浅析PLC鸡舍恒温控制系统中的问题及解决办法
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摘 要：plc应用深广，家禽养殖也正在趋于企业化，集中化，现代化。将PLC应用于家禽养殖中的一种尝试，体现了农业生产中针对PLC的需求特性。温度对家禽的养殖及其重要，文章通过PLC主要模拟实现对鸡舍温度的自动控制，介绍模拟控制过程和遇到的一些问题及其处理方法。
关键词：PLC；鸡舍；恒温
1 设计原理与控制要求
1.1 设计原理
在现代鸡舍中，由于集成化，高密度饲养，在高温天气降温设备必不可少，目前市场常用的有这几种降温设备，比较常见的就是室内喷雾降温系统和水帘降温系统，因为必须保证雾滴大小，考虑是否引起呼吸系统的问题以造成垫料和鸡群羽毛潮湿，所以喷雾控制在管理操作上比较困难，因此本系统是使用的水帘降温系统，其具有降温效果好，管理方便的优势。
1.2 控制要求
系统中有8台风机，分为5组，1#，2#号风机为第一组，3#，4#号风机为第二组，4#，5#号风机为第三组，6#，7#号风机为第四组，8#风机为第五组。PLC根据传感器采集的温度T经过模拟量模块控制风机和湿帘水泵的启动。
（1）鸡舍温度T≤20℃时，第一组风机启动。
（2）鸡舍温度在20℃
（3）鸡舍温度在30℃
（4）鸡舍温度在40℃
（5）鸡舍温度在T>50℃时，第一组，第二组，第三组，第四组，第五组风机启动，并且湿帘水泵启动，湿帘配合降温。
（6）按下启动按钮，系统开始启动运行，按下停止按钮系统停止运行。
2 系统设计中的问题与解决办法
2.1 CPU的问题与对策
本系统采用德国西门子S7-200 PLC，S7-200是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的PLC有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226等类型，在同类型的CPU中，I/0口的供电方式有直流24V和交流220V两种，本系统采用的是S7-200 CPU226 DC/DC/DC。这类CPU在使用中存在以下几个问题：
2.1.1 I/O接口如何接线
226系列CPU的I/O端子排可很容易地整体拆卸，用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能，可适应于一些复杂的中小型控制系统，每个类型的CPU都有不同的I/O口电源类型供电，PLC的I/0口的电源供电接线尤其重要，接线错误可导致严重烧毁CPU等后果。CPU 226 CN DC/DC/DC，PLC的供电是由实验室的输入市电/输出24VDC的开关电源完成的，其中给I/O口的供电方式是L+1L+、2L+，M-1M、2M。输入端分别把按钮一端接入接线端子，另一端接入L+端，可选择I0.0，I0.1端；输出端一端将接触器线圈接入输出端子，另一端接M端，可选择Q0.0-Q0.5端。
2.1.2 如何用DC类CPU驱动交流接触器
DC/DC/DC指的是24VDC电源/24VDC输入/24VDC输出，AC/DC/继电器指的是100～230VAC电源/24VDC输入/继电器输出，而现场使用的是交流接触器，导致接触器无法正常吸合。于是我们利用24VDC的直流接触器来驱动交流线圈，在本次改动的基础上发现接触器线圈吸合后容易脱落，甚至出现无规律抖动现象，经过反复检查发现是接触器线圈为380VAC驱动电压，而市电为220VAC，从而出现异常。经过改进，我们决定用实验室的另一组交流接触器CJX2-2510-220VAC，利用其主触头完成对三相异步电机的得电控制。
2.2 采集与扩展模块的问题与对策
在温度控制系统中，我们使用传感器将检测到的温度转换成4-20mA或者0-10V的电流电压信号，然后使用模拟量的输入模块把电流电压信号转换成数字信号再送入PLC中进行处理，其原理图如图1所示。
2.2.1采集模块如何实现温度、电势对应关系
利用现场现有条件，我们使用的是 YL-3000型传感器与测控技术综合实验台，实验台配置的是标准K型热电偶，其热电势与温度的关系、应答误差、并有统一的标准分度表，具有线性度好，热电动势较大，稳定性和均匀性较好等特点。
为了达到控制要求我们将K型热电偶的范围调整到适合分度表的温度范围，在实验过程中，K型热电偶采集的温度值，A/D转换后，数据时而跳动的幅度比较大，使接触器触点剧烈振动，原因是采集的温度在两个区间之间切换。可以用滤波的方法对数据进行滤波处理，消除干扰。
2.2.2 扩展模块的DIP如何设置
226CPU没有模拟量转换模块，因此在这个项目里我们选择西门子的EM235模拟量输入/输出扩展模块。EM235模块具有4路模拟量输入/一路模拟量的输出，它允许S7-200连接微小的模拟量信号，±50mV或者0-20mA的范围。这类扩展模块在使用中DIP的设置是比较关键的问题，用户必须用DIP开关可用来选择热电偶的类型、断线检查、测量单位、冷端补偿和开路故障方向，因此DIP的设置与模拟量输入范围和分辨率息息相关，由于系统使用的其分为单极性和双极型两种，恒温控制风机根据要求可以看到是风机控制大部分与0度以上的温度相关，因此完全可以使用单极性控制，根据传感器的分度表及实际要求，再根据表1将拨码开关拨为“100001”档
2.2.3 扩展模块如何与传感器模块相接
本项目采用的是电压信号，EM235的四路输入通道从左到右分别为A+与A-，B+与B-，C+与C-，D+与D-；在PLC内部数据区域寻址方式为AIW3，AIW2，AIW1，AIW0，实验所用到的地址是AIW0，对应的是线路对D+和D-进行接线，因此按正、负极直接接入D+和D-，其它未选用的通道短接。若编址与接线端口不匹配将会造成无法读取现场信号的错误。
传感器能把0-100℃的温度转化为0-10V的标准电信号，然后将转化后的电信号输入到EM235模块，进行模拟量/数字量转换，数字量对应的数值范围为0-32000，模拟量对应的范围为0-10V，他们对应成线性关系，在实验转换的过程中进入PLC的数字量中有干扰，为了消除干扰，要对数据进行滤波处理，本实验采用的编程软件滤波，选择了较小的采样数和死去值加快响应速度。
硬件接线中接入了D+与D-，所以在软件编制中选用地址AIW0，它是一个是字型数据，为提高数据的精确度，将运算中的常量，变量转换为实数，使输出的温度是个浮点型数据。然后运用比较指令，对温度区间进行划分，在不同的区间范围内，借用线圈输出指令控制PLC的输出，最后实现了对温度的控制，其中模拟量处理公式：T=AIW0/32000.0*100.0。
4 结束语
该项目设计了基于PLC的鸡舍恒温控制系统，针对鸡舍温度高于正常设定温度可自动对鸡舍温度进行调节，并且对于在设计中出现的一些常见问题给予了解决的方法，在CPU、扩展模块、采集模块、梯形图编程、类似的实践项目，不仅在一定程度上巩固了学生的专业理论知识，增强了学生对社会对本专业需求的认知能力；同时，有针对性地选取和储备后备人才，通过学校和用人单位的合作，发挥了双向共赢作用。
参考文献
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作者简介：刘静（1983-），女，山东威海人，研究生，副教授，研究方向：电气控制与PLC研究。