基于触摸屏、PLC的蔬菜保鲜库温湿度监控系统设计毕业论文‘.doc

基于触摸屏、PLC的蔬菜保鲜库温湿度监控系统设计毕业论文目 录第一章 前言.1第一节 蔬菜保鲜库现况及发展前景.1第二节 选题依据及研究意义.2第三节 研究内容.3第二章 软硬件介绍.4第一节 台达触摸屏.4第二节 台达PLC.5第三节 温度模块和温度传感器.5第四节 模拟信号模块和湿度传感器.6第三章 触摸屏设计.7第一节 首页设计.7第二节 主界面设计.8第三节 温湿度显示、参数设定界面设计.9第四节 误差补偿界面设计.11第五节 传感器故障报警界面设计.12第六节 手动操作界面设计.13第七节 外部设备开关状态显示界面设计.14第八节 曲线界面设计.15第九节 报警表设计.16第十节 附加功能设计.16第四章 PLC程序.17第一节 PLC程序内容.17第二节 外设开关控制.22第三节 数据采集及补偿.25第四节 报警程序设计.28结束语参考文献致谢I XX大学2014届本科生毕业设计 第一章 前言第一节 蔬菜保鲜库现况及发展前景一、 我国蔬菜冷库与保鲜技术现状及存在问题1.蔬菜冷库建设逐渐从大城市到生产。冷藏的主要方法是长期储存的蔬菜在我们国家,但大多数是近30年的发展建设,改革开放前的计划经济时期,国家蔬菜存储企业很少,只有几个基本的冰箱是建立在大城市。蔬菜种植业在改革开放之后,蔬菜存储行业的快速发展,和全国各地省市果蔬冷藏、存储容量增加。2.集中蔬菜冷库建筑面积。我国蔬菜存储主要集中在山东、河南、河北、陕西、山西、辽宁、江苏、如蔬菜产地在北方,蔬菜冷藏能力约为1700万吨,控制整个国家目前,山东省200多,600多一万吨,2009年山东栖霞新的150000吨;陕西235万吨(2007),2007和50000吨/年。3.不能适时采收、及时入库。4.质量和食品安全有待于提高和加强。5.产品国内外市场竞争力差。6.技术力量薄弱。二、 发展趋势及对策1.发展产地冷库和在大型批发市场建库2.设施配套化、现代化3.规模化品牌化是冷藏业发展的方向 4.综合保鲜技术的应用与发展 冷库贮藏方式仍然是蔬菜贮藏的主要方式；冷藏库+保鲜膜+保鲜剂的综合保鲜技术会被广泛的应用；冷链流通将是近些年的发展重点。 5.加强行业组织化、规范化管理 最大力度发挥行业协会作用，提高组织化、规范化的综合管理，加强行业自律，进一步维护市场的秩序，能够有效的改进无序的竞争现状。 6.持证上岗，提高从业人员素质 加强操作者职业技能培训，提高从业人员的素质，熟练的掌握贮藏保鲜技术的原理以及操作技能，能做到灵活运用，来确保产品质量。 第二节 选题依据和研究意义 由于科学技术的进一步进步,人们所需要的蔬菜质量进一步提高。要求进一步提高蔬菜新鲜的存储环境,蔬菜新鲜温暖、潮湿的监测尤为重要,这是一个重要的因素,以确保蔬菜口味和质量。其主要内容是新鲜,很长一段时间,最大限度保持一些原始农产品的质量和新鲜,新鲜的农产品,在保存存储一段时间后,仍然只是挑选或接近时,挑选新鲜的状态和质量。如果存储不当,浪费大量的蔬菜,生产者,造成巨大的经济损失。这可以决定蔬菜的质量的性能。目前,主要采用人工温度控制、湿度主要通过毛发湿度计,双金属是衡量和湿度试纸测试设备,如通过手工测试,和控制排湿设备,该方法耗时,低效率和测试结果的准确性和随机性,效果不是很好,霉菌和不良现象仍然发生。使用触摸屏和PLC拱顶温度和湿度监测系统设计,这种设计是使用PLC和触摸屏为主要设备的蔬菜可以保持温度和湿度监测系统的设计,控制系统与可编程逻辑控制器为中心,触摸屏作作为人机界面,控制系统界面简单直观,易于操作。用户可以通过键盘设置需要所需的温度和湿度值,使系统稳定运行。PLC和触摸屏有可靠性好,很强的抗干扰能力,适用性广等,可以适合在各种不同环境条件下的工作,甚至极其恶略的环境下也具有很高的控制精度。第三节 研究内容一、 控制系统框图 触 摸 屏温、湿度与报警参数的设定温度显示湿度显示历史曲线显示 打印设备报警显示 蔬 菜 保 鲜 库 P L CDVP-04PT温度传感器报警设备 湿度传感器 温、湿度度控制设备DVP-04AD 图1-1 控制系统框图二、 设计基本思路本设计把触摸屏与PLC技术联合到一起来实现蔬菜保鲜库的温、湿度自动控制的目标。工作人员可以根据库中不同蔬菜所需要的不同温度、湿度参数输入进触摸屏界面，输入的参数会通过对应的地址传送到一个PLC寄存器中，然后控制外部设备的工作状态；温湿度传感器是将外部采集到的数据通过PLC的控制系统运送到触摸屏界面并显示出来，同时与对应的设定参数值比较，再进行需要的输出。除此之外，还能扩充别的功能，如手、自动切换功能，多种方式控制，不再受单方面的限制；报警条件设定，及时地显示出系统故障和问题所在；历史曲线界面，不仅非常形象的描述了温、湿度的变化情况，而且还容易收集、整理、比较。第二章 软硬件介绍第一节 台达触摸屏一、 触摸屏工作原理触摸屏是控制器与触摸检测元件两部分来构成；触摸检测元件是安设在显示器的前方，是用来检测使操作者触摸到的位置，接收信号后将信号送到控制器；控制器主要作用就是用来接收触摸屏上触摸点的监测装置上的信号，然后将信号转换为触点的坐标，然后再送到主机上，同时它还能够接收主机上发出来的命令且加以执行。二、 触摸屏的主要类型触摸屏可分为四个大类：电阻触摸屏、红外线触摸屏、电容感应触摸屏和表面声波触摸屏。3、 触摸屏的主要功能特点 操作容易：只需要用手指接触显示屏上的相关按钮就可以完成操作 界面简明：不需要了解相关知识就可轻松上手操作 强大的信息量：信息存储量基本不受限制，任何复杂地数据信息都可以写入系统中 安全可靠：通过了多年市场考验，反应速度快，功能性强，系统稳定可靠 通讯功能强：支持多种PLC连接，支持所有的台达系列PLC连接 动态联网：系统将根据使用者的需求来建立相应的网络连接第二节 台达PLC PLC（可编程逻辑控制器）是一个为在工业环境下使用的软件而专门设计的用数字运算操作的电子装备。一、 PLC主要特点1. 可靠性高，有很强的抗干扰能力。2. 功能完善。3. 变成简单，使用方便。4. 减少了控制系统设计及施工的工作量。5. 扩充方便，组合灵活。6. 丰富的I/O接口模块。7. 体积较小，重量较轻，功能较低。 二、 PLC主要功能1. 开关逻辑控制2. 闭环的过程控制3. 模拟量控制4. 定时控制5. 数据处理6. 技术控制7. 通信和联网第三节 温度模块和温度传感器一、 DVP-04PT温度模块 这个模块将接受外部四个铂温度传感器,并把它成14数据信号。DVP- PLC主机应用程序利用FROM/TO指令来使用读/写模块,包括49个CR模块缓存,每个缓存有16位。二、 PT100铂热电阻温度传感器本系统选用了铂电阻测量温度。因为铂电阻的性能非常稳定，常用来做标准的测量温度元件。在-259.34到+630.74的温度区间中能够使用铂电阻的温度计当作温度测量的基准。本系统的测量范围正好符合使用铂电阻的要求，所以选取了PT100的温度传感器。本系统选取的PT100的温度传感器的重要的技术参数：测量范围： -259.34+630.74；容许的偏差值：A级，B级 ；热反映的时间30s；最小的装入的深度：热电阻的最小的装入深度200mm；允许的通过的电流5mA。而PT100的温度传感器还具有很高的准确度、很好的抗振性、很强的耐压性、极强的稳定性等长处。第四节 模拟信号模块和湿度传感器一、 DVP-04AD模拟信号模块这个模块将接受外部四个湿度传感器,并把它成14数据信号。DVP- PLC主机应用程序使用FROM/TO命令数据读/写模块,模块包含49 CR寄存器,每个寄存器有16位。二、HS1101湿度传感器该系统选取了HS1101电容集成的湿度传感器用来检测新鲜蔬菜内部湿度,而且湿度测量范围是0% RH -95% RH,162 Pf - 200 Pf,电容传感器误差不超过2%的PH值,反映时间小于5 秒,0.04 Pf /温度系数,可以看出精度高。这个元素不需要较高准确性、高可靠性、快速响应、高可靠性和专利设计的固体聚合物结构。在现线性的电压输出与频率输出的两种电路中能良好的适应，还可以经过多路开关然后直接的输入到A/D转换器中。第三章 触摸屏设计第一节 首页设计一、 功能简介本系统主要是研究蔬菜保鲜库的温、湿度监控，为了让蔬菜在最合适条件下保存，需要对库内温湿度分别进行设定并且跟踪调节。首页界面是触摸屏系统中所有画面的总枢纽，通过首页界面能很方便的切换至触摸屏系统其他的画面。二、 画面介绍如图3-1所示的标题“欢迎使用蔬菜保鲜库温湿度监控系统”使用的走马灯信息显示，设置为从左向右移动，每次移动点数15，时间间隔为500ms的不断循环，提高整体视觉的效果。标题下方“天津科技大学电信学院自动化专业毕业设计张红恩”为设计者个人信息说明，也采用走马灯显示，设置为从左向右移动，每次移动点数10，时间间隔为500ms的不断循环。其中还有“主界面”、“传感器故障报警”和“历史曲线画面”，全都采用的是换画面按钮，使用者可以点击进到相应的界面进行设置和查询。本界面的下方还有日期和实践的显示，方便使用者随时查看当前的时间。图3-1 首页界面第二节 主界面设计一、 功能简介 通过主界面的设计能方便各个界面之间的切换，从主界面可以切换到库内温、湿度显示界面；温、湿度补偿设定界面；外设开关状态显示界面；手动操作界面。从主界面选择手动操作或者自动操作。还能直观的看到库内温度、湿度和超限报警情况。二、 画面介绍如图3-2画面中即为主界面信息。其中的“主界面、库内温度、库内湿度%、温度超限报警、湿度超限报警”均为一般型信息显示。而“首页、库内温度显示、库内湿度显示、温湿度补偿、外设开关显示、手动操作”为换画面按钮，其中“手动操作”也起到了按钮的作用，“自动操作”为保持型按钮。界面中还有两个状态显示灯，当温度或湿度超过其相应的报警上限时闪烁报警，使使用者能及时的发现问题并处理。界面下方还有日期和时间的显示。图3-2 主界面第三节 温湿度显示、参数设定界面设计一、 库内温度显示及范围设定界面1.功能简介图3-3左上方位置设有时间显示，能够清楚的显示出在任意时间下库内的温度测量值和平均值。此界面还能设定保鲜库所要求的温度范围和报警范围，当库内温度超过报警设定的范围，报警指示灯将会闪烁，响铃报警。通过按钮切换能切到主界面、库内湿度显示、库外温湿度显示、补偿设定界面。2.画面介绍画面中的标题、保鲜库及各个编号、上下限设定、报警上下限、T使用了一般性信息显示；“12.34”采用的是数值输出显示；其中“主界面、库内湿度、库外温湿度、补偿设定”都采用的换画面按钮。“#.#”为数值输入设值键，通过触摸屏把数据地址写入相对应的存储器然后由PLC读取再进行其他程序。画面右上角位置设有报警指示灯，当温度超过报警范围时闪烁。图3-3 库内温度显示及范围设定二、 库内湿度显示及范围设定界面1. 功能简介图3-4左上方位置设有时间显示，能够清楚的显示出在任意时间下库内的湿度测量值和平均值。此界面还能设定保鲜库所要求的湿度范围和报警范围，当库内湿度超过报警设定的范围，报警指示灯将会闪烁，响铃报警。通过按钮切换能切到主界面、库内温度显示、库外温湿度显示、补偿设定界面。2. 界面介绍画面中的标题、保鲜库及各个编号、上下限设定、报警上下限、W使用了一般性信息显示；“12.34”为数值输出显示；“主界面、库内温度、库外温湿度、补偿设定”都采用的换画面按钮。“#.#”为数值输入设值键，通过触摸屏把数据地址写入相对应的存储器然后由PLC读取再进行其他程序。画面的右上方位置上设有报警的指示灯，如果湿度超过了报警范围然后闪烁。图3-4 棚内湿度显示及设定范围三、 库外温、湿度显示界面1. 功能简介页面分两部分：库外温度和库外湿度，分别使用两个温度传感器和两个湿度传感器把采集的温度和湿度显示出来，并显示出了平均值。使用户根据外界环境确定要采取的一系列补偿措施。2. 画面介绍如图3-5，画面右上角位置设有时间显示。标题、库内温度、库内湿度均采用一般型信息显示，“12.34”采用数值输出显示，“库内温度、库内湿度、补偿设定、主界面”均采用换画面按钮。 图3-5 库外温、湿度第四节 误差补偿界面设计一、 功能简介误差补偿的界面主要是用来补偿在实际测量之中产生的误差，由于监控系统因所处环境不同，导线中的电阻的误差和硬件设备上产生的差异，都会造成一定的偏差。如果有偏差的存在，必将影响测量精度，所以设计了误差补偿界面，来对产生的偏差进行外部人为的调节，再设定好校准后的补偿值，再通过PLC程序输入进行补偿校正，最后在触摸屏界面上限是出来的数值是经调整之后的数值，以此提高了测量的精确度。在触摸屏界面上做这个界面的优点就是能随时随地得更改补偿值，不需要鼠标和键盘，更不需要改程序，快捷，简便，而又能够做到最精确的测量。图3-6 误差补偿设定界面二、 画面介绍如图3-6所示，本设计分别对库内、外8个传感器进行了补偿设定。“补偿设定、温度补偿值、湿度补偿值、T1、T2、T3、T4、W1、W2、W3、W4”均为一般信息显示，“#.#”为数值输入键，使用者可以根据实际的情况输入误差补偿值，然后反馈给PLC，PLC在程序运行后显示出校正后的数值，“主界面”是换画面按钮。第五节 传感器故障报警界面设计一、 功能简介为了能实现进行对蔬菜保鲜库的温度、湿度的检测与控制，本系统设计分别选用了2支温度传感器和2支湿度传感器来监测库内的温度和湿度，选用2支温度传感器和2支湿度传感器来监测库外的温度和湿度。如果当监测同一项目的传感器采集到的数据之间相差的太大则说明传感器可能发生了故障（开路或短路），继而报警提示使用者前去维修。图3-7 传感器故障报警界面二、 画面介绍如图3-7可知，标题、“温度、湿度”均为一般型信息显示方式，设有八个指示灯作为报警灯。其中“主界面、返回首页、补偿设定、历史报警、当前报警”均为换画面按钮。第六节 手动操作界面设计一、 功能简介 系统得电后当按下自动操作按钮时系统便会按设定的温、湿度范围进行保鲜库的温、湿度控制，而当按下手动操作按钮时将进入手动操作界面，当需要手动的调试各个温、湿度控制设备的控制状态或者当自动控制系统的控制出现故障时可采用手动操作方式对各个设备进行控制。二、 画面介绍如图3-8，标题、“降温、功能、加湿、除湿、总开关”均为一般性信息显示，“ON/OFF”为保持型开关按钮，按住触摸屏上此按钮，该节点为ON，寿松开了则OFF，人机马上送信号给PLC相对应的节点ON或OFF。按压时间设定为2s，当操作者按住按钮2s以上时该开关元件才会发生动作，能够有效的避免有人失误操作。“主界面、首页”为换画面按钮。图3-8 手动操作界面第七节 外部状态开关状态显示界面设计一、 功能简介该画面能良好的观看外部设备的开关状态，外部总开关、降温、供暖、加湿、除湿，每项配有一个指示灯，主要用于自动操作时对外部设备的观察。二、 画面介绍如图3-9所示，“标题、总开关、降温设备、供暖设备、加湿设备、除湿设备”均为一般型信息显示方式，右上方位置设置有时间显示，能够观察在任何时刻的外设工作情况。其中“主界面、库内温度曲线”设为换画面按钮。图3-9 外设开关状态界面第八节 曲线界面设计一、 库内温、湿度曲线界面如图3-10所示，库内温度曲线是由从PLC中存储器获得的数据分别取样10个点然后自动绘制而成的，湿度曲线与温度曲线相同，在此不再进行介绍。图3-10 库内温湿度曲线界面二、 库外温湿度曲线界面如图3-11所示，库外温度曲线是由从PLC中存储器获得的数据分别取样10个点然后再自动绘制而成的，湿度曲线与温度曲线相同，在这里就不再进行介绍了。图3-11 库外温湿度曲线界面第九节 报警表设计一、 当前报警表如图3-12所示，人机界面只有当前报警设定的PLC对应的接点的报警消息正文显示在屏幕上。报警表上还有显示当前时间、日期和报警代码，提供良好的记录。图3-12 当前报警表界面二、 历史报警表如图3-13所示，人机能够根据设定好的时间自动去读取指定的PLC的缓存区中想赌赢的Bit资料，转换为相对应的接点的报警消息正文然后显示到人机界面上，并按照顺序记录成报警历史表，还设有时间、日期和报警代码，方便使用者查看报警内容，及时总结。图3-13 历史报警表界面第十节 附加功能设计一、 配方 配方设定其实就是一种开机设定，当操作者每次开机的时候，系统将会自动默认一个值，在操作者没有输入任何值之前，系统会默认为0。这样就会令操作者每次开机都要从新设定一系列配套的参数值。但是配方从根本就解决了这个问题，在配方中可以先设定好参数值，那么在下载程序的时候也会把配方携带的下载到触摸屏上，这样在每次开机的时候，系统将会默认操作配方上的设定值，如果操作者不去改动，那参数就不用再从新输入了。这样就可以省去很多的时间，操作者使用起来也更加容易，也降低了由于人工输入数据错误而造成的损失。二、 宏命令 宏命令是一个用来数据处理的辅助工具。求和、求差、求平均、比较等数据处理一半都是用PLC程序去完成。但触摸屏也是有这样的功能的，能够对数据进行乘、除、加、减等。第四章 PLC程序第一节 PLC程序内容一、 PLC设计流程图开始数据初始化读取数据数据处理库内温度平均值超出报警上限？降温设备开启YN升温设备开启Y库内温度平均值超出报警下限？Y库内湿度平均值超出报警上限？N除湿设备开启N加湿设备开启Y库内湿度平均值超出报警下限？N图4-1 PLC流程图 二、 点号表表一 PLC点号表编号信号名称读取地址写入地址1库内温度显示1D02库内温度显示2D13库内平均温度显示D24库内湿度显示1D35库内湿度显示2D46库内平均湿度显示D57库外温度显示1D68库外温度显示2D79库外平均温度显示D810库外湿度显示1D911库外湿度显示2D1012库外平均湿度显示D1113库内温度报警设定上限D12D1214库内温度报警设定下限D13D1315库内空气湿度设定上限D14D1416库内空气湿度设定下限D15D1517库内温度补偿系数1D16D1618库内温度补偿系数2D17D1719库内湿度补偿系数1D18D1820库内湿度补偿系数2D19D1921库外温度补偿系数1D20D2022库外温度补偿系数2D21D2123库外湿度补偿系数1D22D2224库外湿度补偿系数2D23D2325库内温度传感器1D2426库内温度传感器2D2527库内湿度传感器1D26、D32、D3328库内湿度传感器2D27、D34、D3529库外温度传感器1D2830库外温度传感器2D2931库外湿度传感器1D30、D36、D3732库外湿度传感器2D31、D38、D3933库内温度传感器1故障报警M134库内温度传感器2故障报警M235库内湿度传感器1故障报警M336库内湿度传感器2故障报警M437库外温度传感器1故障报警M538库外温度传感器2故障报警M639库外湿度传感器1故障报警M740库外湿度传感器2故障报警M841库内温度超限报警M942库内湿度超限报警M1043降温装置启动M11M1144降温装置关闭M12M1245降温装置信号保持M1346供暖装置启动M14M1447供暖装置关闭M15M1548供暖装置信号保持M1649加湿装置启动M17M1750加湿装置关闭M18M1851加湿装置信号保持M1952除湿装置启动M2053除湿装置关闭M2154除湿装置信号保持M2255外总开关启动M2356外总开关关闭M2457外总开关信号保持M2558手动操作M2659自动操作M2760超限报警取消M2861保鲜库降温装置驱动Y062保鲜库供暖装置驱动Y163保鲜库加湿装置驱动Y264保鲜库除湿装置驱动Y365M1-M8传感器故障报警警铃声Y466M9-M10超限报警警铃声Y5三、PLC选型 本系统设计的PLC输出点为6个，所以选择了DVP-16EP型号PLC，此PLC本身就自带有输入/输出各7个点。第二节 外部开关控制 一、 外部总开关设计 M23是总开关启动常开按钮，M24时总开关停止常闭按钮，当按下启动按钮，M23闭合，刺痛路导通，然后M25置位“1”。启、停按钮均为保持型按钮，按下则导通，不按了则断开，所以能将启动按钮自锁，M25为开关开启信号保持。若有突发故障或需要停机检查，那么就可以直接按下M24，通路则断开，系统停止。 图4-2 总开关程序二、 外部设备开关控制1.手动控制开关当总开关M23闭合情况下，个外部设备开关（降温、供暖、加湿、除湿）动作才有效。由于本系统中用到的按钮全部为保持型按钮，所以需要分别设置自锁的功能，如图4-3所示。M26为手动操作选择按钮，M27为自动操作选择按钮，两者应为互锁状态。 图4-3 外部设备开关手动操作程序2.自动控制开关（1）保鲜库降温设备驱动通过将库内平均温度与报警设定值相比较，若温度平均值大于库内温度报警设定值上限，则保鲜库降温设备启动，自动降低库内温度，直到平均温度小于库内温度设定值上限停止降温设备，使蔬菜保存在一个良好的温度下。 图4-4 保鲜库自动降温程序 图4-4为保鲜库自动降温程序，采用了比较指令。若D2（库内平均温度）大于D40（库内温度报警上限），降温设备Y0自动启动，从而降低库内温度，直到D2小于D12（库内温度设定值上限）降温设备Y0自动关闭。（2）保鲜库供暖设备驱动通过将库内平均温度与报警设定值相比较，若温度平均值小于库内温度报警设定值下限，则保鲜库供暖设备启动，自动提升库内温度，直到平均温度大于库内温度设定值下限停止降温设备，使蔬菜保存在一个良好的温度下。 图4-5 保鲜库自动供暖程序 图4-5为保鲜库自动供暖程序，采用了比较指令。若D2（库内平均温度）小于D41（库内温度报警下限），降温设备Y1自动启动，从而提升库内温度，直到D2大于D13（库内温度设定值下限）降温设备Y1自动关闭。（3）保鲜库加湿设备驱动 通过将库内平均湿度与报警设定值相比较，若湿度平均值小于库内湿度报警设定值下限，则保鲜库加湿设备启动，自动提高库内湿度。图4-6为保鲜库自动加湿程序，采用了比较指令。若D5（库内平均湿度）小于D43（库内湿度报警下限），设备Y2自动启动，从而提高库内湿度，直到D5大于D15（库内湿度设定值下限）加湿设备Y1自动关闭。图4-6 保鲜库自动加湿程序（4）保鲜库除湿设备驱动 通过将库内平均湿度与报警设定值相比较，若湿度平均值大于库内湿度报警设定值上限，则保鲜库除湿设备启动，自动降低库内湿度。 图4-7为保鲜库自动除湿程序，采用了比较指令。若D5（库内平均湿度）大于D42（库内湿度报警上限），除湿设备Y3自动启动，从而降低库内湿度，直到D5小于D14（库内湿度设定值上限）除湿设备Y3自动关闭。图4-7 保鲜库自动除湿程序3.传感器故障报警警铃当传感器发生故障然后报警后，中间寄存器M1导通，并把信号输出到外部设备Y4，则外部设备即可出现报警警铃声。如图4-8所示，用第一条指令做例子，当上述传感器发生故障报警后，M1得电导通，则故障报警警铃设备Y4启动，进行报警。图4-8 传感器故障报警警铃设备程序4.超限报警警铃 外部设备超限报警后，中间寄存器M9导通，然后将信号传输到外部设备，则外部设备既有报警警铃声。如图4-9所示，用第一条指令做例子，当超限报警后，M9得电导通，则超限报警警铃设备Y5启动，进行报警。图4-9 超限报警警铃设备程序第三节 数据采集及补偿一、温度采集补偿程序介绍1.FROM指令介绍 K0为特殊模块编号；K18为将要读取的特殊模块CR编号；D24为存放数据的位置；K2为一次要读取数据笔数；DVP系列的PLC用此指令来读取特殊模块的CR数据。图4-10 温度采集程序在总开关开启状态下，M25导通，程序导通。PLC在第一个温控模块中把存储在CR#18的当前测量温度值取出来放在D24，D25中，再将D24，D25中的数据分别加上补偿值再存入D0，D1当中，及温度传感器采集的保鲜库内温度1和2，通过温度模块输入到PLC地址，再在触摸屏上对应地址中显示出来。由于单一的温度传感器采集到的数值会产生一定的偏差，所以用两个相同的传感器同时对同一个保鲜库进行温度数据的采集，最后取平均值将能尽量减小这种偏差的产生，进而使测量值更加精确。而且在使用两个相同的传感器的同时也可以防止在传感器发生故障后不能及时的了解到。2.误差补偿介绍 PLC读取温度的各种原因可能是由于导线电阻就会出现偏差,温度补偿是必需的,在这个程序中,D24,D25温度和设定温度补偿的价值将是最终的温度校准后显示的值。补偿值是系统经过调试之后的测量值与实际测量值的差。操作者可以计算后输入到触摸屏。图4-11 温度补偿程序3.平均值计算 MEAN指令D0为预取平均值的起始装置；D2为存放的平均值；K2为要取平均值装置的个数；此程序段说明了库内温度1和2求平均值后存在D2中，通过PLC程序传到触摸屏中，并显示出来。图4-12 温度平均值程序二、湿度采集程序介绍1.选择A/D转换模块 因为此DVP系列PLC自身带有温度模块的扩展，可以将采集到的数值直接转换成设施温度值，但是没有湿度模块，这就要使用者根据所选的传感器类型将采集到的数值通过一定的比例转换，转换成相对应的湿度值。在转换前还需要确定好A/D转换模块是电压模式还是电流模式。本系统设计中所选择的HM1500湿度传感器在1V-4V范围内线性变化，所以根据A/D转换特性曲线选择电压模式，0方式，数值变化范围0-4000。2.转换方式0V-5V的数字输出0-4000，而1V-4V对应的数字输出为800-3200，所以传感器测量范围为0-100%。推导过程： （1） 将（1）式化简能得到 实际湿度显示值= （2）3.程序说明（1）写入模式程序 将模拟信号输入模块的编号0至CR#1写入到H0，CH1设置为模式0（电压输入-10V-+10V）。如图4-13所示。注：K3:3号特殊模块；K1：欲写入特殊模块的CR编号，即CR#1；H0：写入CR的数据；K1：写入一笔数据。图4-13 模块写入程序（2）湿度采集及转换程序 1.FROM指令介绍：将编号为3号的A/D转换模块通过CR#6的保鲜库湿度采集传感器的值读到D26、D27中，原理与温度采集相同不再介绍了。2.加法ADD指令介绍：D26、D27中的湿度采集值减去800进行数值转换后放到D32、D33。3.出发DIV指令介绍：将D32、D33中为转换完的数值除24，得到的数据是最终在显示屏上显示的数据。4.通过求平均值得出库内平均湿度值，显示在触摸屏上。注：DIV指令说明：D32、D33：被除数；K24除数是常数24；D3、D4：商及余数。图4-14 湿度采集及转换程序第四节 报警程序设计一、 超限报警 在所有的控制系统中，报警设计越来越重要，设计了超限报警能更加容易的提醒操作者哪里的参数或者操作出现异常，并能够及时的引起操作者的注意，进而能够尽快的检查维修相关系统。本系统采用了触摸屏画面报警及报警灯和报警铃多重报警措施。 如图4-15，本程序段采用了比较指令，将读到的数据与从触摸屏输入的数据相比较。图4-15 超限报警程序 以第一条程序段为例，将D2读入的库内平均温度与设定的报警温度下限值D41及上限值D40进行比较，如果D2的值大于D41或者小于D40的值，则不输出信号；相反则通路导通，输出信号给中间寄存器M9，由M9控制的报警指示灯将会亮。湿度超限报警原理和温度超限报警原理相同不再介绍。二、传感器故障报警 本设计中在不同区域分别使用了温湿度传感器各两只，防止传感器发生故障而不能明显察觉，而且传感器采集的数据可能因为环境或者某种原因精度会出现一定的偏差，采用两只传感器可以将采集值进行平均，从而降低误差提高测量精度。1.温度传感器故障图4-16 温度传感器故障报警程序 如图4-16所示，次报警程序依然采用比较指令。我设定当发生开路报警故障时，温度采集值为常数100，短路报警时温度采集值为-50，这样当D0大于100或小于-50则通路导通即故障发生，M1所控制的指示灯亮。2.湿度传感器故障报警一般湿度传感器的测量范围是0-100%，但对于本设计来说机其干燥或者机其潮湿出现的可能性很低，所以湿度报警下限值设定为5%，报警上限至为98%。如图4-17所示，当D3小于5%或者大于98%是故障发生，报警灯闪烁，报警铃响起。图4-17 湿度传感器报警程序29结束语 本设计是基于触摸屏技术与PLC编程技术相结合的基础上，针对蔬菜保鲜库的问题提出的一套温湿度监控系统设计方案。通过这个方案，可以满足蔬菜保鲜对温湿度参数的要求，减少人的劳动强度，提高蔬菜质量，降低能耗。巧妙合理的应用PLC功能指令，可以大大缩短编程的时间，减少程序内存，提高系统的反应精度，是提高此系统综合效益的有效手段。此设计主要实现的功能都有：蔬菜保鲜库的温湿度监测、显示湿度进行转换的数据处理温湿度误差补偿保鲜库温湿度上下限设定和超限报警提示保鲜库温湿度历史监控变化曲线温湿度传感器故障报警外部设备的控制 通过本设计，使用者能够更直观方便的对蔬菜保鲜库进行监控和调节，但是可能有部分功能不够人性化，所以使用者可以根据此说明说对本系统机型适当的修改和调整，进一步完善这个系统。参考文献1徐亚飞，刘官敏，高国章，等温箱温度PID与预测控制J武汉理工大学学报交通科学与工程版，2004，28（4）：554557 2 马莹,郑文斌.基于PLC 和组态软件的加热炉温度控制系统J.中国科技信息,2007, 21:6467 3 黄柱深，黄超麟. 基于PLC的高精度温度控制系统J. 机电工程技术, 2006，10(2)：123-1254 曾贵娥,邱丽,朱学峰. 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