畢業(yè)設(shè)計(jì)--溫室溫度及通風(fēng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1、<p>　　溫室溫度及通風(fēng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是針對于養(yǎng)殖場的溫室溫度及通風(fēng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中我們主要是做到用溫度傳感器檢測到室內(nèi)的實(shí)際溫度，并與要求的溫度相比較，根據(jù)比較的結(jié)果來控制溫室溫度維持在規(guī)定的范圍內(nèi)。同時要定時的依次開動風(fēng)機(jī)對室內(nèi)進(jìn)行通風(fēng)換氣，達(dá)到通風(fēng)控制的效果。<

2、;/p><p>　　在整個設(shè)計(jì)中，主要采用了可編程序控制器進(jìn)行自動檢測和控制溫度和通風(fēng)，用溫度傳感器對室內(nèi)溫度進(jìn)行檢測，傳感器將檢測的結(jié)果送入模擬輸入輸出模塊EM235中，經(jīng)轉(zhuǎn)化后將其結(jié)果送入PLC中，由PLC將其與設(shè)定值進(jìn)行比較，再發(fā)出相應(yīng)的指令驅(qū)動調(diào)溫系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備運(yùn)行或停止來調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和空氣的清潔度，達(dá)到智能化、自動化控制的目的。</p><p>　　最后，運(yùn)用西門子S7-200

3、CPU226的編程語言來進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)自動控制的要求，并通過最后運(yùn)用STEP7-Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行仿真調(diào)試，進(jìn)而來滿足設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可編程序控制器，溫度及通風(fēng)控制，S7-200 CPU226</p><p>　　The Software Design about Greenhouse Temperature and Ventilation’s

4、 Control System </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This design is based on the farm of the greenhouse temperature and ventilation control system’s software design. In the design of o

5、ur main is make it by temperature sensor test to indoor actual temperature and compared with the temperature of the requirements, according to the result of the comparison to control the greenhouse temperature maintain w

6、ith the specified scope. And at the same time in turn to start the fan to make the indoors ventilated take a breath in timing, achieve the effect of </p><p>　　In the whole design, we mainly adopts PLC automa

7、tic detection and control temperature and ventilation, using the temperature sensors to detect the indoor temperature, the sensors will test results into analog input output module EM235, is converted into its results in

8、to PLC , by PLC will compare with the set value, then sends out the corresponding instruction to drive the ventilation and temperature control system, fan equipment operation or stop to adjust the indoor temperature and

9、 the air of </p><p>　　Finally, using the Siemens S7-200 CPU226 programming language for software designed to achieve automatic control requirements, and through the last use STEP7-</p><p>　　Micr

10、o/WIN32 programming software simulation commissioning, and to meet the design requirement.</p><p>　　KEY WORDS: Temperature and ventilation control, Programmable controller,</p><p>　　S7-200 CPU22

11、6</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　前　言1</b></p><p>　　第1章 PLC及傳感器概述3</p><p>　　1.1 PLC的定義3</p><p>　　1.2 PLC的發(fā)展3</p><p&

12、gt;　　1.3 PLC的系統(tǒng)組成與工作原理4</p><p>　　1.3.1 PLC的組成結(jié)構(gòu)4</p><p>　　1.3.2 PLC的掃描工作原理4</p><p><b>　　1.4傳感技術(shù)5</b></p><p>　　1.5傳感器的研究現(xiàn)狀5</p><p>　　第2章 硬件

13、選型與配置6</p><p>　　2.1 PLC的選型與模塊配置6</p><p>　　2.1.1 PLC的選型原則6</p><p>　　2.1.2本系統(tǒng)中可編程序控制器的選取及其特點(diǎn)7</p><p>　　2.2傳感器的選型與設(shè)計(jì)11</p><p>　　第3章 硬件設(shè)計(jì)12</p>&l

14、t;p>　　3.1 電器元件選擇12</p><p>　　3.2 I/O地址分配13</p><p>　　3.3 I/O接線圖13</p><p>　　3.4 電路設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.4.1 調(diào)溫電路設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.4.2 風(fēng)機(jī)電路設(shè)計(jì)15</p>&

15、lt;p>　　第4章 編程軟件概述16</p><p>　　4.1 PLC程序設(shè)計(jì)方法16</p><p>　　4.2編程軟件STEP7-Micro/WIN概述17</p><p>　　4.2.1 STEP7-Micro/WIN簡單介紹17</p><p>　　4.2.2梯形圖語言特點(diǎn)18</p><p&g

16、t;　　第5章 軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試19</p><p>　　5.1 編程介紹19</p><p>　　5.2 系統(tǒng)流程圖19</p><p>　　5.3 軟件設(shè)計(jì)21</p><p>　　5.4內(nèi)存地址分配21</p><p>　　5.5 程序設(shè)計(jì)梯形圖22</p><p>　　5.6

17、軟件調(diào)試26</p><p><b>　　結(jié)　論28</b></p><p><b>　　謝 辭29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　附　錄32</b></p><p>

18、;<b>　　外文資料翻譯39</b></p><p><b>　　前　言</b></p><p>　　隨著人們生活水平的提高和在生活中對物質(zhì)需求的增多，促進(jìn)了現(xiàn)代養(yǎng)殖方面的發(fā)展，同時，隨著社會的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及電子儀器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。特別是近幾年來，自動化控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個方面，因

19、此，針對于實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一個養(yǎng)殖場的外部條件自動控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實(shí)際意義。</p><p>　　溫度的測量和控制對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報(bào)、物資倉儲等都起著極其重要的作用。在許多場合，及時準(zhǔn)確獲得目標(biāo)的溫度信息是十分重要的，在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的諸多任何物理變化和化學(xué)領(lǐng)域中，溫度控制占有著極為重要的地位[1]。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是針對于養(yǎng)殖場的溫度及通風(fēng)控制

20、的軟件設(shè)計(jì)，對于一個養(yǎng)殖場，環(huán)境，特別是溫度，作為家畜生長的關(guān)鍵因素，直接影響到家畜的生長和生產(chǎn)性能以及是否引發(fā)疾病。因此，調(diào)控好養(yǎng)殖場室內(nèi)的溫度和空氣等環(huán)境狀況，是家畜飼養(yǎng)管理的最根本問題，也是養(yǎng)殖場能夠改善環(huán)境的主要控制參數(shù)。隨著家畜養(yǎng)殖規(guī)?；陌l(fā)展，傳統(tǒng)粗放的養(yǎng)殖方式已難以適應(yīng)時代的要求。</p><p>　　近年來，在研究領(lǐng)域中加大了對PLC的研究和推廣力度，加上PLC是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通

21、信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動控制技術(shù)，且隨著PLC的發(fā)展和進(jìn)化以及自身的優(yōu)點(diǎn)，使PLC在自動控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，進(jìn)而在溫濕度控制中引入PLC技術(shù)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)的方法更得到大力的推廣。</p><p>　　雖然在有些養(yǎng)殖場中也安裝有各種加熱、加濕、通風(fēng)和降溫的設(shè)備，但其主要操作大多仍是由人工來完成的當(dāng)溫室面積較大或數(shù)量較多時，操作人員的勞動強(qiáng)度很大 ，而且也無法達(dá)到對溫度的準(zhǔn)確控制。在這樣的氛圍中，本文

22、設(shè)計(jì)一種基于PLC的養(yǎng)殖場的溫室溫度及通風(fēng)控制的軟件設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中我們主要是要解決能夠自動控制溫室內(nèi)的溫度和通風(fēng)情況，因此，該系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)溫度的自動測量和調(diào)節(jié)，大大降低了操作人員的勞動強(qiáng)度。對于這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我們就做了在設(shè)計(jì)中我們運(yùn)用到了溫度傳感器、調(diào)溫系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備來完成控制設(shè)計(jì)。通過傳感器的測量并與要求值得比較，通過調(diào)節(jié)調(diào)溫系統(tǒng)的開關(guān)來控制室內(nèi)的溫度，進(jìn)而使控制參數(shù)達(dá)到要求，同時定時開動風(fēng)機(jī)來保持室內(nèi)的空氣清潔度。這就是設(shè)計(jì)的

23、大概過程。</p><p>　　雖然溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比仍然有著較大的差距。目前，我國在這方面總體水平處于20實(shí)際80年代中后期水平，成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時變溫度系統(tǒng)控制。而適應(yīng)于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)

24、還不十分成熟。形成商品化并在儀表控制系統(tǒng)參數(shù)的自整定方面，還沒開發(fā)性能可靠的自整定軟件。參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及我國現(xiàn)場調(diào)試來確定。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對溫度控制系統(tǒng)的要求越來越高，因此，高精度、智能化、人性化的溫度控制系統(tǒng)是國內(nèi)外必然發(fā)展趨勢。需要我們今后更加努力的研究和開發(fā)。</p><p>　　第1章 PLC及傳感器概述</p><p&g

25、t;　　1.1 PLC的定義</p><p>　　可編程控制器（Programmable Controller，簡稱PC）是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上，為滿足不斷發(fā)展的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)柔性控制的要求而逐步發(fā)展起來的。其功能基本限于開關(guān)量邏輯控制，僅執(zhí)行邏輯運(yùn)算、定時、計(jì)數(shù)等順序控制功能．所以當(dāng)時稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）[2]。</p>

26、<p>　　可編程控制器也是一臺計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。</p><p>　　1.2 PLC的發(fā)展</p><p>　　提出PLC概念的是美國通用汽車公司。當(dāng)時，根據(jù)汽車制造生產(chǎn)

27、線的需要，希望用電子化的新型控制器替代繼電器控制柜，以減少汽車改型時重新設(shè)計(jì)制造繼電器控制柜的成本和時間。通用汽車公司對新型控制器提出了10項(xiàng)指標(biāo)，概括起來，PLC的基本設(shè)計(jì)思想有以下4個方面。</p><p>　　(1) 把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便價格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來。</p><p>　　(2) 控制器的硬件是標(biāo)淮的、通用的。</p&

28、gt;<p>　　(3) 根據(jù)應(yīng)用對象、將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序內(nèi)存里。</p><p>　　(4) 控制器和被控對象連接方便。</p><p>　　PLC技術(shù)發(fā)展至今已十分成熟，生產(chǎn)PLC產(chǎn)品的廠家多達(dá)200多個，其中較著名有德國的西門子（Siemens）公司、美國的Rockwell自動化公司所屬的A-B（Allen & Bradley）公司、GE-F

29、anuc公司、法國的施耐德（Schneider）公司、日本的三菱公司和歐姆龍（OMRON）公司。</p><p>　　1.3 PLC的系統(tǒng)組成與工作原理</p><p>　　1.3.1 PLC的組成結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC本質(zhì)上是一臺用于控制的專用計(jì)算機(jī)，它的基本結(jié)構(gòu)主要是圍繞著適宜于過程控制的要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩

30、類。</p><p>　　整體式PLC是將中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成一體，構(gòu)成主機(jī)；組合式PLC將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能I/O單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。</p><p>　　1.3.2 PLC的掃描工作原理</p><p>　　與其它計(jì)

31、算機(jī)系統(tǒng)相同，PLC的CPU采用分時操作原理，每一時刻執(zhí)行一個操作，隨時間順序執(zhí)行各個操作。這種分時操作進(jìn)程稱為CPU對程序的掃描。PLC上電后，首先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入循環(huán)工作過程。一次循環(huán)可歸納為四個工作階段，各階段完成的任務(wù)如下：</p><p>　　(1) 公共處理。復(fù)位監(jiān)控定時器(WDT)，進(jìn)行硬件檢查，用戶內(nèi)存檢查等。檢查正常后，方可進(jìn)行下面的操作。如果有異常情況，則根據(jù)錯誤的嚴(yán)重程度發(fā)出報(bào)警或停止P

32、LC運(yùn)行。</p><p>　　(2) I/O刷新。輸入刷新時，CPU從輸入電路中讀出各輸入點(diǎn)狀態(tài)，并將此狀態(tài)寫入輸入映像寄存器中；輸出刷新時，將輸出繼電器的元件映像寄存器的狀態(tài)傳送到輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路隔離和功率放大，驅(qū)動外部負(fù)載。</p><p>　　(3) 執(zhí)行用戶程序。在程序執(zhí)行階段，CPU按先左后右，先上后下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行解釋、執(zhí)行，CPU從輸入映像寄存器和輸出映像寄

33、存器中讀出各繼電器的狀態(tài)，根據(jù)用戶程序給出的邏輯關(guān)系進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再寫入輸出映像寄存器中。</p><p>　　(4) 外設(shè)端口服務(wù)。完成與外設(shè)端口連接的外圍設(shè)備(如編程器)或通訊適配器的通信處理[3]。</p><p><b>　　1.4傳感技術(shù)</b></p><p>　　中華人名共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-1987對傳感器（tra

34、nsducer/sensor）的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中，敏感元件是指直接感受或響應(yīng)被測量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能將敏感元件或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳感器或被測量的電信號部分?！?lt;/p><p>　　對生產(chǎn)過程的監(jiān)控首先離不開采集設(shè)備工作信息，因此選用合適的傳感器至關(guān)重要，如果無法對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時測量，監(jiān)控也就

35、無從談起了。</p><p>　　1.5傳感器的研究現(xiàn)狀</p><p>　　近百年來，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器；模擬集成溫度傳感器/控制器；智能溫度傳感器[4]。</p><p>　　(1) 分立式溫度傳感器</p><p>　　傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻及半導(dǎo)體溫度傳感器，均屬于分立式溫度傳感器，

36、傳感器本身就是一個完整的、獨(dú)立的感溫元件。</p><p>　　(2) 模擬集成溫度傳感器</p><p>　　集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成傳感器。</p><p>　　(3) 模擬集成溫度控制器</p><p>　　模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關(guān)、可編程溫度控制器。</p><

37、p>　　(4) 智能溫度傳感器</p><p>　　智能溫度傳感器是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動測試技術(shù)的結(jié)晶，它也是集成溫度傳感器領(lǐng)域中最具活力和發(fā)展前途的一種新產(chǎn)品。</p><p>　　結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，對于傳感器的選擇我們所采用的是分立式溫度傳感器中的熱電阻溫度傳感器[4]。</p><p>　　第2章 硬件選型與配置</p><

38、;p>　　2.1 PLC的選型與模塊配置</p><p>　　選擇合適的機(jī)型是PLC控制系統(tǒng)的硬件配置的關(guān)鍵問題，目前，國內(nèi)外生產(chǎn)PLC的廠家很多，不同的廠家的PLC產(chǎn)品雖然基本功能相似，但有些特殊功能、價格、服務(wù)及使用的編程指令和編程軟件都不相同。而同一個廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品又有不同的系列，同一系列又有不同的CPU型號，不同系列、不同型號的產(chǎn)品在功能上有較大的差別。因此如何學(xué)用合適的機(jī)型至關(guān)重要。<

39、/p><p>　　2.1.1 PLC的選型原則</p><p>　　在滿足控制要求的前提下選型時應(yīng)選最佳的性價比，一般可以從以下幾個方面考慮：</p><p>　　(1) I/O點(diǎn)數(shù)估算</p><p>　　I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)。合理選擇I/O點(diǎn)數(shù)即可使系統(tǒng)滿足控制要求有可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入輸出點(diǎn)總數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對象的

40、模擬量、開關(guān)量、輸入/輸出設(shè)備狀況（包括模擬量、開關(guān)量、輸出類型）來確定，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點(diǎn)?？紤]到今后的擴(kuò)充，一般應(yīng)估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)再加上15%～20%的備用量[5，6]。</p><p>　　本設(shè)計(jì)所占用的I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算：</p><p>　　輸入信號：開始按鈕、停止按鈕、、啟動風(fēng)機(jī)按鈕、停止風(fēng)機(jī)按鈕、電路保護(hù)，以上共需要5個輸入信號點(diǎn)，考慮以后對系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有

41、20%的備用點(diǎn)，即用5×20%=1，取1個點(diǎn)，這樣共用6個輸入點(diǎn)。</p><p>　　輸出信號：一共要用五臺電動機(jī)和控制調(diào)溫的一個觸點(diǎn)，以上共需要6個輸出點(diǎn)，考慮以后對系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有20%的備用點(diǎn)，即6×20%=1.2，取2個點(diǎn)，這樣共用8個輸出點(diǎn)。</p><p>　　(2) 用戶存儲容量估算</p><p>　　用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)

42、存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、量程結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個I/O點(diǎn)及有關(guān)功能器占用內(nèi)存大致如下：</p><p>　　開關(guān)量輸入元件：10～20B/點(diǎn)；</p><p>　　開關(guān)量輸出元件：5～10B/點(diǎn)；</p><p>　　定時器/計(jì)數(shù)器：2B/個；</p><p>　　模擬量：10

43、0～150B/點(diǎn)；</p><p>　　通信接口：一個接口一般需要300B以上；</p><p>　　根據(jù)上面算出總字?jǐn)?shù)再加上25%左右的備用量，就可以估算出程序所需要的內(nèi)存量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。</p><p>　　本設(shè)計(jì)所需CPU內(nèi)存的計(jì)算：</p><p>　　開關(guān)量輸入元件6點(diǎn)×10～20B/點(diǎn)≈60～120B；&l

44、t;/p><p>　　開關(guān)量輸出元件：8點(diǎn)×5～10B/點(diǎn)≈40～80B；</p><p>　　模擬量：2點(diǎn)×100～150B/點(diǎn)≈200～300B；</p><p>　　總需內(nèi)存量：300～500B；</p><p>　　2.1.2本系統(tǒng)中可編程序控制器的選取及其特點(diǎn)</p><p>　　目前PLC使

45、用性能較好的SIEMENS公司、日本的三菱、歐姆龍、美國的AB公司，根據(jù)性價比的選擇，根據(jù)被控對象的I/O點(diǎn)數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，本設(shè)計(jì)采用SIEMENS公司的S7-200系列PLC。</p><p>　　SIEMENS S7-200系列是西門子公司小型可編程序控制器，可以單機(jī)運(yùn)行，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面(HMI)可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網(wǎng)

46、絡(luò)。同時它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時更加簡單，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)，同時具有可靠性高，運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，繼承了和發(fā)揮了它在大、中型PLC領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，有豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實(shí)時特性，其性能價格比高，所以在規(guī)模不太大的領(lǐng)域是較為理想的控制設(shè)備。</p><p>　　1.SIEMENS S7-200系列PLC特性</p><p&g

47、t;　　S7-200系列PLC功能強(qiáng)、速度快、擴(kuò)展靈活，具有模塊化、緊湊的結(jié)構(gòu)。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到復(fù)雜的自動控制，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，且具有極高的可靠性、極豐富的指令集、易于掌握、操作便捷、內(nèi)置豐富的集成功能、實(shí)時特性，良好的通信能力，豐富的擴(kuò)展模塊。它的強(qiáng)大功能使其無論是在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能且具有極高的性價比。</p><p>　　2.SIEMENS S7-200主要

48、功能模塊介紹</p><p><b>　　(1) CPU模塊</b></p><p>　　S7-200的CPU模塊包括一個中央處理單元、電源以及數(shù)字I/O點(diǎn)，這些都被集成在一個緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，輸入部分從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號，輸出部分則輸出控制信號，驅(qū)動外部負(fù)載。從CPU模塊的功能來看，它具有五種不同的結(jié)構(gòu)配置的CPU單元，即 CPU221有6輸入

49、，4輸出，I/O共計(jì)10點(diǎn)；CPU222有8輸入，6輸出，I/O共計(jì)14，可以進(jìn)行一定的模擬量控制和2個模塊的擴(kuò)展；CPU224有14輸入，10輸出，I/O共計(jì)24點(diǎn)，可以有7個擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時鐘； CPU226有24輸入，16輸出，I/O共計(jì)40點(diǎn)，增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)；CPU226XM它在用戶程序存儲容量和數(shù)據(jù)存儲容量上進(jìn)行了擴(kuò)展，其他指標(biāo)和CPU226相同[7-8]。</p><p>　　

50、(2) 開關(guān)量I/O擴(kuò)展模塊</p><p>　　當(dāng)CPU的I/O點(diǎn)數(shù)不夠用或需要進(jìn)行特殊功能的控制時，就要進(jìn)行I/O擴(kuò)展，I/O擴(kuò)展包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展。通常開關(guān)量I/O模塊產(chǎn)品分3種類型:輸入模塊、輸出模塊以及輸入/輸出模塊。為了保證PLC的工作可靠性，在輸入模塊中都采用提高可靠性的技術(shù)措施。如光電隔離、輸入保護(hù)(浪涌吸收器、旁路二極管、限流電阻)、高頻濾波、輸入數(shù)據(jù)緩沖器等。由于PLC要控制

51、的對象有多種，因此輸出模塊也應(yīng)根據(jù)負(fù)載進(jìn)行選擇，有直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流輸出模塊。按照輸出開關(guān)器件種類不同又分為3種：繼電器輸出型、晶體管輸出型和雙向晶閘管輸出型。這三種輸出方式中，從輸出響應(yīng)速度來看，晶體管輸出型最快，繼電器輸出型最差，晶閘管輸出型居中，若從與外部電路安全隔離角度看，繼電器輸出型最好。在實(shí)際使用時，亦應(yīng)仔細(xì)查看開關(guān)量I/O模塊的技術(shù)特性，按照實(shí)際情況進(jìn)行選擇。</p><p>　　典

52、型的數(shù)字量I/O擴(kuò)展模塊有:輸入擴(kuò)展模塊EM221、EM222、EM223 EM235等。</p><p>　　(3) 功能擴(kuò)展模塊</p><p>　　當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時，CPU主機(jī)可以擴(kuò)展特殊功能模塊.如要求進(jìn)行PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線連接時，就需要EM277 PROFIBUS-DP模塊，在這里主要介紹模擬量輸入模塊EM235。</p><p&

53、gt;　　EM 235模塊是組合強(qiáng)功率精密線性電流互感器、意法半導(dǎo)體（ST）單片集成變送器ASIC芯片于一體的新一代交流電流隔離變送器模塊，它可以直接將被測主回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4～20mA（通過250Ω電阻轉(zhuǎn)換DC 1～5V或通過500Ω電阻 轉(zhuǎn)換DC2～10V）恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號，連續(xù)輸送到接收裝置（計(jì)算機(jī)或顯示儀表）。EM 235模塊如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 EM 235

54、 CN模塊圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用S7-200系列PLC的CPU的型號為CPU226（24輸入/16輸出，I/O共計(jì)40點(diǎn)）和模擬量輸入輸出模塊EM235。</p><p>　　針對于模擬量輸入輸出模塊EM235的參數(shù)來進(jìn)行轉(zhuǎn)換公式的推導(dǎo)，它可以直接將被測主回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4～20mA（通過250Ω電阻轉(zhuǎn)換DC 1～5V或通過500Ω電阻轉(zhuǎn)換DC2～10V）

55、恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號，連續(xù)輸送到接收裝置。</p><p>　　假設(shè)所測溫度范圍是從0℃到100℃，現(xiàn)在一次范圍在EM235的參數(shù)上來進(jìn)行轉(zhuǎn)換公式的推導(dǎo)，推導(dǎo)過程如下所示：</p><p>　　其模擬量輸入設(shè)置為0～20mA電流信號，20mA對應(yīng)數(shù)子量=32000，4 mA對應(yīng)數(shù)字量=6400，傳感器T/AIW關(guān)系如下圖所示：</p><p>　　圖2-2 傳感器T/AI

56、W關(guān)系圖</p><p>　　傳感器測溫T=100℃時，輸出電流I=20mA，模塊轉(zhuǎn)換數(shù)字量AIW=32000；測溫T=0℃時，輸出電流I=4mA，模塊轉(zhuǎn)換數(shù)字量AIW=6400。T與AIW的關(guān)系曲線如上圖所示，根據(jù)三角形相似定理可知：△ABM∽△CDM</p><p>　　故可列： (2-1)</p>&l

57、t;p>　　AB=200， CD=Tx，BM=，DM=AIWx-6400，帶入(2-1)式中，可得：</p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　上面推導(dǎo)出的（2-2）公式就是對應(yīng)測溫范圍為0～100℃，變送器輸出信號為4～20mA的溫度傳感變送器經(jīng)過模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后再換算為被測量的轉(zhuǎn)換公式。編程者依據(jù)正確的轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行編程，就會獲得滿

58、意的效果。</p><p>　　根據(jù)轉(zhuǎn)換后變量的精度和設(shè)計(jì)的要求在設(shè)計(jì)中對公式的編程是按整數(shù)運(yùn)算的，具體的編程過程可以在后面的程序中體現(xiàn)出來。</p><p>　　2.2傳感器的選型與設(shè)計(jì)</p><p>　　傳感器是將非電量信號轉(zhuǎn)化成電信號以實(shí)現(xiàn)信息檢測的器件，是本設(shè)計(jì)最重要的部件之一，它的選取好壞對整個系統(tǒng)而言，非常重要?，F(xiàn)在生產(chǎn)傳感器的公司很多，所研制的傳感器

59、類型也很多，但其性能差異并不很大。由于我們的設(shè)計(jì)師對于養(yǎng)殖場的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因此在選擇傳感器上掌握的基本原則是穩(wěn)定性好，價格低廉，使用方便，微功耗、價格低。</p><p>　　在傳感器中熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測精度要求比較高的場合，這種傳感器比較適用。熱電阻傳感器具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測量-2

60、00℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度。針對于上述原因和實(shí)際情況，在本設(shè)計(jì)中采用材料為銅的銅熱電阻傳感器。銅熱電阻來測量-50～+150℃的溫度。</p><p>　　銅熱電阻有如下特點(diǎn)：</p><p>　　在上述使用的溫度范圍內(nèi)，阻值與溫度的關(guān)系幾乎呈線性關(guān)系，即可近似表示為： </p><p>　　式中 ——電阻溫度

61、系數(shù)，。</p><p>　　(1) 電阻溫度系數(shù)比鉑的高，而電阻率則比鉑的低。</p><p>　　(2) 容易提純，加工性能好，可拉成細(xì)絲，價格便宜。</p><p>　　(3) 易氧化，不宜在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作。</p><p>　　鑒于上述特點(diǎn)，在介質(zhì)溫度不高、腐蝕性不強(qiáng)、測溫元件體積不受限制的條件大都采用銅熱電阻。本設(shè)計(jì)就是對養(yǎng)

62、殖場的溫度通風(fēng)控制，屬于測量精度要求不高且溫度較低的場合，因此在設(shè)計(jì)中采用的是銅熱電阻傳感器[10]。</p><p><b>　　第3章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 電器元件選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)是針對于養(yǎng)殖場的溫度通風(fēng)控制，在整個設(shè)計(jì)中首先所要做到的是對養(yǎng)殖場進(jìn)行溫度采集并檢測，把所得到的值與設(shè)定的值相比較，根據(jù)

63、所得結(jié)果依情況來控制是否啟動控溫系統(tǒng)，使室內(nèi)溫度一直維持在規(guī)定的范圍內(nèi)，同時為了調(diào)節(jié)室內(nèi)的空氣，使空氣清潔便于動物的生長，在設(shè)計(jì)中采用了四臺通風(fēng)機(jī)依次啟動，并轉(zhuǎn)動10分鐘，兩個小時循環(huán)一次。</p><p>　　有了思路，但對于每一個設(shè)計(jì)來說在選擇方法之后最重要的就是要能夠正確的選擇所使用的器件及器件型號，才能夠正確的完成設(shè)計(jì)要求。在這里列出本設(shè)計(jì)所要使用的電器元件，如表3-1所示：</p><

64、;p>　　表3-1 電器元件選擇表</p><p>　　3.2 I/O地址分配</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)是采用西門子S7-200系列PLC編程語言來設(shè)計(jì)的。為了更好的，更準(zhǔn)確的，更有條理的完成設(shè)計(jì)要求，確定有哪些輸入輸出量，并且確定其輸入輸出量的性質(zhì)，才能更好的在選擇控制器件的情況下節(jié)約成本,所以在設(shè)計(jì)過程中要對I/O口進(jìn)行地址分配，進(jìn)而順利的完成程序設(shè)計(jì)。I/O地址分配如表

65、3-2所示：</p><p>　　表3-2Ｉ/Ｏ分配表</p><p>　　3.3 I/O接線圖</p><p>　　在設(shè)計(jì)溫度通風(fēng)控制系統(tǒng)中采用了西門子S7-200系列，所以對于I/O端口的連線是非常重要的，是控制溫度調(diào)節(jié)和室內(nèi)環(huán)境的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時更能體現(xiàn)自動化性和方便性。在本設(shè)計(jì)中采用PLC處理器型號為CPU226，有輸入和輸出顯示端口，把開關(guān)信號轉(zhuǎn)換成控制信

66、號，進(jìn)而完成控制要求。這就是體現(xiàn)了用PLC設(shè)計(jì)的簡單和運(yùn)用方便之處，也是人們?yōu)槭裁催x擇利用PLC來設(shè)計(jì)的主要原因，因此做好I/O接線是非常重要的。由系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要輸入信號有啟動、停止、溫度傳感器；輸出信號被控對象有電機(jī)控制的風(fēng)機(jī)、供熱設(shè)備。在設(shè)計(jì)中采用接觸器線圈的吸合和斷開來控制電機(jī)的啟、停和正反轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制暖氣、冷氣及風(fēng)機(jī)的開放。在調(diào)試的過程中，是用燈泡的點(diǎn)亮來顯示輸出的狀態(tài)。因此I/O接線圖如圖3-1所示：</p>&l

67、t;p>　　圖3-1 系統(tǒng)I/O接線圖</p><p><b>　　3.4 電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)中需要用到調(diào)溫系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)來進(jìn)行對養(yǎng)殖場內(nèi)的溫度和環(huán)境的調(diào)節(jié)和控制，使室內(nèi)的環(huán)境一直保持在適合動物生長的最佳環(huán)境。因此在這里我們分部來介紹調(diào)溫系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)的電路設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.4.1 調(diào)溫電路設(shè)計(jì)</p

68、><p>　　為了更方便的控制和理解，在設(shè)計(jì)中利用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來帶動熱氣和冷氣的開動，進(jìn)而來調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度。在電機(jī)工作過程中，如果電機(jī)堵轉(zhuǎn)會使電機(jī)負(fù)載過大，因而在電路中應(yīng)加入熱繼電器FR1來保護(hù)電機(jī)。同樣在電機(jī)運(yùn)行時電路電流可能會增加，當(dāng)增加到一定值時也會燒壞電機(jī)，在電路中可以加入熔斷器來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過流保護(hù)。要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)只要把其中的兩相線路交換即可現(xiàn)在電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)中采用兩個接觸器的通斷來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正

69、反轉(zhuǎn)，其中接觸器的通斷控制由PLC來完。KM1控制電機(jī)正傳，開放暖氣，KM2控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，開放冷氣。由以上要求可以設(shè)計(jì)出電路圖如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 調(diào)溫系統(tǒng)電路圖</p><p>　　3.4.2 風(fēng)機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在養(yǎng)殖場中我們裝了四臺風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)主要由電機(jī)的通斷來實(shí)現(xiàn)，可以由四個接觸器來實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的控制，在電路中必須加有

70、短路保護(hù)、過流保護(hù)、過載保護(hù)，而這些可以由熱繼電器、熔斷器來實(shí)現(xiàn)電路中的保護(hù)。電路設(shè)計(jì)如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 風(fēng)機(jī)電路圖</p><p>　　KM3：1號風(fēng)機(jī)、KM4：2號風(fēng)機(jī)、KM5：3號風(fēng)機(jī)、KM6：4號風(fēng)機(jī)</p><p>　　第4章 編程軟件概述</p><p>　　4.1 PLC程序設(shè)計(jì)方法</p>

71、;<p>　　編寫PLC程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。</p><p><b>　　(1) 圖解法編程</b></p><p>　　圖解法是靠畫圖進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)。常見的主要有梯形圖法、邏輯流程圖法、時序流程圖法和步進(jìn)順控法。</p><p>　　梯形圖法：梯形圖法是用梯形圖語言去編制PLC程序。這是一種模仿繼

72、電器控制系統(tǒng)的編程方法，其圖形甚至元件名稱都有繼電器電路十分相似。這種方法很容易地把原繼電器控制電路移植成PLC的梯形圖語言。這對于熟悉繼電器控制的人來說，是最方便的一種編程方法。</p><p>　　邏輯流程圖法：邏輯流程圖法是用邏輯框圖表示PLC程序的執(zhí)行過程，反映輸入與輸出的關(guān)系。邏輯流程圖會使整個程序脈絡(luò)清晰，便于分析控制程序、查找故障點(diǎn)及調(diào)試和維修程序。</p><p>　　時序

73、流程圖法：時序流程圖法是首先畫出控制系統(tǒng)的時序圖（即到某一個時間應(yīng)該進(jìn)行哪項(xiàng)控制的控制時序圖），再根據(jù)時序關(guān)系畫出對應(yīng)的控制任務(wù)的程序框圖，最后把框圖寫成PLC程序。這種方法很適合以時間為基準(zhǔn)的控制系統(tǒng)的編程方法。</p><p>　　步進(jìn)順控法：步進(jìn)順控法是在順控指令的配合下設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制程序。一般比較復(fù)雜的程序都可以分成若干個功能比較簡單的程序段，一個程序可以看成整個控制過程的一步[11-12]。</p

74、><p><b>　　(2) 經(jīng)驗(yàn)法編程</b></p><p>　　經(jīng)驗(yàn)法是運(yùn)用自己的或者別人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。多數(shù)是設(shè)計(jì)前先選擇與自己工藝要求相近的程序，把這些程序看成是自己的“試驗(yàn)程序”。結(jié)合自己工程的情況，對這些“試驗(yàn)程序”逐一修改，使之適合自己的工程要求。</p><p>　　(3) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程</p><p&g

75、t;　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是通過PLC編程軟件（比如STEP7-Micro/WIN）在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、離線或在線編程、離線仿真和在線調(diào)試等。使用編程軟件可以很方便的在計(jì)算機(jī)上離線或在線編程、在線調(diào)試，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成EXE文件。</p><p>　　4.2編程軟件STEP7-Micro/WIN概述</p><p>　　STEP7-Micro/WIN編程軟件是基于Wi

76、ndows的應(yīng)用軟件，由西門子公司專為S7-200系列可編程控制器設(shè)計(jì)開發(fā)，它功能強(qiáng)大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可以實(shí)時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。它是西門子S7-200用戶不可缺少的開發(fā)工具?，F(xiàn)在加上中文程序后，可在全中文的界面下進(jìn)行操作，用戶使用起來更加方便。</p><p>　　4.2.1 STEP7-Micro/WIN簡單介紹</p><p>　　以STEP7-Micro/W

77、IN創(chuàng)建程序，為接通STEP 7--Micro/WIN，可雙擊STEP 7-Micro/WIN圖標(biāo)，或選擇開始（Start）> SIMATIC >STEP 7 Micro/WIN 4.0菜單命令。STEP 7-Micro/WIN項(xiàng)目窗口將提供用于創(chuàng)建控制程序的便利工作空間。工具欄將提供快捷鍵按鈕，用于經(jīng)常使用的菜單命令，可顯示或隱藏工具欄的任何按鈕。瀏覽條給出了多組圖標(biāo)，用于訪問STEP 7-Micro/WIN的不同編程特性

78、。指令樹將顯示用于創(chuàng)建控制程序的所有項(xiàng)目對象和指令。可將單個的指令從指令樹拖放到程序中，或雙擊某個指令，以便將其插入到程序編輯器中光標(biāo)的當(dāng)前位置。程序編輯器包括程序邏輯和局部變量表，可在其中分配臨時局部變量的符號名。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的底部均按標(biāo)簽顯示。單擊標(biāo)簽可在子程序、中斷程序和主程序之間來回變換。</p><p>　　STEP 7-Micro/WIN提供了用于創(chuàng)建程序的三個編輯器：梯形圖（LA

79、D）、語句表（STL）和功能塊圖（FBD）。盡管有某些限制，在這些程序編輯器的任何一個中編寫的程序均可用其它程序編輯器進(jìn)行瀏覽和編輯。用的比較多的是梯形圖（LAD）編程語言。下面詳細(xì)介紹梯形圖的特點(diǎn)[13-15]。</p><p>　　4.2.2梯形圖語言特點(diǎn)</p><p>　　梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂

80、的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。</p><p>　　梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個梯級是一個因果關(guān)系。在梯級中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最

81、常用的一種程序設(shè)計(jì)語言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：</p><p>　　(1) 與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性；</p><p>　　(2) 與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對電氣技術(shù)人員來說，易于撐握和學(xué)習(xí)；</p><p>　　(3) 與布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言有一一對應(yīng)關(guān)系，便于相互的轉(zhuǎn)換和程序的檢查；</p

82、><p>　　(4) 與原有繼電器邏輯控制技術(shù)不同點(diǎn)是，梯形圖中的能（Power FLow）不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此，應(yīng)用時，需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對待查[16-17]。</p><p>　　第5章 軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試</p><p><b>　　5.1 編程介紹</b></p>

83、;<p>　　編程軟件采用S7-200 CPU226軟件可編程控制器。支持梯形圖、指令表等語言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能。梯形圖語言是在繼電器控制電路圖的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。最大的優(yōu)點(diǎn)就是直觀易懂，使用簡單方便。對來自電氣方面的用語，通過梯形圖很容易就能掌握，同時它也是PLC的主要編程語言。助記符語言與匯編語言類似，它使用字符來代表可編程控制器的某種操作，這就要求用戶

84、要有一定的計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)。在我們編程之前要非常熟悉S7-200 CPU226軟件可編程控制器的指令語言，這樣我們才能夠設(shè)計(jì)出真確的控制程序。將PLC應(yīng)用到室內(nèi)養(yǎng)殖的溫度通風(fēng)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)管理的自動化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。用PLC設(shè)計(jì)對養(yǎng)殖廠的溫度通風(fēng)控制系統(tǒng)具有連線簡單、控制速度快、精度高、可靠性和可維護(hù)性好、安裝、維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　5.2 系統(tǒng)流程圖</b

85、></p><p>　　設(shè)計(jì)的總體思路是按下開始按鈕PLC開始掃描，溫度傳感器開始進(jìn)行對室內(nèi)現(xiàn)實(shí)溫度采樣，采樣后的值輸入到模擬轉(zhuǎn)換模塊，把溫度的模擬量信號轉(zhuǎn)換成可供PLC控制的數(shù)字量信號，PLC再將信號值處理，再與設(shè)定值進(jìn)行比較，最后將得到的結(jié)果輸出，如果比較結(jié)果高于設(shè)定值的最高值時，就會閉合KM2，釋放冷氣，降低溫度直到設(shè)定值；比較結(jié)果低于設(shè)定值的最低值時，則閉合KM1，釋放暖氣，提升溫度直到設(shè)定值；如果

86、溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，就不進(jìn)行調(diào)節(jié)。然后PLC進(jìn)行循環(huán)掃描。同時對風(fēng)機(jī)進(jìn)行定時控制，即依次開動風(fēng)機(jī)，為了減輕線路負(fù)荷，每臺通風(fēng)機(jī)間隔10S鐘啟動，且轉(zhuǎn)動十分鐘后停止，每隔兩個小時循環(huán)一次，來改善室內(nèi)的空氣。</p><p>　　控制過程系統(tǒng)流程圖如下所示：</p><p>　　溫度控制流程圖如圖5-1所示：</p><p>　　圖5-1 溫度控制流程圖</p>

87、;<p>　　風(fēng)機(jī)控制流程圖如圖5-2所示</p><p>　　圖5-2 風(fēng)機(jī)控制流程圖</p><p><b>　　5.3 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　要完成設(shè)計(jì)首先要熟悉所要用到的指令，程序指令說明如表5-1所示：</p><p>　　表5-1 程序運(yùn)用指令說明</p><

88、p><b>　　5.4內(nèi)存地址分配</b></p><p>　　程序設(shè)計(jì)內(nèi)存地址分配如表5-2所示：</p><p>　　表5-2 內(nèi)存地址分配表</p><p>　　5.5 程序設(shè)計(jì)梯形圖</p><p>　　程序設(shè)計(jì)梯形圖如圖5-3所示：</p><p>　　圖5-3程序設(shè)計(jì)梯形圖<

89、;/p><p><b>　　5.6 軟件調(diào)試</b></p><p>　　程序調(diào)試是非常重要的階段，我們寫程序不可能一寫就對，在編寫的過程中會出現(xiàn)這樣那樣的問題，當(dāng)然我們就必須通過程序調(diào)試，使得程序正確，達(dá)到預(yù)期的功能，通過修改和調(diào)試程序，也可以使控制的品質(zhì)更高。所以為了確保設(shè)計(jì)實(shí)踐的準(zhǔn)確無誤性，去實(shí)驗(yàn)室里面進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)試。</p><p>　　P

90、LC程序的調(diào)試分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試兩個調(diào)試過程，在此之前首先對PLC外部接線作仔細(xì)檢查，外部接線一定要準(zhǔn)確無誤。也可以用事先編寫好的試驗(yàn)程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來查找接線故障。為了安全考慮，最好將主電路斷開。按一下步驟進(jìn)行調(diào)試：</p><p>　　(1) 按電氣接線圖接好線。 </p><p>　　(2) 在STEP7-Micro/WIN32下輸入程序并編譯。 </p>

91、<p>　　(3) 將編譯好的程序從PC機(jī)（STEP7-Micro/WIN32編程軟件）下載到PLC主機(jī)。 </p><p>　　(4) PC機(jī)在監(jiān)控狀態(tài)下調(diào)試程序。 </p><p>　　(5) 觀察運(yùn)行程序并進(jìn)行修改直到滿足要求，保存程序。</p><p>　　在調(diào)試過程中，最要注意的是將編寫完成的程序逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。當(dāng)寫完程

92、序過后，首先編譯檢查錯誤，看使用的語句中是否有違反PLC規(guī)定的用法，發(fā)現(xiàn)了語句錯誤過后馬上進(jìn)行修改，通過多次的修改，最后程序沒有語言錯誤下面就是檢查是否有邏輯錯誤，看整個程序的運(yùn)行狀況怎么樣，能否達(dá)到預(yù)期的效果。在第一次運(yùn)行的過程中有一段語句出現(xiàn)了紅色的情況，當(dāng)程序運(yùn)行到那里時就會出現(xiàn)亂碼，后來經(jīng)過計(jì)算分析，原來是數(shù)據(jù)存放空間設(shè)的不符合實(shí)際，空間過小，應(yīng)該是字的形式來進(jìn)行尋址，后來將該處處理后，程序運(yùn)行正常。</p>&l

93、t;p>　　本程序是分塊寫的，首先寫的是數(shù)據(jù)采集塊，數(shù)據(jù)采集就是主要是將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)過模塊EM235的一系列的數(shù)據(jù)變換使的最后所測量的溫度值以整數(shù)的形式來進(jìn)行比較，進(jìn)而增加了設(shè)計(jì)的容易度。在寫數(shù)據(jù)采集程序的過程中也遇到一些問題，通過同學(xué)的幫助，最后將這些問題解決了，正常的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集。然后寫的是溫度控制模塊，在軟件設(shè)計(jì)中溫度控制主要是利用比較的方法來進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的，這樣減少了硬件的設(shè)計(jì)難度。最后主要寫的就是風(fēng)機(jī)控制模

94、塊，在設(shè)計(jì)中主要是采用定時啟動風(fēng)機(jī)運(yùn)行的方法，來實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖場的通風(fēng)控制。在程序中主要是解決了風(fēng)機(jī)定時循環(huán)啟動的問題，在設(shè)計(jì)過程中經(jīng)過多次的調(diào)整和改正，最終解決了這個問題。</p><p><b>　　結(jié)　論</b></p><p>　　本課題是關(guān)于養(yǎng)殖場的基于PLC的溫度通風(fēng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p>　　PLC（可編程控制器）以其可靠性高、

95、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、功能強(qiáng)大、性價比高、體積小、能耗低等顯著特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的自動控制之中。</p><p>　　EM235模塊是一個使用普遍的模擬輸入輸出模塊，由于自帶控制運(yùn)算功能，其應(yīng)用能力強(qiáng)、操作簡單、功耗低等特點(diǎn)，在一些非工業(yè)的要求不是太嚴(yán)格的生產(chǎn)中得到管飯的應(yīng)用。</p><p>　　在西門子S7-200系列PLC的基礎(chǔ)上，我們成功設(shè)計(jì)出了溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)達(dá)到了快、

96、準(zhǔn)、穩(wěn)的效果，也達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，整個系統(tǒng)操作簡單，控制方便，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度和實(shí)用性。</p><p>　　該溫度控制系統(tǒng)也有一些有不足的地方需要改進(jìn)，編程時我們用了編程軟件自帶的PID指令向?qū)K，這樣雖然方便，但是使得控制系統(tǒng)超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間都稍微偏大，若不直接調(diào)用該模塊，而是自己編寫PID控制子程序的話，控制效果可能會更好。除此之外缺少人機(jī)界面的編寫，整體系統(tǒng)雖然能夠完成自動化控制，但自動化的程

97、度會有些下降，這事以后所要注意的。</p><p>　　日后，隨著對PLC硬件系統(tǒng)和通信方式的深入了解，還可以豐富遠(yuǎn)程控制指令，以應(yīng)對運(yùn)行過程中的各種突發(fā)事件，增加其他PLC，通過構(gòu)建復(fù)雜的多級網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)大型的工業(yè)控制，使該系統(tǒng)運(yùn)行時更加穩(wěn)定可靠，性能更加完善。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　本課題的研究設(shè)計(jì)是在

98、我的教課老師cc老師的悉心指導(dǎo)下完成的，cc老師學(xué)識淵博、治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)、工作一絲不茍、認(rèn)真耐心，更有誨人不倦的師者風(fēng)范。在我的設(shè)計(jì)過程中老師給了我很大的提示和幫助，使我在設(shè)計(jì)的過程中少走了很多的彎路，在此謹(jǐn)向cc老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意！</p><p>　　此外，衷心感謝我的同學(xué)，在我遇到困難時，和他們討論研究，增加了我的見解和理解能力，所以若是沒有他們的幫助，我就很難在遇到困難時輕易地解決，因此也就不會

99、有這篇論文的產(chǎn)生。 </p><p>　　畢業(yè)在即，衷心感謝指導(dǎo)過我的各位老師，學(xué)習(xí)中的成長離不開他們的諄諄教誨，生活中的感悟離不開他們的正確的指引。大學(xué)生涯是人生中的一筆寶貴財(cái)富，它為我們以后的生活和追求奠定了基礎(chǔ)和指引了方向。在學(xué)習(xí)的生涯中，我們遇到了可以讓我們記憶終生的老師，他們都會給我未來的生活帶來無窮的幫助。</p><p>　　除此之外，還要感謝那些和我相伴度過的舍友和一路來陪

100、伴我學(xué)習(xí)的同學(xué)、朋友，因?yàn)橛辛怂麄兊南喟?，使我的生活和學(xué)習(xí)都充滿了快樂，讓我在漫長的學(xué)習(xí)道路上不在感到孤單和空虛。我衷心的祝愿大家在今后的生活和工作中幸福快樂！</p><p>　　總之，在老師和同學(xué)的幫助下，使我能夠成功的完成這次設(shè)計(jì)并對我的專業(yè)課有了更深入的了解，同時也認(rèn)識到自己的不足之處，以后能夠更好的改正。在此，對老師和幫助我的同學(xué)說聲謝謝！</p><p>　　最后感謝含辛茹苦撫

101、養(yǎng)我的父母，感謝他們多年來的支持與付出！因?yàn)橛辛怂麄兊母冻?，才會擁有今天的我，再次感謝我的父母。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　李敏，孟臣．溫室計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的研究．天津：計(jì)算機(jī)與農(nóng)業(yè)，2008．34-51</p><p>　　戴仙金．西門子S7-200系列PLC應(yīng)用與開發(fā)．北京：中國水利水電出版社，2007

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103、t;p>　　廖常初．PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003．22-45</p><p>　　王整風(fēng)，陸勤，謝云敏．可編程控制原理與實(shí)踐教程．上海：上海交通大學(xué)出版社，2008．66-87</p><p>　　陳在平，趙相賓．可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003．12-34</p><p>　　宮淑貞，王冬青．可編程控制器原理

104、及應(yīng)用．北京：人民郵電出版社，2002．89-106 </p><p>　　何希才，薛永毅．傳感器及應(yīng)用實(shí)例．北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，2004．71-89</p><p>　　方強(qiáng)，李麗娜，孫宏昌．PLC可編程控制器技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐．北京：電子工業(yè)出版社，2009．145-177</p><p>　　殷洪義，吳建華，高勤．PLC原理與實(shí)踐．北京：清華大學(xué)出版

105、社，2008．223-245</p><p>　　張萬忠．可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例．北京：中國電力出版社，2005．65-78</p><p>　　袁仁光．可編程序控制器選用手冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社2002．37-67</p><p>　　鄭鳳翼，金沙．圖解西門子S7-200系列PLC應(yīng)用88例．北京：電子工業(yè)出版社，2009．77-98</p>

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107、ansactions on Software Engineering, 1998.125-136</p><p>　　王永華．現(xiàn)在電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)．北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2007</p><p>　　馬小軍，向曉華．可編程控制器及應(yīng)用．南京：東南大學(xué)出版社，2007</p><p>　　戴文進(jìn)．自動化專業(yè)英語．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011．112-

108、123</p><p><b>　　附　錄 </b></p><p><b>　　附錄1 程序指令表</b></p><p><b>　　附錄2 硬件接線圖</b></p><p><b>　　附錄 硬件接線圖</b></p><p&g

109、t;<b>　　外文資料翻譯</b></p><p>　　PLC Introduction</p><p>　　Automation of many different processes, such as controlling machines or factory, assembly line, is done through the use of small

110、computer computers called PLC. Programmable controller is the first in the late 1960s in the United states, then called PLC (Programmable Logic Controller). It is used to replace relays, for the implementation of the log