摘 要

树木的光合作用为人类提供赖以生存的氧气，同时树木还具有保护生态平衡，防止水土流失，调节气候等一系列及其重要的作用，所以对树木的病虫害的预防与治疗就显得很重要，而传统的喷施化肥农药又给环境带来巨大的压力。要保持林业的可持续发展，同时也不能对环境造成损害，这样，精准而又有效的药液注射技术便应运而生。

本课题所设计的是基于工控组态软件MCGS和三菱Fx2N系列PLC的可调式树木自动注干机监控系统，具有友好的人机交互操作界面，能够高效、快速地实现配药-药液输送-夹紧树木-药液注射的树干注射过程以及注射过程中各机械结构运行状态的实时检测。控制系统采用PLC和组态控制软件相结合，选用合适的三菱Fx2N系列的PLC作为控制单元，编写监控系统下位机运行程，与由组态软件MCGS构建的上位机控制画面进行通讯。该控制系统应操作简单方便，控制准确度高，提高树木注干机的智能化程度，节约了经济成本，减轻了操作人员的工作压力，又有利于生态环境的保护，促使树干注射施药技术向更好的方向发展，同时也带动我国林业的可持续发展。

关键词：可调式树木注干机；PLC；MCGS；监控系统

Monitoring system of adjustable automatic tree filling machine

ABSTRACT

The photosynthesis of trees provide oxygen for survival for mankind, and the trees also has the protection of ecological balance, prevent soil erosion, climate regulation and a series of important role, so the prevention and treatment of diseases of trees and it is very important, but the traditional spraying fertilizer and pesticide to the environment and sustainable development has brought enormous pressure. To keep the forestry, but also does not damage to the environment, so that accurate and effective liquid injection technology came into being.

This project is the configuration software MCGS and MITSUBISHI Fx2N series PLC adjustable automatic tree trunk injector monitoring system based on man-machine interactive interface is friendly, efficient and fast to achieve real-time detection of the operation state of each mechanical structure - dispensing liquid medicine - clamping trees - liquid injection trunk injection process and injection in the process. The control system adopts PLC and configuration control software combination, appropriate choice of MITSUBISHI Fx2N series PLC as the control unit, write the program of PLC run, communicate with the upper machine control screen constructed by MCGS software. The control system should be simple and convenient operation, high accuracy of control, improve the tree trunk injection intelligent machine, saves cost, reduces the working pressure, but also conducive to the protection of the ecological environment, promote the application of trunk injection medicine technology To a better direction, but also promote the sustainable development of forestry in China

Key words：Adjustable tree drying machine；PLC；MCGS；Monitoring system

目 录

1 绪论……………………………………………………………………………………………1

1.1 研究背景及意义………………………………………………………………………1

1.2 国内外研究现状…………………………………………………………………………1

1.2.1 树木注干机国内外研究现状…………………………………………………………1

1.2.2 PLC和MCGS技术国内外研究现状…………………………………………………2

2 可调式树木自动注干机监控系统的总体设计与实现………………………………………………4

2.1 课题研究内容…………………………………………………………………………………4

2.2 监控系统的系统组成…………………………………………………………………………4

2.3 监控系统的设计思路与实现…………………………………………………………………4

2.3.1 设计思路……………………………………………………………………4

2.3.2 整体功能实现………………………………………………………………5

3 组态软件在可调式树木自动注干机监控系统中的应用………………………………………6

3.1 组态软件概述……………………………………………………………………6

3.1.1 组态软件的定义………………………………………………………………6

3.1.2 组态软件的系统构成……………………………………………………………6

3.2 MCGS工程构建……………………………………………………………………………7

3.2.1 建立新工程………………………………………………………………………7

3.2.2 设计画面流程……………………………………………………………………7

3.3 MCGS动画连接……………………………………………………………………………8

3.3.1 定义数据变量………………………………………………………………………8

3.3.2 监控窗口建立………………………………………………………………………10

3.3.3 动画连接……………………………………………………………………………12

3.3.4 脚本程序的编写……………………………………………………………………15

3.4 监控系统菜单建立……………………………………………………………………………16

4 PLC在可调式树木自动注干机监控系统中的应用……………………………………………19

4.1 PLC概述………………………………………………………………………………19

4.1.1 PLC的出现及发展……………………………………………………………19

4.1.2 PLC的构成及优点……………………………………………………………19

4.1.3 PLC的工作原理………………………………………………………………20

4.2 三菱Fx2NPLC介绍…………………………………………………………………………21

4.3 PLC程序设计……………………………………………………………………………22

4.3.1 输入输出端子分配………………………………………………………22

4.3.2 控制流程图………………………………………………………………23

4.3.3 编写梯形图…………………………………………………………………24

5 总结……………………………………………………………………………………………25

6 展望……………………………………………………………………………………………26

致谢…………………………………………………………………………………………27

参考文献………………………………………………………………………………28

附录A PLC完整梯形图……………………………………………………………30

附录B MCGS完整脚本程序……………………………………………………………31

1 绪论

1.1 研究背景及意义

中国是世界上森林覆盖面积最大的国家之一,总森林面积位居世界第五,人工林居世界第一^[1]。而我国是一个病虫害严重而又多发的国家。我国森林病虫害的种类有200多种,危害种类有超过8000种^[2]，因此树木的病虫害防治是现今急需解决的关键问题。而传统治疗树木的病虫害多采用喷雾法，直接对患病树木喷洒农药，这样会使得很大一部分的农药残留在树叶、土壤、空气中，不仅造成了经济的损失，同时还污染了生态环境，所以在树木体内施药控制病虫害的技术日益得到人们的关注，树干注射技术应运而生。树干注射技术依靠树木自身的蒸腾力或外力，将农药、微量营养物质、植物生长调节剂等注射到树木体内，使得树木能够迅速补充急需而又难以从土壤或喷施中获得的营养^[3]。同时避免了农药等有害物质直接污染环境，药效持续时间长，又能有效的防治多种害虫，提高了药物的利用效率，降低了生产成本。本课题拟设计一套基于PLC和工控组态软件MCGS的可调式树木自动注干机监控系统。可以根据注射的树木不同，按照不同的药物配方配置搅拌药液，也可以根据树木的类型和直径大小，选择合适的针头进行安装使用。监控界面中能实时显示各主要部件的工作状态，如有故障产生，能及时进行报警，确保安全施药。该系统大大减轻了操作人员的工作压力，节约了经济成本，提高了施药工作效率，减轻了对环境的污染，有利于林业的可持续发展。该控制系统采用PLC和组态控制软件相结合，控制准确度高，操作简便，提高树木注干机的智能化程度，促使树干注射施药技术向更好的方向发展。

1.2 国内外研究现状