北京科技大学工业组态软件设计报告

从以下系统设计的不同方面都可以展现出我们所设计组态系统的一些亮点：
首先是一些总体的设计方面的亮点：
1、系统结构完整，功能定义清晰：
农、林、牧业是一个比较大的概念，涉及到很多技术以及诸多领域的知识。有我们所熟知的，也有我们需要进一步理解掌握的。在系统设计过程中，我们分块学习掌握了农、林、牧业系统的各个方面，对每一部分功能都有一定的认识与理解。因此在整个构思建构系统时，我们能够全面的把握系统的整体，并且统筹各个方面的功能，做到不重不漏，全面、清晰地阐释农、林、牧业系统。
仓库中还可以执行牛肉出口、羊毛出口、肥料施用的功能。点击界面右侧的运输车辆可以运出农作物和水果。点击界面右下角的数据按钮可以获得实时的直观的各个农作物、水果、牛肉、羊毛的柱形图。点击返回按钮可以返回主界面。
四、设计亮点
本次课程设计利用“组态王”软件所设计的开心农场演示系统，虽然并没有涉及到实际农、林、牧业系统的方方面面，但我们通过查阅相关书籍资料，网络信息搜索等手段也基本掌握了农、林、牧业所涉及的基本组成部分，我们在所设计的组态系统中对这些部分都进行了一定程度的展开说明，并采用上位软件系统进行了演示，比较充分地阐释了农、林、牧业的整个系统的运行过程，并加入了自己结合所学知识的进一步理解。可以说是涉及了工程设计实践过程的思考、设计、修改、实现、优化各个步骤，最终呈现出的系统效果也达到了我们设计之初的预计效果。
3.牧场画面主要由四部分组成：牧场变量监控区；牧场活动操作区；曲线显示；图片显示区。牧场变量监控区：此区域主要包括“牧场温度”、“牛的个数”、“饲料数量”、“羊毛余量”四个变量，“牛的个数”、“饲料数量”、“羊毛余量”对应图片显示区有动画显示，图片中牛、羊、草的数量会随之变化。牧场活动操作区：此区域包含四种功能“一键宰杀”、“一键剪毛”、“一键饲养”、“一键清扫”。这些操作同样对应着图片显示区的动画显示。特别的，动态变化的排泄物数量过多会报警。曲线显示：在实时曲线中主要监测两个变量，温度实时变化和饲料数量变化。另外还有历史曲线可供查找。
本次项目利用北京亚控公司的组态王6.55作为上位机软件，连接设备选择亚控-仿真PLC以完成对整个农场体系的监控与管理。整个项目命名为“开心农场”，进入登录界面可以选择不同身份登录以保证系统的安全性。整个项目分为：作物画面、果林画面、养殖车间画面、仓库画面以及实时数据采集画面等监控方面。
1.在作物画面中，完成对作物的土壤温湿度、酸碱度、农药浓度、作物成长信息
实现动画当中对复杂运动的控制，仅仅依靠简单的动画连接指令是不够的。在同一个画面当中，为了达到预期的动画效果我们运用了比较复杂逻辑控制语句，以及好多软件系统的相关函数。一些元素出现的先后，以及它所要呈现的运动效果都需要一层层逻辑搭建。而且一些功能的实现都需要调用系统中比较陌生的函数，有时需要在一遍遍的尝试过程中才能实现函数功能。
图片显示区：本区域是一个果园的照片，并包括一些动画显示。当按下“浇水”按钮时，阀门有打开的动画，水管中有水流动，自动喷灌头会有喷水动画。喷药时的农药车可以由滑动杆手动控制位置。
5.仓库界面
在农场中收获的玉米、白菜和土豆，在牧场中宰杀得到的牛肉和收获的羊毛，在果园中收获的桃子和苹果都会存储在仓库中。同时，可以将牧场上多余的牛羊的粪便作为肥料存储到仓库中，之后再输送到农场作为农作物的肥料。
牧场变量监控区：此区域主要包括“牧场温度”、“牛的个数”、“饲料数量”、“羊毛余量”四个变量，其中“牧场温度”是随机变化的，其它是保持增长或减少，并有条形图和数字实时表示。“牛的个数”、“饲料数量”、“羊毛余量”对应图片显示区有动画显示，图片中牛、羊、草的数量会随之变化。
牧场活动操作区：此区域包含四种功能“一键宰杀”、“一键剪毛”、“一键饲养”、“一键清扫”。四种操作都可以自行设置数量，然后进行操作，结果会计算到变量监控区内。这些操作同样对应着图片显示区的动画显示。特别的，排泄物数量过多会报警。
现代果产趋向高度集约栽培，矮化、密植、早期丰产的集约型果园日益受重视。经营规模正向大中型发展。因此果园控制系统也十分重要。
界面中的电源总开关可以控制整个果园的运行，当电源开关打开，整个果园生态系统才能够正常运行。在电源开关的右侧，由电量剩余的监测显示，以防止果园生态系统由于电源电量不足意外断电。
果园控制界面主要由五个部分组成：果园总控制区；环境监控区；农业活动区；界面跳转区；图片显示区。
打开系统首先设计了用户登录界面，在登录时可以选择不同身份，利用不同的安全密码登录，保证了系统的安全性与可靠性。登陆后进入系统总体概览画面，也就是主界面。主界面上链接了牧场画面、农场画面和果园画面。通过点击主界面的按钮可以进入这些画面。当点击这些界面按钮时，首先在主界面中会出现对农、林牧场的介绍，并询问你是否进入该场景。若点击取消，则不进入。若点击确定，方可进入三大场景界面。进入牧场画面后，通过按钮点击可进入牧场参数界面或者进入仓库；进入仓库后通过按钮点击可获得或者获得牧场出口表；进入果园画面后，可以通过点击按钮获得果园环境实时报表和果园环境实时曲线。
界面跳转区：界面跳转区包含三个按钮“果园环境历史曲线”、“果园环境实时报表”和“退出”。“果园环境历史曲线”对“光照”、“温度”、“湿度”、“土壤pH”的数据进行保存，10天之内的历史数据可查。“果园环境实时报表”可以以表格的形式实时显示四个变量的数据，并有自动打印功能。“退出”可以退出果园控制界面。
2.农场界面
为了对农作物生长的最佳条件进行确定，需要对二氧化碳浓度、光照强度、空气温湿度、降水量、土壤养分以及土壤水分等因素进行测量，这样在调控农业生产的过程中就能够通过参考这些数据来提升经济效益、调节生长周期以及改善农作物品质。
因此，我们在农场界面设计了温度、湿度、pH值、农药浓度的监控以及给农田浇水、施肥、铲除杂草和收割农作物四个实行按钮，并随时监控作物的成活和死亡数量，以确保农场生态系统的正常运行。界面中的两个仪表盘可以显示农药剩余量和农药车的剩余油量，以避免喷洒农药时农药药量不足或者运行农药喷洒车时由于油量液位不足，车辆无法正常行驶。在画面的右上方，会始终显示温度、湿度、pH值、农药浓度的实时曲线，以保证农场工作人员的随时监控。
4.仓库存储画面中可以执行牛肉出口、羊毛出口、肥料施用以及出口农作物和水果统计监测的功能。
这四个具有实际功能的分画面下还分别包含着各个画面的实时数据采集与历史趋势曲线，除此之外还有各个报警命令。
三、设计方案
1.系统总体结构
本次组态监控项目大体上分为三大部分，农、林、牧。
我们共设计了登录界面、主界面、农场画面、牧场画面、果园画面、仓库画面六大界面，除此之外，还包括牧场参数界面和牧场出口表，果园环境实时报表和果园环境实时曲线。原本我们想要设计农、林、牧、渔四大主场景，但由于时间和精力的限制，我们只能选择放弃鱼塘画面，而在其他三个场景上花费更多的精力以使画面更加精美、更加人性化、用户体验更好。
图4.1
2、简洁和谐的人机接口界面，丰富精美的系统画面：
由于组态王本身的在很多元素的选择上我们起初受到了一定程度的限制。但随着进一步的学习并且利用一些其他软件的使用技巧，我们找到并且改造、设计出了好多按键、下拉条、提示框等交互接口界面，既适用于系统，也非常简洁易用。
图4.2
在系统画面的选择和构建上，也体现除了我们的一些投入。我们了大量和我们系统主题相关的图片素材，并且利用PS软件对图片的像素、背景等元素进行了一定的修改，形成了我们系统中所使用的背景图片以及好多其他个性化元素。
工业组态软件设计报告
学院自动化学院
班级
姓名
学号
指导教师刘艳
成绩
2017年5月
一、基本情况
项目名称开心农场项源自目主要成
员
序号
姓名
学号
班级
项目分工
1
2
3
4
5
二、项目概况
农业从最初的原始农业发展到了传统农业，同时随着科学技术的发展现代农业已经逐渐开始替代了传统农业，成为农业未来的主要发展形式。在农业生产技术逐渐发展的过程中需要实时、精确以及动态地获取田间信息。其中田间信息主要包含作物生长信息，光照强度、湿度以及空气温度等农田周围环境信息，地理位置信息以及土壤水分、电导率、pH值等土壤属性信息。应当通过无线处理、分析和传输所采集的数据，进而管理田间农业，这样对于农业生产以及农业管理有非常积极的作用。除此之外，本着农牧一体化的可持续发展思想，牧业也随着科学技术的发展变得更加现代化、智能化。养殖车间的不同种类的动物可以进行分区智能化管理，并对动物周围的实时环境进行监测，比如环境的整洁卫生程度即动物粪便排泄量监测，并对动物的饲养量进行实时监测等。在农牧业的发展中，伴随着物联网概念的出现，物流行业兴起，为农场的农产品产出带来了销售途径。因此，农产品的存储也要变得更加现代化。这就引出了立体仓库的存储管理。良好的仓库管理可以提高农产品出货效率，从而提高农场收益。
3.牧场界面
通过设计畜牧业科学养殖部门，是为了解释说明动物科学培育、科学饲养以及资源能源的重复利用。牧场主要进行的是牛羊养殖。动物养殖通过监测牧场的温度、湿度、光照和空气情况，分别启动不同的设备自动调整，并且可以进行人工喂食。
牧场控制界面主要由四部分组成：牧场变量监控区；牧场活动操作区；曲线显示；图片显示区。
考虑到人的视觉特点，我们将浇水、施肥、除草、收割四个按钮安置在界面的下方，其右侧是施加农药的变色开关。当进入农场界面，杂草数量会不停增长，并有一个监测仪器，当杂草数量大于60时，监测器旁的报警按钮会由绿变成绿、蓝光交替闪烁，当杂草数量大于80时，监测器旁的报警按钮会由绿、蓝光交替闪烁变成红、蓝光交替闪烁。按下除草按钮后，农场上的杂草皆可清除，且监测器上的杂草数量也相应的变为0值。当按下收割按钮后农场上的农作物白菜、玉米、土豆会被收割并运送到仓库中——也就是仓库中白菜、玉米、土豆的数量会显示增加。且农场场景变为土地上没有农作物时的场景。当点击施加农药按钮时，按钮旁的农药滴会随着农药喷洒车行驶喷洒农药的节奏进行闪烁。