摘要：利用MCGS组态软件和西门子S7-200 SMART PLC硬件完成了家禽饲养环境中温度监控系统的设计，系统通过温度传感器对家禽饲养环境中温度进行实时检测，通过PLC控制程序运行与组态软件MCGS监控画面的数据实时分析与控制，利用PID的自动调节实现了对家禽饲养环境中温度的控制，使温度维持在合理的设定范围内，当温度过低或过高时，可以通过开启加热风扇或排风风扇对家禽饲养环境进行温度调节，保障了家禽始终能维持的一个舒适的温度环境中，极大程度降低了家禽的死亡率。通过系统的实时监控画面可以实现远程数据的监控，可以根据人机界面的显示，还根据实际需要选择对温控系统进行远距离手动控制，在一定程度上减少了故障发生率，提高了对家禽饲养环境的管理效率，大大减少了现场人员的需求。

　　关键词：MCGS；S7-200 SMART；PID；监控画面

　　0引言

　　家禽的饲养不仅需要食物的喂养，更需要有适宜生活的环境。在家禽的饲养环境中，影响家禽生存和生活的诸多因素中，直接影响家禽生活中最重要的因素就是温度，温度过低或过高都会影响降低家禽的生存率，带来各种流行疾病，均不利于家禽的生存，所以在家禽的饲养过程中温度的控制就尤为重要。

　　在家禽的生活环境中，需要对环境的温度实时监测，记录下温度的历史数据很重要，更重要的是能够在监测温度的同时，在第一时间对监测环境中温度进行调控，本系统不仅实现温度的远距离的监测，还可根据监测的温度，第一时间对温度进行升温和降温的自动调控。

　　利用温度传感器实现实时温度数据的读取，当温度出现不稳定变化时，能够通过PLC控制程序及时地对温度进行PID调控，使温度能够维持在一个适宜的范围内，温度对整个饲养环境极其重要。该系统是利用组态监控软件MCGS的监控画面的绘制与S7-200 SMART PLC硬件设备的连接实现的。MCGS是北京某公司研发的一套组态监控软件，可用于搭建与工控机的监控系统的工业软件，实现对工业现场数据采集、监测与控制，广泛应用于Windows操作系[1-2]。

　　该控制系统首先利用温控传感器的实时数据监测，将各个不同环境的温度数据实时传输到S7-200 SMART PLC程序中，通过PLC程序的运行计算，将数据以数值的形式，呈现到MCGS组态监控画面中，通过MCGS组态软件与作为控制器可以实现对多个从站环境中的温度进行监控。当监测到某个饲养环境出现温度异常时，可以实时地打开与关闭加热风扇和排风风扇对温度进行调控，在温度的监控方面保证了实时性与准确性，确保整个系统能够稳定地运行，减少了饲养环境温度的失调，并且通过监控软件实现了远距离的数据监测与控制，减少了人员的现场管理，节约人员，对于实际的家禽饲养提供了参考，整个系统在设计与运行过程中表现了良好测稳定性。

　　1主站与多从站饲养环境温度监控系统的设计

　　1.1主站与多从站的设计

　　在实际的生态养殖过程中会有多个检查温差，例如，鸡、鸭、鹅等存在不同的温度需求。不同种类的多个家禽饲养环境中，需要对多个饲养环境进行温度监控，保证每一个从站中饲养环境的稳定性，在温控系统的运行中，通过不同从站的温度传感器的实时监测，在监控画面中可以实时读取与处理，保证了传输数据的实时性与准确性。在多个饲养环境中进行温控系统的设计，但是最终都需要温度能保持在设定的范围内，多个从站温控系统的关系网络如图1所示。对于多种家禽不同生活环境温度监控系统的设计中，可以选择两种主从站的网络布局，具体如下。

　　(1)可以选择大型的PLC设备，利用其多I/O的优势，对不同的家禽生活环境进行分配I/O点，在进行PLC程序设定方面，利用主程序调用不同子程序的方式对不同的温控系统进行PID温度调节。这种布局减少了PLC控制器的数量使用，增加了控制器程序的占用内存和线路布局的繁琐，主要控制器PLC发生故障，很容易导致整个系统的崩溃和故障发生。

　　(2)选择一个PLC控制器作为一个主站控制器，在每个从站家禽饲养环境使用一个PLC控制器，主站与多个从站形成分级控制，这种布局虽然增加了PLC控制器的数量，但从站的PLC有故障不会影响主站系统故障，逐级分工，对于整个系统来说具有一定的可靠性[3-4]。

　　1.2单个从站温控系统的设计针对每一个家禽饲养从站，均是通过温度传感器对饲养环境的温度进行实时监测，并通过PLC程序对温度异常进行实时调控，针对单个从站的温控系统的硬件控制结构如图2所示。

　　单个从站温控系统的系统控制要求：在实际的饲养环境中，家禽的温度需要实时控制，因为在饲养环境的温度过高或过低时，都会影响家禽的生存。温度传感器实时监测饲养环境，把监测到温度实时传送到PLC控制器中，并通过PLC程序的PID自动调控，使温度维持在一个合适的环境中，MCGS触摸屏通过监控界面能够实时监控饲养环境的当前状态，同时可通过触摸屏的软按钮对PLC程序进行手动控制，PLC程序的自动调控或触摸屏的手动控制均可对加热风扇和排风扇进行控制，达到对饲养环境温度的调控。

　　针对但从站温控系统的控制要求，MCGS组态软件进行单从站监控界面的绘制，完成组态软件与硬件PLC设备的通信连接，完成了对单从站温控系统的实时数据的监测与调控[5-6]。

　　2单个从站饲养温控系统的方案设计

　　2.1温控方案

　　单个从站饲养温控系统的实际要求，当饲养环境温度发生变化时，根据程序中的PID调节，使环境中的温度能维持在设定范围内。单个从站温控系统的设计流程如图3所示。

　　温控系统流程如下。

　　在初始状态，全都至零，按下PID自动调节，自动化项目将进行自动调节状态，当自动调节出现故障或调节较慢可以选择手动调节。

　　(1)自动模式：触摸屏按PID自动调节则会将PID手自动调节设为1，则调为自动状态，在按下自动开启，在触摸屏上设置自动调节温度(可按当时适温设置)，则自动调节温度将显示触摸屏上；两个加热元件动作，且指示灯亮；触摸屏显示的当前温度随着温度上升而显示动作。当温度到达临近设置温度，加热元件不动作、指示灯灭。自动模式温度则在设置温度缓缓浮动。温度达到上限则会上限报警灯亮，排风扇动作排风、指示灯亮。温度达到下限则会下限报警、上限报警灯亮，加热元件动作、指示灯也动作。当前温度过高或过低，则会在报警栏提示温度过高或温度过低。关闭自动模式按下触摸屏，停止自动模式即可。

　　(2)手动模式：按触摸屏PID自动调节则将成0，为初始状态成手动模式；可在手动设定温度设置适当温度，排风扇或加热元件则会有动作；当未达到所需温度，加热元件动作、指示灯亮，达到所需温度则会停止动作；当所需温度过高，手动启动排风扇，排风扇动作指示灯亮，当温度达到设定温度，最后停止。

　　2.2梯形图程序设计

　　根据单个从站温控系统控制要求，I/O分配如表1所示。单个从站温控系统的主程序如图4所示。单个从站温控系统的PID恒温调节程序如图5所示[7]。单个从站温控系统的手动调节排风程序如图6所示。单个从站温控系统的手动调节加温程序如图7所示。

　　3单个从站饲养温控系统的设计

　　3.1系统硬件和软件设计

　　组态软件MCGS运行于Windows操作系统，PLC编程软件为STEP 7-MicroWIN SMART[8]。组态软件为MC⁃GS，根据饲养环境中温度的调控要求，利用MCGS软件的操作流程绘制出具体的监控界面，组态监控界面操作步骤如下：(1)建立新的工程文件；(2)监控画面的绘制；(3)MCGS数据对象设置；(4)画面的动画连接操作；(5)脚本程序的编写；(6)监控画面的运行[9-10]。通过以上步骤完成多个主从站温控系统的监控界面的设计。

　　3.2 MCGS与PLC控制器的连接具体连接步骤如下：

　　(1)在电脑桌面上双击MCGS组态环境快捷图标；

　　(2)在打开的组态环境软件窗口左上角依次点击菜

　　单栏-文件-新建工程；

　　(3)然后再次点击新建工程设置-TPC；

　　(4)打开工作台-设置窗口-鼠标双击设备窗口；

　　(5)打开设备窗口后，在空白处右键鼠标，然后选备，点击选择后，在右侧就会出现所选择的设备名称；

　　(8)在设备管理窗口中，选择控制器型号-西门子SMART 200，点击选择后，同样在设备窗口右侧就会出现所选择的设备名称；

　　(9)在设备工具箱窗口中，点击设备管理选项，一次点击通用TCP/IP父设备和西门子_SMART 200两个选项，使两个选项都出现在设备组态窗口即可去；

　　(10)在设备组态窗口双击控制器选项(西门子SMART 200)，进入设备编辑窗口；

　　(11)在设备编辑窗口设备属性里填写填写IP地址；

　　(12)在设备编辑窗口，添加设备通道，添加PLC变量地址[11-12]。

　　3.3监控界面设计3.4仿真效果与分析

　　主站可与多个从站饲养温控系统相连，构成多系统的局域网络温控监控系统，单个从站温控系统的监控界面如图8所示。

　　3.4仿真效果与分析

　　当饲养环境温度过高或过低时，温控系统都会进行自动调节温度，使温度一直维持在设定温度范围内，温度过高监控界面如图9所示，温度过低监控界面如图10所示。

　　根据温控监控界面的实时信息显示，可以监测当前温度具体数值，并能根据监控界面的变化，在第一时间做出对应处理，提高了排查故障和维修故障的效率。

　　4结束语

　　本文所设计的主控制站实现了与多从站家禽饲养温控系统的设计与开发，在保证了单个温控系统的稳定前提下，通过MCGS监控界面与S7-200 SMART PLC程序运行，实现了在自动与手动情况下的温度调节，通过监控界面的实时数据监测及时提醒到工作人员去发现和解决问题，实现了人员不在生产现场远距离也能及时得知故障发生位置。在保证了多从站家禽饲养温控系统的稳定运行的前提下，设计和实现了组态界面的远距离监控功能，极大程度地解决了人员的浪费，提高了实际的生产效率，对实际的生产和资源利用方面具有很高参考价值。

　　参考文献：

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　　[12]SIEMENS SINAMIC S7-200 SMART系统手册[Z].西门子,2012.