1 引言

    修水县是江西省的蚕桑大县，蚕丝产量是该县的经济支柱，且关系到千家万户农民的切身利益，为了提高蚕种的产量和质量，促进蚕桑经济的发展，该县蚕桑局委托我们开发蚕种孵化过程的温湿度实时控制系统。

    2 系统结构及控制流程

    修水县蚕桑局蚕种孵化楼共三层，每层有6个孵化室，根据技术要求和孵化室的地理位置，我们采用了按层控制的方案，即每一层的6个孵化室为一个独立的控制系统，使用一个PLC对其温度和湿度进行控制，各PLC通过双绞屏蔽线与工控机互联，整个系统为二级计算机监控，系统结构如图1所示。图中温湿度变送器采用北京昆仑海岸传感技术中心的JWSF-3AC-E型温湿度变送器，该变送器为三线制电流远传，输出为标准的4～20mA电流信号（两路）；巡检仪也采用北京昆仑海岸传感技术中心的XSL/A16BS3巡回检测报警仪，具有16通道4～20mA电流输入（实际只用了12通道，其中6个温度通道6个湿度通道），输出为数字信号，共19位，其中D18～D14为通道编码，D13为极性，D12～D0为温湿度数值，各通道数据分时巡回输出，通过设置各通道的量程上、下限还可巡回显示各通道的温湿度数值；PLC采用西门子S7-200系列CPU226（增加扩展模块EM223），由于西门子PLC提供的是RS485串行接口，而工控机只提供了RS232串行接口，所以在PLC和工控机之间必须使用RS485/232电平转换器。

    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

    根据控制方案及用户要求，工控机主要完成下列功能：工艺流程的设置，控制参数的修改，实时数据的显示、报警及保存，蚕种销售的管理等。我们选用Delphi作为前台程序设计语言，设计各种人机界面和工控机部分的通信程序，MicrosoftAccess作为后台数据库系统，用于保存各孵化室的分段温湿度设定值、整点实际值、报警记录及蚕种销售记录等，修改控制参数的人机界面如图2所示。

    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。