基于PLC的智能饲喂系统的设计与实现

硕士学位论文题目:基于PLC的智能饲喂系统的设计与实现研究生沈建培专业电子与通信工程指导教师徐军明副教授高惠芳副教授完成日期2013年12月杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日杭州电子科技大学硕士学位论文基于PLC的智能饲喂系统的设计与实现研究生：沈建培指导教师：徐军明副教授高惠芳副教授2013年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterDesignandImplementationofPLC-basedIntelligentFeedingSystemCandidate:ShenJianpeiSupervisor:Prof.XuJunmingProf.GaoHuifangDecember，2013杭州电子科技大学硕士学位论文I摘要随着中国改革开放的进一步深化，经济增长方式正在由粗放型经济增长方式向集约型经济增长方式转变。在养殖领域，人工饲养已经满足不了生产的需要，集约化养殖势在必行。工业自动化的高速发展，可编程控制器（PLC）在工业自动化领域扮演着重要的角色，为所控制的设备提供了可靠和广泛的控制应用。该文所完成的智能饲喂系统以PLC作为控制核心，并结合ZigBee技术，实现了养猪场智能供料的任务。该文首先介绍了课题产生的背景与相关技术。然后详细介绍了以下几方面内容：（1）根据智能饲喂系统的技术要求，提出了该系统的总体设计方案。其中主要工作为PLC控制系统硬件设计、PLC软件设计、无线通信设计和人机界面设计。（2）对PLC控制系统进行了硬件结构设计。选用PLC型号为西门子S7-200CPU224XP，确定了输入/输出设备，并对输入/输出设备进行硬件连接。（3）使用STEP7-Micro/WIN作为编程软件，选用梯形图作为编程语言，编写用户程序。最后进行软/硬件联调。（4）使用ZigBee无线传输模块进行现场组网，实现上位机与PLC数据的无线传输。ZigBee模块的作用是把有线串口通信转变为无线串口通信。（5）用组态软件进行人机界面设计。界面包含远程监控计算机的图形界面和现场饲喂车触摸屏界面。上位机和触摸屏使用的组态软件分别为组态王和MCGS。两种图形界面可以显示、监控，并且可以控制饲喂车工作状态，包括开停状态、定时启动、运行情况、加料情况和历史数据等。在完成智能饲喂系统的设计后，将整个系统应用于养猪场饲喂过程中，进行现场调试。结果表明，该系统可以达到预期的技术指标，完成饲喂工作。关键词：可编程控制器；ZigBee；组态软件；人机界面杭州电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTWiththefurtherdeepeningofChina'sreformandopeningup,thetransformationofeconomicgrowthmodefromtheextensivetotheintensiveeconomicgrowthmode.Infarmingareas,theartificialfeedingisnotenoughforproductionneeds.Itisimperativetotheintensivefarming.Withtherapiddevelopmentoftheindustrialautomation,ProgrammableLogicalControllerplaysanimportantroleinthefieldofindustrialautomationandprovidesreliableandextensivecontrolapplicationsforthecontrolleddevice.PLCisthecontrolcoreoftheintelligentfeedingsysteminthisarticle.TheintelligentfeedingsystemcombineswiththeZigBeetechnologyandcompletesthetaskoftheintelligentfeeding.Thebackgroundofthesubjectandtherelatedtechnologywerefirstintroduced.Thenthefollowingaspectswereintroduced:(1)Accordingtothetechnicalrequirementsoftheintelligentfeedingsystem,theoveralldesignofthissystemwasproposed.ThemainworkwerethehardwaredesignofPLC,thesoftwaredesignofPLC,thedesignofthewirelesscommunicationsystemandthedesignofhumanmachineinterface.(2)ThehardwaredesignofPLCcontrolsystem.TheSiemensS7-200CPU224XPwasselectedandtheinputandoutputdevicesweredetermined.Thenthehardwareconnectionofinputandoutputdevicesweredesigned.(3)UsingtheSTEP7-Micro/WINastheprogrammingsoftwareforthissystem.Theprogramminglanguagewastheladderdiagram.Theuserprogramwaswrittenbythissoftware.Thenthatprogramwasdebugged.(4)ThroughtheZigBeemodulenetworkingonthescene,thewirelesstransparenttransmissionbetweenthecomputerandPLCwasrealized.TheZigBeemodulewastheroleofthewiredserialcommunicationintothewirelessserialcommunication.(5)Thehumanmachineinterfacewasdesignedbytheconfigurationsoftware.Itwasdividedintotheremotecomputergraphicalinterfaceandthetouchscreengraphicalinterfaceinthefeedingcar.ThecomputerusedKingViewandthetouchscreenusedMCGS.Twographicalinterfacescandisplay,monitorandsetupthefeedingcarworkingconditions.Thefeedingcarworkingconditionincludedtheopenandstopstate,timetostart,operation,feedingconditionsandhistoricaldata.Afterthedesignoftheintelligentfeedingsystem,theintelligentfeedingsystemwasappliedtothepigfeedingprocesstodebuginthefield.Theresultsshowthatthesystemcanfinishthefeedingworkaccordingtothespecifiedtechnicalrequirements.杭州电子科技大学硕士学位论文IIIKeyword:PLC;ZigBee;SupervisoryControlandDataAcquisition;humanmachineinterface杭州电子科技大学硕士学位论文IV目录摘要...................................................................................................................................................IABSTRACT........................................................................................................................................II目录................................................................................................................................................IV第1章绪论........................................................................................................................................11.1课题产生的背景.......................................................................................................................11.2国内外现状和趋势...................................................................................................................11.2.1饲喂控制技术的现状和趋势............................................................................................11.2.2PLC技术的现状和趋势....................................................................................................21.3PLC与其他工业控制系统的比较...........................................................................................41.3.1PLC与单片机控制系统的比较.............................................................