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基于P L C的大棚温室控制系统的设计精选文档TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-基于PLC的温室控制系统的设计摘要随着人们生活水平的提高，由温室大棚种植的反季节蔬菜成为人们越来越离不开的食物，所以温室大棚技术越来越重要，而温度控制是最为重要的一环。
考虑到PLC具有灵活性、操作简单等优点，所以设计出了基于PLC的温度控制系统。
该论文介绍了温室控制系统的构成，包括信息采集部分、智能控制部分以及最后的执行部分。
由于温度的变化因素很多，包括光照、湿度、通风等因素，所以本次设计的系统中包括了升降温系统、补光系统、遮阳系统、加湿系统、CO2系统、通风系统，来综合调整温度的变化保证温度的准确度。
根据设计需要和经济综合因素的考虑选用了西门子S7-200型PLC的控制，这样既能够满足输入与输出控制，又有比较高的性价比。
在设计中给出了控制系统的软硬件设计，并用STEP7软件进行对梯形图的输入、调试与仿真，能够完全符合设计需求。
关键词传感器 PLC 模糊控制器 MCGS组态软件电机Greenhouse Control System Based on PLCABSTRACTWith the improvement of people's living standard anti season vegetables become people are increasingly inseparable from the food, so the greenhouse technology is more and more important, and the temperature control has become the most important part, so the PLC control system of greenhouse based on. Temperature sensor and PLC are the core of the greenhouse control system, they have a direct impact on the working status of the system. Its working process is the when the temperature sensor to collect the signal is transmitted to the fuzzy controller, the fuzzy controller by the signal conversion andcomparative analysis, then the signal transformation output signal to the MCGS configuration software is used to judge the and the signal is transmitted to the PLC, PLC receives the signal and control motor working temperature control. MCGS configuration software where the computer is also a platform for human-computer interaction.Key words Temperature Sensor PLC Fuzzy ControllerMCGS Configuration Software Electric Machinery目录第1章绪论课题背景时代在进步社会在发展人民的生活水平也在不断地提高，而反季节蔬菜已经成为人们餐桌上必不可少的食物，所以以大棚温室为主的农业种植面积不断增大，温室大棚主要就是为植物的生长创造合适的温度环境，但是如何创造合适的温度环境成为摆在人们面前一大难题。
分子筛改性催化剂CENTUM CS3000系统维护手册计算机应用研究所2006年7月一、系统简介日本横河（YOKOGAWA）公司在推出了CENTUM，CENTUM-V，CENTUM-XL 中大型集散控制系统和相应的YEWPACK，uxL等小系统后，又推出了新一代的集散控制系统CENTUM CS，CENTUM CS 1000，CENTUM CS 3000系列。
其中CENTUM CS 1000面向中、小型过程对象，CENTUM CS 3000面向中、大型过程对象，这些系统把生产过程的控制和管理，设备管理，环境管理和与企业有关的所有信息的管理综合起来，使整个工厂的信息能被充分利用，从而实现了无停顿的连续控制，使整个系统的寿命增加，成本下降，质量和产量提高，因此CS系统是综合生产支援系统。
CS是Concentral Solutions的缩写，表示综合解决，一体化解决，CS也可认为是Customers Satisfaction的缩写，即客户的满足，改性DCS是分子筛车间应用的第二套DCS，因改性装置控制点较多，并要预留两个焙烧炉控制的容量，因而本系统选用CS 3000。
其结构简图如下：其中：HIS：Human interface station，人机接口站FCS：Process field control station，现场控制站,我们采用的是主模件冗余的方式。
Vlnet：V网，是CS 3000的通信系统，系统有两路通讯总线，BUS1为V网（横河专用控制网），BUS2为V网加以太网。
地址域号系统最多可以管理100万个工位号，64个站；HIS通过Ether net 与上位计算机相连，使系统能和数据管理系统进行通讯，达到开放的目的。
Vlnet通常采用双重化方式，通信速率为10Mbps，以同轴电缆传输，最远可达185m，以光缆传输则可达20Km，系统可通过BCV（BUS CONVERTER：总线转换器）与另外的系统（称为域）相连。
仿真试验成为数字化仪控系统真正投入运行前原理样机、工程样机研制过程中非常重要的手段之一。
Ovatio n系统简介在核电站数字化仪控系统开发仿真试验中．采用的是西屋公司Ovation的最小配置系统。
这是一个可以扩展的快速以太网系统．其中的SUN Blade150工作站既作为工程师站，又作为操作员站，所有的控制组态都在SUN工作站上进行。
从而建立的最小配置核电站数字化仪控系统组成包括：I ／O卡件、控制器、高速数据通信网络、系统服务器、操纵员控制台、工程师站、显示器、键盘、微机等。
该Ovati on系统的硬件配置如图7：(1)Sun Blade15O工作站一台，作为Ovation系统的操作员站和工程师站,主要用于完成监视以及组态等任务。
主要性能指标和配置为：600MHz Sparc处理器芯片；512M内存；36G内置硬盘；32M 显存的显示卡；20英寸纯平彩色CRT显示器；软盘驱动器、CD—ROM驱动器；外置SCSI硬盘盒和磁带驱动器。
(2)Ovatio n控制器一套．可实现从10ms～30 S五种不同频率的过程控制．并实现报警处理、冗余处理、控制状态和备份状态管理、以及故障自动切换等功能。
配备了VxWorks嵌入式实时操作系统。
两组控制器硬件，互为冗余：两组控制器电源．互为冗余。
CiSCO24口高速交换机，作为Ova t ion控制器和Sun工作站通信连接的桥梁．提供1 00M带宽的高速以太网通信条件。
4个I／o模块，主要是数据的采集和发送模块．包括模拟量和数字量的处理。
模拟量输入／输出模块，8路输入／输出信号互为隔离．每路有单独的A／D(D／A)转换器．O．4w低功耗．1 3位分辨力．正常时每秒刷新10次．每8 S自动校验一次．每路电流输入配有熔断保险丝。
服务器虚拟化技术参数1 服务器虚拟化技术要求1.1 基础功能要求能够在具有相同CPU指令集的不同物理机之间实现虚拟机的动态在线迁移支持多物理机资源池，高可用性（HA）等功能支持多个主机间的资源自动负载均衡，有效利用硬件资源支持为每个虚拟机分配最小和最大可利用内存资源，根据物理机资源情况，动态调整虚拟机内存大小同一物理机内，支持动态分配各虚拟机的CPU、内存资源支持半虚拟化以及全虚拟化直接运行未经修改的操作系统和应用程序1.2 安装和运行要求能够直接在裸金属架构服务器硬件上安装虚拟化层支持现有市场上主要服务器厂商的主流X86/64服务器产品支持现有市场上主要厂商的主流磁盘阵列产品支持现有市场上主流的网卡和HBA卡产品支持虚拟CPU 调度优先级为每个虚拟网络接口设置带宽上限并优化虚拟磁盘支持Windows、Linux、Solaris等操作系统的32位版本和64位版本每个虚拟机可以安装各自独立的操作系统在同一物理服务器上可以同时运行异构操作系统平台的虚拟机支持现有市场上主要存储类型：IDE、SATA、SCSI，SAS和DAS以及Fibre Channel,iSCSI和NFS 可直接使用本地硬盘或集中存储，如SAN、NAS和iSCSI来存放虚拟机支持从管理工具里直接批量或者单个发现物理服务器支持从管理工具直接发现主流存储并进行管理虚拟化软件内置共享集群文件系统，多个虚拟机、物理机之间可以共享一个或多个集群文件系统；并且共享集群文件系统支持跨多个LUN，支持在线增加LUN集群文件系统支持稀疏文件，加快虚拟机的创建和克隆支持异构存储能够把分配的磁盘空间中未使用的那部分空间提供给其他虚拟机使用，达到提高磁盘空间利用率提供工具，能够把Linux和Windows等物理机转变为虚拟机1.3 虚拟化管理功能要求提供统一的图形界面管理软件，可在线集中管理所有虚拟化架构的物理服务器、虚拟机支持分布式集中管理支持组管理以及用户的分级管理管理工具应提供丰富的日志，包括针对对资源池、虚拟机等的日志对于每个物理服务器或者虚拟机，可统计器CPU、内存、磁盘或网络的使用情况及虚拟机IP 资源提供对虚拟机整个生命周期的管理1.4 非功能要求1.4.1 性能需求对物理服务器的资源占用少，充分保障虚拟机对硬件资源的要求主流的企业级应用具有良好的性能表现支持为每个虚拟机分配块设备，以提高企业级应用的性能在逐渐增加的负载下提供可扩展性能，可满足最严格的性能要求利用Intel® Xeon® 和AMD® Opteron® 处理器具备的新硬件特性实现更高的性能和高效的电源管理支持高级电源管理，将利用率低的物理服务器直接关闭，并在需要时自动开启1.4.2 可用性需求支持多路径支持网卡聚合，实现网卡容错和负载均衡，并能通过管理工具直接配置支持物理主机出现故障时虚拟机能够实时在空闲的主机上面运行支持虚拟机上的应用正常运行时，将其从一台物理服务器上在线迁移到另一台物理服务器上，以达到零宕机维护的目的，减少计划内停机时间支持当某台服务器出现故障时，其上运行的虚拟机可以被其他服务器所接管，以满足高可用性要求支持当一台服务器上的某个虚拟机出现问题时，系统可自动用其他同一服务器池内的正常服务器接管该虚拟机的运行能够支持虚拟机宕机后重启支持根据物理机资源使用情况，在多台物理服务器上进行虚拟机的迁移调整1.4.3 可扩展性需求每个虚拟机能够添加多块网卡，并且每个网卡都有自己的ip地址及预定义的MAC地址最大能够支持有160个以上CPU内核和2TB内存以上的物理服务器每个虚拟机最大可支持128个逻辑CPU，满足大型企业级应用的需求每个虚拟机支持最大1TB内存支持资源池服务器的在线增加或减少支持服务器池存储资源的在线扩展支持虚拟机存储空间扩展1.4.4 可管理性需求能够提供事件警报, 性能图表分析可以通过C/S或B/S的方式来访问和管理主机和上面的虚拟机能够提供主机和虚拟机的集中补丁升级管理能够提供工作流方式部署，减少错误发生，实现标准化部署能够结合第三方安全软件对虚拟机的应用实现安全隔离支持第三方开发接口支持与其他监控程序关联1.4.5 安全性需求（补充）系统内置防火墙运行安全稳定，经过长时间和众多各行业用户验证能够结合第三方安全软件对虚拟机的应用实现安全隔离支持VLAN技术，以实现虚拟化环境中安全的网络访问隔离1.4.6 其它技术需求虚拟机软件应支持主流企业级应用并有相关认证支持以模板的方式快速部署虚拟机提供自定义模板的工具。
模拟量比例换算因为A/D（模/数）、（D/A）数/模转换之间的对应关系，S7-200 CPU内部用数值表示外部的模拟量信号，两者之间有一定的数学关系。
这个关系就是模拟量/数值量的换算关系。
例如，使用一个0 - 20mA的模拟量信号输入，在S7-200 CPU内部，0 - 20mA对应于数值范围0 - 32000；对于4 - 20mA的信号，对应的内部数值为6400 - 32000。
如果有两个传感器，量程都是0 - 16MPa，但是一个是0 - 20mA输出，另一个是4 - 20mA输出。
它们在相同的压力下，变送的模拟量电流大小不同，在S7-200内部的数值表示也不同。
显然两者之间存在比例换算关系。
模拟量输出的情况也大致相同。
上面谈到的是0 - 20mA与4 - 20mA之间换算关系，但模拟量转换的目的显然不是在S7-200 CPU中得到一个0 - 32000之类的数值；对于编程和操作人员来说，得到具体的物理量数值（如压力值、流量值），或者对应物理量占量程的百分比数值要更方便，这是换算的最终目标。
如果使用编程软件Micro/WIN32中的PID Wizard（PID向导）生成PID功能子程序，就不必进行0 - 20mA 与4 - 20mA信号之间的换算，只需进行简单的设置。
通用比例换算公式模拟量的输入/输出都可以用下列的通用换算公式换算：Ov = [(Osh - Osl)*(Iv - Isl)/(Ish - Isl)] + Osl其中：Ov: 换算结果Iv: 换算对象Osh: 换算结果的高限Osl: 换算结果的低限Ish: 换算对象的高限Isl: 换算对象的低限它们之间的关系可以图示如下：图1. 模拟量比例换算关系实用指令库在Step7 - Micro/WIN Programming Tips（Micro/WIN编程技巧中）的Tip38就是关于如何实现上述转换的例程。
为便于使用，现已将其导出成为”自定义指令库“，可以添加到自己的Micro/WIN编程软件中应用。
DCS 组态规程一、前言在组态工作中，必须遵循一定的规范，使工程组态具有可读性及一致性，有利于公司其它工程人员、客户方系统维护人员及其他人员对系统组态进行维护。
在设计方没有对系统工程组态进行书面规定的情况下，请工程人员采用符合本规范的方式进行工程组态工作。
二、基本原则1、操作站计算机地址及共享基本原则：z操作站在Win2000的地址及计算机名采用：工程师站IP地址130，计算机名为“ES130”；普通操作站IP地址131、132、133……，计算机名为“OS131”、“OS132”、“OS133”……。
z各操作站设置开机自启动功能，开机后直接以Administrator身份登录，Administrator 登录口令为supcondcs，设置自动登录。
z工程师站只读共享D盘和E盘；操作员站完全共享D盘和E盘。
z进入Win2000后，自动启动 AdvanTrol，以操作员身份进入监控画面。
工程师等级可以切换到观察状态。
2、AdvanTrol监控软件口令管理原则：z必须有一个特权用户，用户名为“系统维护”，口令为“SUPCONDCS”。
z必须有一个工程师级用户，用户名为“工程师”，口令为“88851888”。
z必须有一个操作员级用户，用户名为“操作员”，口令为“111”。
3、组态文件命名及放置基本原则：z硬盘C盘作为系统盘；D盘作为工作盘，放置运行组态文件，除组态文件外，D 盘上不得放置其它文件；E 盘作为备份盘，备份各种驱动程序、系统安装软件、组态文件备份；F盘放置其他文件；所有硬盘不加卷标。
z组态文件名由最多六个有意义的汉字及英文字母构成，放置在D盘根目录D：\DCSData\下。
z必须在E盘（备份盘）上建立文本文档，命名为“工作交接说明.txt”，以电子文档方式详细说明该项目中组态修改等相关信息。
4、测点分配到各控制站遵循如下原则：z位号及变量中不能出现“-”号（负号）。
z同一工段的测点尽量分配在同一控制站。
OV-200WIN
Apr. 2006 (R3.0)
OV –200WIN 课程目标
•察看OVATION系统中正在运行的控制回路
•使用有效工具说明和整定控制回路
•使用Developer Studio 工具修改存在的控制回路图•介绍常用的控制算法功能
•演示和组态逻辑回路和模拟量回路
•解释和修改回路的跟踪功能
•了解控制回路与流程图之间的关系
•使用有效工具验证回路功能
1
Module 1查看存在的控制回路图，整定和
调试存在的回路
Module 2使用Developer Studio工具新建
控制回路
Module 3常用算法介绍
Module 4使用Developer Studio工具修改
控制回路
Module 5回路的备份及其它工具使用
2
Module 1
查看存在的控制回路图，整定和
调试存在的回路
•使用流程图窗口访问实时功能控制图
•解释功能控制图中的功能
•从现场输入指示信号到输出信号，解读一个完整的控制策略
•用功能控制图识别各种I/O图标的功能
•识别典型的图形算法图标
3
4
打开控制回路：
1. 在流程图窗口菜单条上选择Control ，在此菜单上选择
System Overview ,
使用流程图窗口访问实时功能控制图
2.
在菜单上选择控制器，列出此控制器的回路清单，在清单上选择回路名
5
6
模拟量回路SAMA 图
开关量控制回路SAMA图
7
SAMA图中线条信息：
模拟量：正常信号白色线
故障信号黄色线
跟踪信号绿色线
开关量：“1”信号红色线
“0”信号白色线
算法图标信息：
算法正常：白色
算法被激活：紫红色
算法处在跟踪状态：绿色
算法运算结果超限：橙色
算法无中间点输出：兰色（仅为逻辑算法）
算法输出为“1”，或手动状态：红色
8
SAMA图中的I/O算法图标
9
SAMA图中页连接的功能
10
SAMA图中算法显示内容设置
11
12
回路调试：
选中SAMA 图图符：
算法调整参数窗口
13
Module 2
使用Developer Studio工具
新建控制回路
•熟悉回路的建立步骤
•新建一个PID液位回路
•通过PID回路了解相关算法参数的设置
•新建一个马达控制回路
•通过马达控制回路了解开关量回路算法的用法
14
AutoCAD 2004 菜单图标
16
一个简单的控制系统
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建立一个PID
回路
20
以上这些算法支持跟踪，
算法支持模拟量的输入和输出。
(例如：跟踪数值在AV寄存器，跟踪状态位在3W寄存器)注: 1 穿过S (setpoint) 管角
2 仅为信息
3 斜波支持IN1和IN2的跟踪
22
23
建立一个马达控制回路
Module 3
常用算法介绍•OVATION系统算法清单
•常用算法功能介绍
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AND --与门常用算法功能介绍最多8 个开关量输入
OR --或门最多8 个开关量输入NOT--非门
XOR–
异或门
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FLIPFLOP --S-R 触发器
真值表:
?
? ---
SET 优先, 则为“1”
RESET 优先, 则为“0”
后延时
OFFDELAY--
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前延时
ONDELAY --
37
ONESHOT--
脉冲发生器
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HIGHMON --高值监视
LOWMON --低值监视HIGHLOWMON --
高低值监视
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ALARMMON --报警状态监视算法：最多16
个模拟量或开关
OUT = TRUE 的条件:
•输入中有任何一个报警
•点的1W字段中报警状态位或报警状态位为TRUE且未确认
•报警位为FALSE.
参数:
ALRM: 报警检查类型
X1= 0 当新报警出现，FOUT = TRUE
X1 = 1 当有多个报警、未被确认的报警，FOUT = TRUE
X1 = 2 当任何一个报警时，OUT=1，
当又有新报警出现，则FOUT = 1
X1 = 3 当任何一个报警时，OUT=1
只要有报警位为1，及有未被确认的报警，则FOUT=1
2XSELECT --二选一功能：
OUT = (A+B)/2(平均值)P4
High(高选)P6
Low(低选)P5
A(选A) P1
B(选B）P2
参数:
MODE: 当TMOD为“1”时，MODE数值（1~5）决定OUT的功能。
当TMOD为“0”时，OUT的功能由操作员键盘控制。
同时，
CNTL参数设为“7”。
XDEV：两值差报警（ALDB设置）
XABQ：A质量报警
XBBQ：B质量报警
XALM：A、B都有质量报警、数值无效、差值大于CNDB值。
MRE：报警同XALM，但此输出可由P3键屏蔽。
PBPT：打包点，包括以上各状态信息。
* 当使用高、低、平均等功能时，A、B之间的差必须大于（ALDB和CNDB）
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CNTL
参数：
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FUNCTION --
函数发生器
功能：
12段函数
Y = f（x）
参数:
GAIN：输入增益
BIAS：输入偏置
TPSC：输出点最大值
BTSC：输出点最小值
TRAT：跟踪速率
BPTS：折点数
X-1：第一点输入
Y-1：第一点输出
PID算法：
基本功能运算：
PID偏差作用：Error =SP-PV（反作用）
Error = PV-SP（正作用）
PGAIN：比例增益
INTG：积分时间
DRAT：微分时间
DGAIN：微分增益
PID 算法特点：
1）PID入口过程变量及设定值必须标定为0% ~100%
PV% = PV * PV（GAIN）+ PV（BAIS）
SP% = SP * SP（GAIN）+ SP（BIAS）
2）偏差死区（DBNE）及死区增益（ERRD）
进行PID运算的偏差= 实际偏差* 死区增益
当ERRD为0时：则为一般情况
当ERRD为>0 ~1 时：为OVATION情况
3）PID运算方式：Normal，ESG，ESI
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MAMODE --M/A 方式控
功能：
1）置MASTAION算法的工作状态：
PLW：超驰关
PRA：超驰开
LWI：闭锁减
RAI：闭锁增
MRE：切手动
ARE：切自动
BACT：“1”时：升降限制可有一个偏置值，“0”时，偏置为0。
2）反馈MASTAION算法的状态信息，且能输出。
AUTO自动
MAN手动
TRK跟踪
LOC就地
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49TRANSFER --
切换
功能：FLAG = TRUE：OUT = IN2
FLAG = FALSE：OUT = IN1
参数：TRIN：算法的跟踪输入
SLEW：内部跟踪选择：OFF：在切换中不跟踪
ON：在切换中跟踪
（指当IN1切到IN2时或IN2到IN1时是否要跟踪）
TRK1：跟踪输出IN1的信号
TRK2：跟踪输出IN2的信号
TRR1：当IN1切到IN2时：TRIN跟踪IN2的速率TRR2：当IN2切到IN1时：TRIN跟踪IN1的速率OTRK：输出跟踪：OFF：不跟踪，ON：跟踪。
