基于OPC技术的畜禽场环境参数实时监控系统设计研究

摘要

随着自动化技术的发展，对畜禽舍环境的自动调控已经趋向智能化，但仍然存在很多不足，最突出的就是整个监控系统的集成问题。由于国内畜禽养殖场的控制系统多为分期建设，包含多种PLC控制器，多种控制总线，甚至是多种监控软件，如按传统的方法来实现它们之间的通讯，不但需要重新编写驱动程序，而且还需要增加新的硬件设备，造成大量人力物力的浪费。 本文以某养猪场为控制对象，随着其养殖规模的扩大，需要增加新畜舍和新控制设备，这就需要对原有控制系统进行技术改造和扩展，如按照传统的方法，除了须购买新PLC控制器和相应的通讯软件外，还须增加必要的硬件通讯设备，此外控制系统的稳定性、实时性也将遭到削弱。 本文在充分调研的基础上，采用了最新的OPC技术来整合新旧设备，最大限度地发挥了原有控制设备的作用，使各类系统按照统一的标准进行通讯，为监控系统的集成提供了新途径。首先将原有设备保持不变，将其改造为新控制网络的一部分，即文中所说的第一个控制子系统；此外根据新增畜舍的控制要求选用新的控制器，构建新的总线控制网络，并为将来要采购的设备留有充足的通讯接口，即文中所说的第二、第三控制子系统。三个控制子系统均建立了OPC接口，为控制系统的总集成提供了基础。 本控制网络充分利用了各硬件厂商所提供软件的OPC功能并结合VB6.0等通用编程工具，通过各控制子系统的OPC接口实现相互通讯，有效弥补了不同厂家的PLC或现场总线之间传输数据较困难的先天缺陷。 此外运用组念软件强大的人机界面功能构建了上位机实时监控系统，并对采集的畜禽舍坏境数据进行处理，用模糊控制的方法对环境参数进行控制，有效而精确地调控畜禽舍的环境。本系统的设计为将来畜禽舍或类似场合的控制系统的设计和改造提供了参考方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1畜禽养殖场控制系统的发展现状

1.2课题的提出和研究意义

1.3论文的内容

第二章畜禽养殖场监控系统设计

2.1 OPC技术介绍

2.2畜禽养殖场监控系统设计

2.2.1畜禽养殖场布局和监控系统设计要求

2.2.2畜禽养殖场监控系统硬件组成

2.2.3畜禽养殖场监控系统软件组成

第三章OPC技术在畜禽养殖场总线控制系统集成中的应用

3.1现场总线控制系统介绍

3.2畜禽场现场总线控制系统分析与设计

3.3 Profibus总线子系统OPC服务器的构建

3.3.1 Profibus总线介绍

3.3.2西门子S7-300 OPC服务器的构建

3.4 DeviceNet总线子系统OPC服务器的构建

3.4.1 DeviceNet总线介绍

3.4.2 AB SLC 500 OPC服务器的构建

3.5 Modbus总线子系统OPC服务器的构建

3.5.1 Modbus总线介绍

3.5.2 GE Fanuc 90-30 OPC服务器的构建

3.6三个控制子系统之间的OPC通讯

3.6.1工业以太网技术介绍

3.6.2 OPC的数据通讯规范

3.6.3西门子S7-300与AB SLC500之间的OPC数据交换实例

第四章OPC技术在畜禽养殖场组态软件中的应用

4.1组态软件技术

4.2组态王在畜禽养殖场控制系统中的应用

4.3 WinCC在畜禽养殖场控制系统中的应用

4.4 OPC技术在组态王与WinCC通讯中的应用

第五章畜禽养殖场环境参数控制

5.1畜禽养殖场的坏境参数控制分析

5.2温度、湿度等多变量系统模糊控制技术

5.2.1模糊控制技术介绍

5.2.2输入量和输出量的模糊化

5.4.3模糊规则的制定

5.4.4模糊决策

5.4.5模糊量精确化

5.2.6模糊控制算法的仿真结果及Matlab的进一步应用

第六章总结

6.1系统设计经验总结

6.2后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文