穆祥貞，林碩

（1.黑龍江省機械科學研究院，哈爾濱 150040；2.中國船舶重工集團公司第七〇三研究所，哈爾濱 150078）

0 引言

我國的育苗工廠基本有兩種類型：一類是完全由機械化、自動化控制的大型育苗工廠，這類工廠設備自動化程度高。另一類是由普通塑料大棚改造而成的育苗工廠。本設計主要采用可編程控制器對大型育苗工廠的溫度、濕度等信號進行自動化控制。

PLC 體積小、可靠性高、柔性好，可在線更改程序，對環(huán)境條件無要求，價格低廉。目前有80%以上的行業(yè)、80%以上的設備均可使用PLC。

本設計從工程應用的角度出發(fā)，以德國西門子公司的S7-200 系列PLC 為起點，介紹了PLC 在自動控制系統(tǒng)中的應用與開發(fā)。在工廠化蔬菜育苗過程中，由于育苗車間對控制系統(tǒng)的精確度要求不高，受各種不確定因子的干擾較強，傳輸距離遠，操作人員素質(zhì)不高等因素，采用PLC 技術對溫度、濕度、壓力等多路信息的巡回檢測與顯示技術的應用必將越來越廣泛。另外，顯示電路在生產(chǎn)實際中的應用也相當普遍，而且價格低廉。利用PLC 來控制多路信息巡回檢測與顯示技術會使工業(yè)生產(chǎn)更為經(jīng)濟、可靠。

1 控制系統(tǒng)原理

圖1 控制系統(tǒng)原理框圖

系統(tǒng)主要由6 部分組成，分別是：溫度變送器電路、濕度變送器電路、壓力變送器電路、PLC、顯示電路和報警電路，具體的系統(tǒng)原理框圖如圖1 所示。3 個變送器電路把測得的溫度、濕度、壓力分別轉化為相應的電壓，然后啟動PLC、導入程序，由PLC 程序來實現(xiàn)對模擬輸入電壓的轉換和顯示。按下啟動按鈕SB1 加電后，首先初始化I/O通道，設置各個模擬通道的通道號CH1、CH2、CH3 及各通道輸入電壓的范圍；溫度變送器電壓為2.4～3.0 V，濕度變送器電壓為9.5～15.5 V，壓力變送器電壓為1.0～2.0 V。復位通道計數(shù)器CH，由通道CH1 讀入溫度變送器送來的2.4～3.0 V 模擬電壓，由A/D 變換DCD 轉化為BCD 碼送入輸出鎖存器，容納后由Y0～Y7 輸出顯示，Y8 輸出溫度顯示鎖存脈沖。通道號加1 返回，依次讀入通道2、通道3。每讀取一個通道，當溫度、濕度或壓力越限時發(fā)出聲光報警信號Y11、Y12 或Y13。

2 系統(tǒng)的實現(xiàn)

系統(tǒng)的實現(xiàn)主要包括以下幾部分內(nèi)容:PLC 選擇、程序流程圖和程序編寫。

1）PLC 的選擇。為了盡量減少占用PLC 的I/O 點個數(shù)，PLC 控制器選用德國西門子公司的S7-226，具有24點輸入，16 點輸出，可擴展2～7 個模塊。

圖2 系統(tǒng)流程圖

2）程序流程圖。系統(tǒng)加電按下啟動按鈕SB1 后，首先初始化I/O 通道，設置模擬通道號CH1、CH2、CH3 及輸入電壓范圍：溫度變送器電壓為2.4～3.0 V，濕度變送器電壓為1.5～3.5 V，壓力變送器電壓為1.0～2.0 V。復位通道計數(shù)器CH，由通道CH1 讀入溫度變送器送來的2.4～3.0 V 模擬電壓，由A/D 變換DCD轉化為BCD 碼送入輸出鎖存器，然后由Y0～Y7 輸出顯示，Y8 輸出溫度顯示鎖存脈沖。通道號加1 返回，依次讀入通道2、通道3.每讀取一個通道，當溫度、濕度或壓力越限時發(fā)出報警信號Y11、Y12 或Y13。具體系統(tǒng)流程圖如圖1～圖2 所示。

3）程序編寫。軟件是本系統(tǒng)的靈魂，在設計軟件時應從系統(tǒng)實用、可靠及方便這幾方面予以考慮。由于PLC 工作的主要特點是輸入信號集中批處理，執(zhí)行過程集中批處理和輸出控制集中批處理。PLC 在執(zhí)行程序時所使用到的狀態(tài)值不是直接從實際輸入端口所獲得的，而是來源于輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。主要用到存儲器指令、計數(shù)器指令、數(shù)據(jù)轉換指令、復位指令、返回指令等。

3 系統(tǒng)調(diào)試

程序編譯完成，STEP 7-Micro/WIN32 及PLC 之間的通信關系也成功建立后，向PLC 下載程序，然后收集狀態(tài)監(jiān)控或調(diào)試程序。PLC 運行的模式?jīng)Q定了進行監(jiān)控與調(diào)試操作的類型。S7-226PLC 具有停止和運行兩種操作模式，在運行模式下，PLC 讀取輸入、執(zhí)行程序、寫輸出、反映通信請求、更新智能模塊、進行內(nèi)部事務管理及恢復中斷條件，不僅可以執(zhí)行程序，也可以創(chuàng)建、編輯及監(jiān)控程序操作和數(shù)據(jù)，為調(diào)試提供幫助，加強了程序操作和確認程序問題的能力。調(diào)試過程是發(fā)現(xiàn)錯誤、改正錯誤的過程。能夠越早地發(fā)現(xiàn)錯誤，糾正它的代價就越小。

4 結論

整個系統(tǒng)簡單可靠，最終目標是要設計成一種成本低、抗干擾能力強、運行穩(wěn)定的PLC 控制的多路信息巡回檢測與顯示系統(tǒng)，本系統(tǒng)選用價格低廉、通用的元器件完成了設計任務，經(jīng)實際運行，達到了設計目標。

本系統(tǒng)作為一種在工業(yè)育苗生產(chǎn)中實用的檢測裝置，不僅能實現(xiàn)對溫度、濕度、壓力的實時監(jiān)測，而且對其他很多模擬量也同樣能夠達到很好的檢測效果。

［1］晁陽，胡軍.可編程控制器原理應用與實例解析［M］.北京：清華大學出版社，2007.

［2］廖常初.PLC 編程及應用［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005.

［3］王錦標.計算機控制系統(tǒng)［M］.北京：清華大學出版社，2004.