是控制燈，當(dāng)I0.1=1，得電，這時是停止開關(guān)，I0.0=0，I0.1=1時，中間繼電器得電，系統(tǒng)選擇的運行方式為手動模式。I0.0=1，I0.1=1時，中間繼電器得電，系統(tǒng)選擇的運行方式是自動模式；系統(tǒng)自動/手動切換梯形圖如下圖。圖系統(tǒng)自動/手動切換梯形圖〔2〕系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)運行方式為自動模式時，溫度傳感器把監(jiān)測到的環(huán)境信號輸入到模糊控制器中，模糊控制器做出比擬輸出給MCGS組態(tài)，MCGS組態(tài)把信號輸入給PLC，PLC將溫度傳感器檢測到的值A(chǔ)IW0與設(shè)定值“25度〞進(jìn)行比擬，AIW0>25時，中間繼電器得電，啟動降溫設(shè)備；當(dāng)AIW0<25時，中間繼電器M0.3得電，啟動升溫設(shè)備。系統(tǒng)自動溫度控制梯形圖如下圖。圖系統(tǒng)自動溫度控制梯形圖系統(tǒng)的運行方式為手動模式時，直接通過按鈕進(jìn)行控制就可以了。系統(tǒng)手動溫度控制梯形圖如下圖。圖系統(tǒng)手動溫度控制梯形圖自動模式下會得電這時控制通風(fēng)扇正轉(zhuǎn)，手動模式下，將單刀雙擲開關(guān)撥至“通風(fēng)扇正轉(zhuǎn)〞，中間繼電器得電，通風(fēng)扇正轉(zhuǎn)。系統(tǒng)通風(fēng)扇正轉(zhuǎn)梯形圖如下圖。圖4.6系統(tǒng)通風(fēng)扇正轉(zhuǎn)梯形圖通風(fēng)扇反轉(zhuǎn)的原理與通風(fēng)扇正傳原理相同，這里就不多做介紹。系統(tǒng)通風(fēng)扇反轉(zhuǎn)梯形圖如下圖。圖4.7系統(tǒng)通風(fēng)扇反轉(zhuǎn)梯形圖系統(tǒng)運行方式是自動模式下得電，熱風(fēng)機啟動；手動模式下，按下熱風(fēng)機啟動按鈕，中間繼電器得電，熱風(fēng)機啟動。系統(tǒng)熱風(fēng)機啟動梯形圖如下圖。圖系統(tǒng)熱風(fēng)機啟動梯形圖系統(tǒng)運行方式為自動模式時得電，冷風(fēng)機啟動；手動模式下，按下冷風(fēng)機啟動按鈕，中間繼電器得電，冷風(fēng)機啟動。系統(tǒng)冷風(fēng)機啟動梯形圖如下圖。圖系統(tǒng)冷風(fēng)機啟動梯形圖系統(tǒng)運行方式是自動模式時得電，加熱器啟動；手動模式下，按下加熱器啟動按鈕，中間繼電器得電，加熱器啟動。系統(tǒng)加熱器啟動梯形圖如下圖。圖系統(tǒng)加熱器啟動梯形圖〔3〕系統(tǒng)光照控制系統(tǒng)的運行方式是自動模式時。光照傳感器將測得的模擬量通過模擬量輸入模糊控制器中，模糊控制器做出比擬輸出給MCGS組態(tài)，MCGS組態(tài)把信號輸入給PLC，PLC將光照度傳感器檢測到的值與設(shè)定值比對，當(dāng)AIW0>20時得電，不啟動補光設(shè)備；當(dāng)AIW2<20時得電，啟動補光設(shè)備。系統(tǒng)自動光照控制梯形圖如下圖。圖系統(tǒng)自動光照控制梯形圖系統(tǒng)運行方式為手動模式時，可通過控制相應(yīng)的按鈕進(jìn)行控制。系統(tǒng)手動光照控制梯形圖如下圖。圖系統(tǒng)手動光照控制梯形圖系統(tǒng)運行模式為自動模式，光照傳感器測量的值低于設(shè)定的值時，得電，遮陽簾開簾補光；手動模式下，將控制遮陽簾開關(guān)簾的單刀雙擲開關(guān)撥至“遮陽簾開簾〞，得電，遮陽簾開簾補光。系統(tǒng)遮陽簾開簾梯形圖如下圖。圖4.13統(tǒng)遮陽簾開簾梯形圖系統(tǒng)運行方式為自動模式時，光照傳感器測量的值高于設(shè)定值時，得電，遮陽簾關(guān)簾遮光；手動模式下，將控制遮陽簾開關(guān)簾的單刀雙擲開關(guān)撥至“遮陽簾關(guān)簾〞，得電，遮陽簾關(guān)簾遮光。系統(tǒng)遮陽簾關(guān)簾梯形圖如下圖。圖系統(tǒng)遮陽簾關(guān)簾梯形圖系統(tǒng)運行方式為自動模式時，光照傳感器測量的值得電，補光燈開啟補光；手動模式下，按下補光燈的啟停按鈕，中間繼電器得電，補光燈開啟補光。系統(tǒng)補光燈開啟梯形圖如下圖。圖系統(tǒng)補光燈開啟梯形圖〔4〕系統(tǒng)CO2濃度控制當(dāng)系統(tǒng)運行方式為自動模式時。CO2濃度傳感器將測得的模擬量通過模擬量輸入模糊控制器中，模糊控制器做出比擬輸出給MCGS組態(tài)，MCGS組態(tài)把信號輸入給PLC，PLC將CO2濃度傳感器檢測到的測量值A(chǔ)IW4與設(shè)定值“1000〞進(jìn)行比擬，當(dāng)AIW4<1000時，中間繼電器得電，添加溫室中的CO2。系統(tǒng)自動CO2濃度控制梯形圖如下圖。圖系統(tǒng)自動CO2濃度控制梯形圖系統(tǒng)運行方式為手動模式時?？赏ㄟ^控制CO2，進(jìn)行溫室大棚CO2濃度的手動控制。系統(tǒng)手動二氧化碳濃度控制梯形圖如下圖。圖系統(tǒng)手動CO2濃度控制梯形圖系統(tǒng)運行方式為自動模式，CO2濃度傳感器測量值低于設(shè)定值時，得電，翻開CO2調(diào)節(jié)閥添加CO2；手動模式下，按下CO2添加器的啟停按鈕，得電，翻開CO2調(diào)節(jié)閥添加CO2。系統(tǒng)CO2調(diào)節(jié)閥工作梯形圖如下圖。圖4.18系統(tǒng)CO2調(diào)節(jié)閥工作梯形圖第5章系統(tǒng)調(diào)試5.1仿真軟件簡介在本次系統(tǒng)設(shè)計中，我采用了漢化版仿真軟件進(jìn)行程序的仿真與調(diào)試。此仿真軟件具有仿真大量的S7-200指令的功能，當(dāng)我們輸入程序進(jìn)行仿真時相應(yīng)的指示燈亮起，程序會在顯示屏上顯示程序進(jìn)行狀況，最終顯示仿真結(jié)果。我認(rèn)為這款軟件完全可以作為學(xué)習(xí)S7-200的一個輔助工具。5.2控制程序的仿真與調(diào)試此局部主要進(jìn)行對控制程序的仿真調(diào)試，確定是否能夠到達(dá)本論文設(shè)計的要求、能不能實現(xiàn)所想要實現(xiàn)的功能。其步驟如下：仿真與調(diào)試準(zhǔn)備工作我們所采用的仿真軟件沒有程序的編輯功能，所以我們需要事先在STEP7Micro/Win程序編輯軟件中編輯好源程序。然后加載到仿真程序中進(jìn)行后續(xù)步驟?！?〕在STEP7Micro/Win中編輯好梯形圖：〔2〕利用File|Export命令將梯形圖程序?qū)С鰹閿U(kuò)展名為awl的文件：，〔3〕如果程序中需要數(shù)據(jù)塊，需要將數(shù)據(jù)塊導(dǎo)出為txt文件：5.2.2程序仿真與調(diào)試采用了漢化版仿真軟件進(jìn)行程序的仿真與調(diào)試，主要是為了保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，確保系統(tǒng)能夠正常運行并且到達(dá)我們所想到達(dá)的目的。仿真與調(diào)試可以分為以下幾個步驟；〔1〕翻開S7-200仿真軟件，選擇CPU型號：CPU226，EM235，載入程序：〔2〕單擊“RUN〞鍵，系統(tǒng)開始運行，觀察是否相應(yīng)的綠燈亮起：〔3〕模擬仿真結(jié)果與控制要求完全一致，程序