PLC在多路信息巡回检测与显示系统中的应用

穆祥贞，林硕

（1.黑龙江省机械科学研究院，哈尔滨 150040；2.中国船舶重工集团公司第七〇三研究所，哈尔滨 150078）

0 引言

我国的育苗工厂基本有两种类型：一类是完全由机械化、自动化控制的大型育苗工厂，这类工厂设备自动化程度高。另一类是由普通塑料大棚改造而成的育苗工厂。本设计主要采用可编程控制器对大型育苗工厂的温度、湿度等信号进行自动化控制。

PLC 体积小、可靠性高、柔性好，可在线更改程序，对环境条件无要求，价格低廉。目前有80%以上的行业、80%以上的设备均可使用PLC。

本设计从工程应用的角度出发，以德国西门子公司的S7-200 系列PLC 为起点，介绍了PLC 在自动控制系统中的应用与开发。在工厂化蔬菜育苗过程中，由于育苗车间对控制系统的精确度要求不高，受各种不确定因子的干扰较强，传输距离远，操作人员素质不高等因素，采用PLC 技术对温度、湿度、压力等多路信息的巡回检测与显示技术的应用必将越来越广泛。另外，显示电路在生产实际中的应用也相当普遍，而且价格低廉。利用PLC 来控制多路信息巡回检测与显示技术会使工业生产更为经济、可靠。

1 控制系统原理

图1 控制系统原理框图

系统主要由6 部分组成，分别是：温度变送器电路、湿度变送器电路、压力变送器电路、PLC、显示电路和报警电路，具体的系统原理框图如图1 所示。3 个变送器电路把测得的温度、湿度、压力分别转化为相应的电压，然后启动PLC、导入程序，由PLC 程序来实现对模拟输入电压的转换和显示。按下启动按钮SB1 加电后，首先初始化I/O通道，设置各个模拟通道的通道号CH1、CH2、CH3 及各通道输入电压的范围；温度变送器电压为2.4～3.0 V，湿度变送器电压为9.5～15.5 V，压力变送器电压为1.0～2.0 V。复位通道计数器CH，由通道CH1 读入温度变送器送来的2.4～3.0 V 模拟电压，由A/D 变换DCD 转化为BCD 码送入输出锁存器，容纳后由Y0～Y7 输出显示，Y8 输出温度显示锁存脉冲。通道号加1 返回，依次读入通道2、通道3。每读取一个通道，当温度、湿度或压力越限时发出声光报警信号Y11、Y12 或Y13。

2 系统的实现

系统的实现主要包括以下几部分内容:PLC 选择、程序流程图和程序编写。

1）PLC 的选择。为了尽量减少占用PLC 的I/O 点个数，PLC 控制器选用德国西门子公司的S7-226，具有24点输入，16 点输出，可扩展2～7 个模块。

图2 系统流程图

2）程序流程图。系统加电按下启动按钮SB1 后，首先初始化I/O 通道，设置模拟通道号CH1、CH2、CH3 及输入电压范围：温度变送器电压为2.4～3.0 V，湿度变送器电压为1.5～3.5 V，压力变送器电压为1.0～2.0 V。复位通道计数器CH，由通道CH1 读入温度变送器送来的2.4～3.0 V 模拟电压，由A/D 变换DCD转化为BCD 码送入输出锁存器，然后由Y0～Y7 输出显示，Y8 输出温度显示锁存脉冲。通道号加1 返回，依次读入通道2、通道3.每读取一个通道，当温度、湿度或压力越限时发出报警信号Y11、Y12 或Y13。具体系统流程图如图1～图2 所示。

3）程序编写。软件是本系统的灵魂，在设计软件时应从系统实用、可靠及方便这几方面予以考虑。由于PLC 工作的主要特点是输入信号集中批处理，执行过程集中批处理和输出控制集中批处理。PLC 在执行程序时所使用到的状态值不是直接从实际输入端口所获得的，而是来源于输入映像寄存器和输出映像寄存器。主要用到存储器指令、计数器指令、数据转换指令、复位指令、返回指令等。

3 系统调试

程序编译完成，STEP 7-Micro/WIN32 及PLC 之间的通信关系也成功建立后，向PLC 下载程序，然后收集状态监控或调试程序。PLC 运行的模式决定了进行监控与调试操作的类型。S7-226PLC 具有停止和运行两种操作模式，在运行模式下，PLC 读取输入、执行程序、写输出、反映通信请求、更新智能模块、进行内部事务管理及恢复中断条件，不仅可以执行程序，也可以创建、编辑及监控程序操作和数据，为调试提供帮助，加强了程序操作和确认程序问题的能力。调试过程是发现错误、改正错误的过程。能够越早地发现错误，纠正它的代价就越小。

4 结论

整个系统简单可靠，最终目标是要设计成一种成本低、抗干扰能力强、运行稳定的PLC 控制的多路信息巡回检测与显示系统，本系统选用价格低廉、通用的元器件完成了设计任务，经实际运行，达到了设计目标。

本系统作为一种在工业育苗生产中实用的检测装置，不仅能实现对温度、湿度、压力的实时监测，而且对其他很多模拟量也同样能够达到很好的检测效果。

［1］晁阳，胡军.可编程控制器原理应用与实例解析［M］.北京：清华大学出版社，2007.

［2］廖常初.PLC 编程及应用［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［3］王锦标.计算机控制系统［M］.北京：清华大学出版社，2004.