一种蚕种催青控制系统的制作方法
【专利摘要】一种蚕种催青控制系统，由工控机、PLC、巡检仪、若干控制板及温湿度变送器和执行单元组成；工控机通过PC/PPI电缆与PLC连接，PLC与巡检仪之间采用并行数据接口连接，巡检仪与各温湿度变送器相接，控制板与执行单元连接，各控制板分别连接到PLC；巡检仪对温湿度信号进行定时采集并通过并行数据口实时向PLC发送数据；PLC读取到数据后，与工控机中温湿度设定值比较，通过控制板驱动执行单元的空调、加热器、加湿器和电动机，以使孵化室温度、湿度、光照符合孵化要求。本实用新型使蚕种胚子光照更均匀，发育更齐整，孵化更齐一，提高了孵化率和孵化日期的准确性。
【专利说明】一种蚕种催青控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于自动控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]蚕种催青是蚕桑生产的关键基础工程，是人们根据蚕卵胚子的发育规律，将蚕卵保护在适宜的温湿度等环境条件下，并促使卵内胚子正常发育至孵化出蚁蚕的技术过程。不同发育时期的蚕卵对温度、湿度、光照等条件的要求不同。因此，蚕种催青过程环境因素控制的好坏直接关系到蚕种催青质量的优劣。目前，蚕种催青测控技术的主要控制方式有仪表控制、单片机控制，部分落后地区甚至停留在手工控制阶段。传统的手工控制费时费力、精度差，对温、湿、光的控制往往达不到预期效果，且不能实现对蚕种定时作360度的自动换位，不能使各孵床孵化均匀；仪表控制比较简单，但控制的适应性受到限制；单片机控制虽然性能较强，但可靠性低，且人机交互能力差，数据处理能力有限。
【发明内容】
[0003]本实用新型目的是克服现有技术的不足，提出一种蚕种催青控制系统。
[0004]本实用新型通过以下技术方案实现。
[0005]本实用新型由工控机、PLC (可编程逻辑控制器)、巡检仪、若干控制板及温湿度变送器和执行单元组成。工控机通过PC/PPI电缆与PLC连接，PLC与巡检仪之间采用并行数据接口连接，巡检仪与各温湿度变送器相接，控制板与执行单元连接，各控制板分别连接到PLC。
[0006]所述的执行单元由布置在孵化室中的加热装置、加湿器、空调、电机组成。
[0007]所述的控制板由功率放大继电器、接线端子组成。
[0008]本实用新型的工作过程:孵化室内的温湿度变送器检测、采集和就地显示孵化室的温湿度信号，并变送输出Γ20πιΑ的电流信号至控制室中的巡检仪；巡检仪对各孵化室的温湿度信号进行定时采集并通过并行数据口实时向PLC发送数据；同时，PLC读取到数据后，与从工控机接收到的温湿度设定值进行比较，通过设定好的控制规律输出控制信号至孵化室控制板，经功率放大继电器驱动空调、加热器、加湿器和电动机，以使孵化室温度、湿度、光照符合孵化要求；工控机通过PC/PPI电缆下传组态参数给PLC、同时接收PLC上传的现场实时数据，完成显示、报警、存储、查询、分析和打印。如需手动控制时，工作人员可通过手动开关按钮转换为手动调节模式。
[0009]本实用新型的控制过程如下:
[0010]S1、系统上电后，各设备启动并初始化。PLC配置Portl 口为自由口通信方式，Portl 口通过PC/PPI电缆与工控机进行通信。巡检仪与PLC之间通过并行接口传输数据。
[0011]S2、各孵化室温湿度变送器检测、显示、变送温湿度Γ20Π1Α信号；巡检仪巡回采集温湿度数据，并且通过并行数据接口向PLC发送温湿度数据。
[0012]S3、PLC通过Portl 口接受并响应上位机发送组态默认数据的中断请求，并存储为各孵化室当天温湿度的默认设定值。
[0013]S4、PLC通过输入接口定时5秒从巡检仪读取温湿度数据，并存储为各孵化室的温湿度采样值。
[0014]S5、PLC比较温湿度的采样值与设定值，根据控制规律输出控制信号给控制板功率放大继电器，驱动相应的执行器动作，调节温湿度达到要求；控制电机使蚕种催青台作360°转动，让蚕种受到的光照均匀。
[0015]S6、若需手动修改设定值，则进入人机界面，根据蚕种催青规律设置各孵化室的温湿度设定值，向PLC发送组态数据请求，PLC接受并响应上位机发送组态数据的中断请求，并存储为各孵化室的温湿度设定值。重复S5步骤，进入下一个循环控制。若需手动控制，则进入人机界面设置控制方式为手动，然后通过手动开关进行手动调节。
[0016]S7、重复S4、S5步骤，接受新的中断请求，进入下一个循环控制。
[0017]S8、用户对系统进行管理，进行数据查询、报警、分析、打印等操作。
[0018]本实用新型的有益效果:该系统使用常规显示仪表巡检仪对各孵化室定时采集温湿度信号，通过并行数据口实时向PLC发送，避免了 PLC重复配置A/D采集模块进行数据采集，硬件配置更简单，既保证了系统实时数据的一致性，又大幅降低了成本；
[0019]本实用新型利用集成技术实现了计算机、PLC、巡检仪、传感器和执行机构的无缝结合，构成成套控制设备，提高了系统的可靠性、稳定性和标准化程度；利用计算机控制技术实现了对温、湿、光的准确控制和蚕种定时作360度的自动换位，使蚕种胚子光照更均匀，发育更齐整，孵化更齐一，提高了孵化率和孵化日期的准确性。
[0020]在WINDOWS平台上开发的蚕种催青专用组态软件，实现了组态显示、数据采集、销售管理和控制参数修改等功能。专用组态软件使控制和销售为一体，方便了用户，提高了销售管理水平，系统人机交互能力强，操作简单，具有良好的社会和经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]附图1为本实用新型的控制系统框图。
[0022]附图2为蚕种催青过程专用控制系统工控机与PLC通讯协议。
[0023]附图3为巡检仪32点DO引脚示意图。
[0024]附图4为巡检仪数据输出方式示意图。
[0025]附图5为PLC控制程序流程图。
[0026]附图6为蚕种催青过程专用软件的功能结构图。
【具体实施方式】
[0027]本实用新型将结合附图，通过以下实施例作进一步说明。
[0028]附图1为本实用新型的控制系统框图。蚕种催青控制系统由PLC(可编程逻辑控制器)、巡检仪、控制板及温湿度变送器和若干执行器组成。工控机与PLC通过PC/PPI电缆连接、PLC与巡检仪之间通过并行数据接口传输数据，控制板与PLC连接，同时还与执行单元相接。温湿度变送器检测、显示、变送温湿度Γ20πιΑ信号至控制室中的巡检仪；巡检仪巡回采集显示温湿度数据。PLC比较温湿度的采样值与从工控机上获取的设定值，根据控制规律输出控制信号并发送至控制板继电器，驱动执行单元中相应的执行器动作。工控机运行自主研发的蚕种催青过程监控软件，实现数据的图表显示、报警、打印，控制参数设置等功能。
[0029]附图2为蚕种催青过程专用控制系统工控机与PLC的通讯协议。PLC采用自由口方式通信，工控机为主站，PLC为从站。两者以半双工的方式通讯，波特率设为9600 bps，数据长度为8位，停止位I位，采用奇校验。其数据传送格式是每个数据占两个字节，并转换成4个字节的ASC值，再加上2个字节的校验值和I个字节的结束标志符BBH。
[0030]当需要发送控制参数设定值等组态数据时，工控机向PLC发出下发组态数据请求R命令(52H，BBH), PLC接到请求后延时10ms发送应答命令(52H，BBH)并立即转为接收状态。工控机收到PLC应答后开始向PLC发送组态数据且以BBH为结束标志，PLC收到组态数据后延时10ms将本次数据的累计和发回至工控机，若出现PLC无应答、应答错误或累计和错误，工控机延时10秒后重发R命令；若连续6次出现上述情况，则发出通讯错误报警。
[0031]当系统启动后，工控机以10秒的采样周期向PLC发出上传实时数据请求T命令(54H，BBH), PLC接到请求后延时10ms发送应答命令(54H，BBH)并立即转为发送状态，然后延时10ms发送实时数据，累计和，结束符BBH。工控机收到数据后进行累加并比较验证。若出现PLC无应答或累计和错误，工控机延时10秒后重发T命令；若出现应答错误，工控机接收实时数据，再延时10秒后重发T命令；若连续6次出现上述情况，则发出通讯错误报
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[0032]附图3是巡检仪32点DO引脚示意图。其中D(TD12为十六进制测量值，DO为最低位，D12为最高位；D13为极性，“O”表示极性不导通，极性为“负”，“I”表示极性导通，极性为“正”;D14118为十六进制通道编码，O通道为“00000”。当巡检仪设置为巡检方式时，各通道以0.2秒间隔顺序输出，每巡回一周时，停止输出0.8秒；当巡检仪设置为定点方式时，定点通道与其他通道以0.2秒间隔交替输出。
[0033]附图4是巡检仪数据输出方式示意图。巡检仪使用32点DO与PLC配接，实现巡检仪与PLC的并行数据发送。巡检仪的输出为OC门输出，与PLC的输入接口连接，其电压小于30VDC，电流小于20mA。巡检仪的COM与PLC的GND连接。若巡检仪内某位为“ 1”，巡检仪导通，输出为“0”，此时PLC侧导通，DX (X表示某位)为“1”，反之亦然。因此，PLC侧读数与巡检仪显示值的十六进制值相同，与巡检仪的输出相反。例如:0通道其显示值(十进制)为 5461，极性导通，巡检仪输出(D18?D0)为 7CAAAH (1111100101010101010)，PLC 侦0读数为 03555H (0000011010101010101)。
[0034]附图5是PLC程序执行流程图。当系统上电后，PLC启动并初始化,配置Portl为自由口通信。PLC与巡检仪之间通过并行接口传输数据，PLC以5s的采样周期读取巡检仪中温湿度信号数据并存储到相应寄存器，然后判断是否为自动控制，若是则将采样值与预先保存在寄存器中的设定值进行比较得到偏差作为控制器的输入，控制器将按照预先设定好的控制规律输出控制信号到控制板，经过功率放大继电器驱动空调、加热器或加湿器进行升温、降温和加湿，使温度、湿度保持在设定值。程序中设计了互锁保证加热器和空调不同时工作。电机的控制则按照蚕种催青工艺曲线，预先设置好的运转时间进行开通与关断，带动旋转催青台作360°换位，让蚕种接受光照更均匀。若是手动控制，PLC则定时采集现场信号但不输出控制信号。工作人员可通过PLC控制柜上的手动开关控制各个孵化室加热器、空调等执行器的通断，使孵化室环境达到催青工艺要求。
[0035]Portl通过PC/PPI电缆与工控机进行通信，遵循自主开发的通信协议。其中PLC作为从站，在配置完成后打开中断准备接受工控机的请求。当接收到工控机请求发送组态数据中断时，延时10ms发回应答同时转为接受状态，接收的数据作为设定值保存在相应的寄存器中，接收成功后延时10ms发回接受应答信号，通信完成后等待下一个中断。当接收到工控机请求发送实时数据中断时，发回应答并转发送状态，延时10ms后将数据处理后上传给工控机，通信完成后等待下一个中断。
[0036]附图6是蚕种催青过程监控软件功能结构图。该软件基于Delphi和Windows SQLServer软件开发。其主要包括基本设置，参数设定，统计查询，蚕种销售，系统管理功能。基本设置主要涉及系统操作管理的基础数据，如操作员设置，口令设置，权限设置，使不同层次的工作人员具有不同的操作权限，保证了系统数据的安全性和可靠性。参数设定包括基本参数设定、温湿度参数设定、控制参数设定和报警参数设定。基本参数设定中可设定使用单位，请求数据周期，数据记录周期等；温湿度参数设定将设置温湿度的期望值和量程上下限以及修正值；控制参数设定则包含了电机的运转停止时间，加热器、空调、加湿器的开关及最短时间间隔，以保护设备延长使用寿命；报警参数设定主要有报警上线限、报警记录时间间隔、报警颜色的设定，以更好提示、查询报警信息，及时发现故障。统计查询功能形象直观地以报表、图形曲线的形式显示实时数据、执行器的开关状态或一段时间内的采样值和报警信息，极大地方便了用户。蚕种销售管理模块是本软件的特色功能，包括订货登记，销售登记，订销查询，蚕种催青批次查询，提高了工作效率，为蚕种催青调控提供了基础数据。系统管理功能主要有数据的备份和还原以及系统的帮助。
[0037]蚕种催青过程专用控制系统充分利用工控机与PLC、温湿度变送器和巡检仪的可靠性、稳定性和标准化，采用计算机控制技术和数据库技术，对蚕种催青过程各环境因素进行在线实时监控，满足了其控制性能要求，实现了蚕种催青过程的高可靠、高精度自动控制，且具有良好的扩展性。
[0038]系统采用高可靠性的PLC替代类似系统常用的单片机，数字显示仪表替代A/D采集器，不但实现了就地显示和实时上传、实时控制功能，而且具有较强的抗干扰能力、稳定性强。同时通过对通信协议的编制和通信软件的编程，保证了系统数据通信的可靠性。
[0039]系统利用计算机控制技术对催青全过程进行自动控制，不仅使温湿度保持稳定，还减少了工作量，降低了工作强度。同时精确控制下的电机使蚕种催青台定时作360度自动换位，让蚕种胚子光照更均匀，发育更齐整，孵化更齐一。
[0040]蚕种催青专用软件克服了类似系统数据处理能力弱、人机交互差等缺点，具有强大的数据处理与存储能力；人机界面友好，软件功能多样，极大地方便了用户；软件预留扩展接口，具有良好的扩展性。
[0041]该系统稳定可靠、控制方法灵活、人机界面友好，操作简便，推广性强，具有良好的社会和经济效益。
【权利要求】
1.一种蚕种催青控制系统，其特征是由工控机、PLC、巡检仪、若干控制板及温湿度变送器和执行单元组成；工控机通过PC/PPI电缆与PLC连接，PLC与巡检仪之间采用并行数据接口连接，巡检仪与各温湿度变送器相接，控制板与执行单元连接，各控制板分别连接到PLC ； 所述的执行单元由布置在孵化室中的加热装置、加湿器、空调、电机组成； 所述的控制板由功率放大继电器、接线端子组成。
【文档编号】G05B19/05GK204188990SQ201420587875
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】龙伟, 陶凌, 卢斌, 张星原, 詹从来, 丁远超, 李富贵, 罗亮 申请人:南昌大学