基于s7-200 plc的温室温湿度控制系统

2020.05科学技术创新基于S7-200PLC 的温室温湿度控制系统
宋鑫
（山西大同大学，山西大同037009）
1概述
1.1温室温湿度控制的背景
随着社会的进步,人们的生活质量越来越高。

在庭院建造温室
种植农作物或者养花,既可以丰富闲暇时间,也可以陶冶情操。

但是在生活中人们总会因为工作太忙,或者出差、旅游等原因而没有时间打理的时候。

好不容易种植的农作物,因为没有及时加温或者通风,导致了种植物的损坏。

PLC 作为一种通用工业控制器,拥有可靠性高,使用灵活方便,控制精度高,控制功能完善等特点,因此基于PLC 技术设计较为通用的温湿度控制系统具有重要意义。

1.2温室温湿度控制的研究意义
温室种植业,由于可控程度高,植物生长环境容易调节,可以有效减少病虫害,以及化肥的使用等优点具有十分大的潜力。

我国由于工业化水平相对较为落后,因此温室自动控制技术的发展也相对滞后,在上世纪末期才逐渐引进国外技术,并在世纪之交开始加大对农业科技的研发投入,并且快速发展。

因此我国的温室自动控制技术并没有经历其所有的发展阶段,而是在一定的基础水平上开始发展的,并且现在仍然在自主发展的基础上注重引进国外的先进技术和先进经验。

温室大棚可以调节温室内部温度湿度等因素,给植物生长提供一个适宜的生长环境。

调节温室内部的环境状况,从而达到最适宜植物生长的环境要求,温室大棚可以调节温室内的温度,湿度以及光照等条件,其中温度和湿度又是最主要的因素,温湿度的检测
包括三个模块,数据采集,数据处理和执行模块。

本设计采用西门子PLC 工业控制器,以及数字温湿度传感器,可以有效减少在温室中安装的组件以及电缆,同时还具有抗干扰能力强,测量精度高,安装简单方便,可维护性强的特点。

2系统总设计方案2.1设计功能
该系统以控制温室内温湿度为背景,西门子S7-200系列PLC CPU 224为控制芯片,PKTH100S 智能温湿度传感器采集温湿度数据,PLC 将测量信号与预设值比较,如不在预设范围内则发出控制信号,控制相应的继电器开断进而控制相应的调节组件,以保证在相应时间段温室内温湿度在预设值内。

2.2PLC 的选择方案
S7-200是西门子公司产的可编程控制器,该系列在自动化系统中充分发挥其强大的功能,使用范围从简单的代替继电器控制到复杂的自动化控制都有覆盖,S7-200系列PLC 有4个不同的基本型号8种CPU 可供用户根选取。

还有着众多的扩展模块方便实际应用中的扩展。

由于本设计中需要分时段控制温室内温湿度,而S7-200系列PLC 中部分不具备时钟功能,在使用时还需装时钟卡,最终选取西
门子S7-200PLC 224XP,包括了中央处理单元、电源、3个模拟量
输入输出点、24个数字量输入输出点,两个通讯口,拥有实时时钟功能。

2.3调节方式
温室内的热源来自太阳光辐射,增加了光照强度就相应地增加了温度,所以增加光照强度的措施都有利于提高温度。

合理利用采光可以有效的保持温室温度,但是极端低温天气超过温室承受范围时,就需要采用人工加温,常用的加热方式有炉火加温、电热线加温等。

温室由于人工灌溉以及植物叶面的蒸腾作用,空气湿度与外界相比常处在较高的水平,基本不需要辅助加湿措施。

直接控制空气湿度成本较高且具有一定难度,在实际中极少应用。

温室生产主要依靠控制升温和通风来间接地控制空气相对湿度。

在温室中温度与湿度是相互影响的,当温室内温度升高时,温室内的相对湿度就会降低。

当温室中温度较低,相对湿度较高的时候,可以采用升温的方式进行除湿。

当温室中温度与湿度同时较高时可以使用通风换气的方法来降低温室中的空气湿度,但是必须在温室内温度较高时进行通风换气,否则会引起棚内温度剧烈下降,导致温室内作物遭受冷害或者冻害。

3系统硬件设计3.1概述
此设计主要由四部分构成,分别是PLC 控制、传感器、
按键开关控制和被控继电器。

采用S7-200CPU 224XP 为控制核心,利用它接受传感器的数据并对其进行处理从而控制继电器对温室进行调节实现功能。

通过对温度的实时检测,查阅资料获取植物生长适宜的温度与湿度,设定时段与上下区间,实现越限自动调节。

传感器部分用于温室内实时温湿度的检测,由于PKTH100S 智能温湿度传感器采用二线制RS-485接口,可以直接与PLC 的通讯口相接。

继电器负责接通相应的升降温与增减湿度设备,调节温室内部环境。

3.2控制核心设计
S7-200CPU 224XP 简介:S7-200CPU 将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路集成在一个紧凑的外壳中,从而形成了一个功能强大的小型PLC 。

在CPU 的本体上,集成了相应数量的I/O 点数,本体带有两个485的通讯口,在现场使用时,可以使用其中一个连接触摸屏,另外一个接口则可以与其他modbus 设备进行通讯。

3.3温湿度传感器设计摘要：温湿度检测和控制对于温室有着极其重要的作用，早期的温度控制器大部分都是机械式结构，
实际使用得出的结论来看，机械式温度控制器具有很多缺点：a.占用空间较大；b.控温精度较差；c.寿命较短。

鉴于这些，智能温度控制系统必将是未来的发展趋势。

关键词：温湿度；智能温度控制系统；
发展趋势中图分类号:TP273文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2020)05-0069-02
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科学技术创新2020.05
3.3.1PKTH100S 智能温湿度传感器简介
PKTH100S 智能温湿度传感器采用瑞士进口数字传感器,性能可靠,精度高,年漂移小,响应速度快。

带有RS485接口,MODBUS-RTU 协议,广泛适用于机房,办公室,车间,仓库,医院,温室大棚等环境的温湿度测量。

3.3.2PKTH100S 智能温湿度传感器的RS458通讯:a.标准二线制RS-485接口,MODBUS-RTU 协议,数据格式为1个起始位,8个数据位,1个停止位,无校验。

b.通讯地址和速率可以根据商家提供的配置软件设置,地址范围1-255,速率为1200~19200bps 。

c.支持MODBUS-RTU 协议中的03(保持型寄存器读取),06功能码(写单一寄存器)。

3.3.3PKTH100S 智能温湿度传感器接线
由于PKTH100S 智能温湿度传感器采用二线制RS-485接口,所以在实际使用中只需连接电源正负与PLC 通信端口即可。

但是当一个PLC 与多个传感器进行通信时,就要根据距离,地点分布、布置节点数来选取连接方式。

简单的RS-485直接并联连接,这种直接并联就是将RS-485端直接并联在一起。

距离受到最远1200
米的限制,节点32个的限制。

手拉手的RS-485连接看起来似乎与直接并联差不多,但是必须要注意RS-485通讯的设备都会有一个输出一个输入。

4系统软件设计
4.1S7-200Modbus RTU 通信4.1.1Modbus RTU 简介
Modbus 通信协议是电子控制器中使用的一种通用语言。

经过大多数公司的实际使用,逐渐被认可成为了一种通用工业标准。

通过该协议,控制器可以彼此通信,并且控制器可以通过网络与其他设备通信。

它使得不同制造商生产的控制设备可以连接到工业网络进行集中监控,为设备实施提供了极大的便利。

4.1.2西门子S7-200SMART 作为MODBUS 主站
S7-200通过以下方式支持Modbus RTU 通信协议:a.S7-200PLC 上的通信端口0和1通过指令库支持Modbus RTU 主站模式。

b.S7-200PLC 上的通信端口0通过指令库支持Modbus RTU 从站模式。

4.2实时时钟设计4.2.1时钟指令
西门子S7-200PLC 其时钟读写指令有读取实时时钟指令READ_RTC 和设置实时时钟指令SET_RTC,读取实时时钟指令是从PLC 中读取当前时间和日期,并将其放入一个以T 开始的8个字节的缓冲区,设置实时时钟是将当前日期和时间写入到指定的8
个字节的缓冲区中。

S7-200PLC 的实时时钟可以提供年、
月、时、分、秒的日期/时间数据。

但是部分型号不具备实时时钟功能,在实际使用中如需要使用实时时钟功能,必须在可选卡插槽插入日期/时钟电池卡才能获取实时时钟功能,在初次上电时,PLC 实时时钟为系统默认值。

S7-200PLC 实时时钟的精度是2分钟/月,最大误差7分钟/月。

S7-200实际上可以读取的最小时间单位为1s 。

4.2.2设置时钟
当PLC 需要使用时钟功能时,必须先与PC 通信连接建立编程通信,然后可以在编程软件Micro/WIN 菜单栏选择“PLC >实时时钟”命令,打开“PLC 时钟操作”对话框:在打开的对话框中可以直接修改输入框中的数字来设置日期与时间,单击“读取PC ”按钮可以读取PC 机上的实时时间。

单击“读取PLC ”按钮读取PLC 时钟。

可以读取与PC 建立通讯的PLC 的实时时钟数据。

用户可以根据
需要选择夏时制调整选项。

打开或关闭夏至时功能,在设置好日期与时间后,单击“设置”按钮即可将所设置好的实时时钟数据写入与PC 建立通信的PLC 中。

基于STM32单片机的原型车数据采集系统
王昭智梁碧伦熊章钧林颖
（华南理工大学广州学院，
广东广州510800）当今工农业的生产中，数据的变化对于生产的结果有着直
接的影响。

因此，能否准确的测出数据的变化变得至关重要，对于大部分企业，测量仪器的自动数据采集不但工作繁重，
同时也无法保证数据的准确性和实效性，
以往我们都是用模块拼接的方法去测量数据，但易受到市面上的售卖的模块的限制。

本系
统可以把各个采集功能集成到一块电路板上，
根据所需要采集的数据，去选择元器件设计系统，
提高测量结果的精确度。

而且改变了以使用的无线数据传输方式，
实现了超远距离数据传输的功能。

1系统设计介绍
本设计以STM32F103RCT6为主控芯片,采用24V 电源供电，用开关稳压器降压到合适的电压供电芯片,芯片可以通过ADC 进行数据采集并通过串口方式与SIM800C 进行通讯,SIM800C 则提供TCP/IP 协议与远程服务器进行数据交互,将本
地计算机暴露于互联网下,用于对该系统的查看与控制（图1）。

2硬件平台搭建的主要芯片介绍2.1STM32F103RCT6的介绍
STM32F103RCT6是一种增强型、基于ARM 核心的带256K 闪存的微控制器。

具有低电压、低功耗的运行特点，而且内置ADC 、SPI 以及有众多的串行接口。

选用STM32F103RCT6能够满足我们的要求，且有后期扩展空间。

2.2SIM800C 介绍
SIM800C 模块支持4频GSM/GPRS ，能够低功耗传输语音、
短信和数据信息。

以GPRS 网络作为数据传输平台，摘要：原型车行驶中需对行驶数据进行采集才能更好地分析赛车的行驶策略，
发挥车辆的最大性能。

数据采集系统不仅具有信号采集高效、方便和灵活性大等优点，其更重要的一点是能够实现超远距离数据传输的功能。

本项目对行驶中的原型车进行
实时采集数据，并能将数据实时传输到外界，供外界人员记录和分析，
以达到优化车辆行驶策略的目的。

关键词：数据采集;实时反馈;远距离传输中图分类号:TP274+.2文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2020)05-0070-02（转下页）70--。