摘  要：本文介绍了基于工控机和PLC的蚕种孵化过程实时控制系统，结合通信技术、线程技术和数据库技术，成功的实现了蚕种孵化室的温湿度控制及蚕种销售管理，具有很好的效果。

2系统结构及控制流程

    控制方案为：安装在各孵化室的温湿度变送器将孵化室的温湿度信号转换成4～20mA的电流信号并送至巡检仪，巡检仪根据事先设置的量程上、下限将电流信号转换成温湿度数据并巡回显示，同时还以二进制形式巡回输出这些数据至PLC，PLC以开关量的形式采集这些二进制数据，并按照规定的格式将这些二进制数据转换成各孵化室的温湿度数据，然后与按工艺要求设定的温湿度数据进行分段比较、判别，发出控制信号，控制信号经控制板功率放大，驱动相关执行器(空调、加热器和补湿器)实施孵化室的分段温湿度控制。采用上述控制方案既保证了在工控机或通信发生故障时，可根据巡检仪显示的数据，采用人工调节的方式对孵化室的温湿度进行控制，又避免了在PLC中增加A/D转换模块，从而确保了系统的可靠性，降低了成本。

3软件设计

    由于工控机既要完成人机界面操作，同时又要与PLC进行串行数据通信，为了保证人机界面的操作不影响数据通信的正常进行，而数据通信的进行也不会造成人机界面的停滞或反应不及时，我们在程序中引入了多线程的机制，将程序处理的任务分为两个线程：响应用户操作线程和数据通信线程，并且把响应用户操作线程作为主线程，该线程具有最高优先级，以保证系统能够快速响应操作员的各种操作，而数据通信线程的优先级设为较低。

    PLC部分的程序主要完成各孵化室温湿度的实时采集，并与设定值进行比较、判别，发出控制信号，控制空调、加热器、补湿器及电机的启停，确保空调、加热器及补湿器两次启动的最短间隔时间满足系统设置的要求，还确保了空调(用于制冷)和加热器不会同时开启。PLC的另一个任务是与工控机进行串行通信。

    西门子S7-200系列PLC的通信口主要有两种工作方式：PPI方式和自由口方式，PPI方式专门用于西门子PLC与其编程器或人机接口产品之间的通信，不对外公开，而自由口方式完全对用户开放，采用自由口方式，S7-200系列PLC可以与任意具有串口的设备进行通信。

    自由口通信采用主从方式，工控机为主站，PLC为从站，PLC始终处于被动状态，随时准备接收计算机的通信请求帧，只有在PLC接收到工控机发送来的请求帧后，才能回送相应的帧。工控机发送请求帧采用周期性通信，周期为10秒。本系统采用半双工方式通信，物理层采用RS485协议，波特率为9600bps，数据长度8位，停止位1位，采用奇校验。

    工控机部分的通信程序由Delphi实现，利用Delphi实现串行通信的方法有多种(如使用控件、调用API函数、嵌入汇编、调用动态链接库等)，我们采用了SPComm控件实现串行通信，其主要属性有：CommName、BauRate、ParityCheck、ByteSize、StopBits等，分别用来设制串口名、波特率、是否校验、采用奇还是偶校验、数据长度、停止位数等，主要方法有StartComm、StopComm，分别用来打开和关闭串口。

    本系统中工控机与PLC之间传输的信息有两种：工控机发送的组态数据(温湿度的设定值，空调、加热器、补湿器两次启动之间的最短间隔时间等)和PLC发送的现场数据(主要是各孵化室的温湿度数据和空调、加热器、补湿器及电机的状态)，因此，我们定义了如下通信协议(其中XX为从站号)。