搜索
毕业设计（论文）题目基于PLC的温室大棚控制系（院）专业班级学生姓名学号指导教师职称独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名:二〇一二年六月毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名:二〇一二年六月基于PLC的温室大棚摘要讨论了在温室控制中引入PLC技术构成分布式控制系统的方法，详细介绍了系统的特点、组成、硬件设计、实时动态监控系统及通信问题。分布式的控制结构，使各子系统相对独立，管理与控制功能分开，易于实现群控化管理，提高了系统的可靠性，且易于扩展。系统成本低廉，性能稳定，通用良好，符合中国国情，具有广泛的应用前景。关键词：PLC；传感器；控制器；程序设计；温室大棚TheGreenHouseDesignforPLCAbstractAutomationistheinevitabletrendofdevelopmentforthefuture,notonlytheworkandlife.TheprogrammablecontrollerisreferredtoasPLC,PLCreliability,environmentaladaptability,versatile,easytouse,simplemaintenance,PLCapplicationisrapidlyexpanding.TheearlyPLC,wheretherelaycanbeused.PLCtodaycanalmostbesaidtothosewhoneedtocontrolthesystemwillneedtoPLC.ThedesignistowritethePLCprogrambysettinggreenhousecontrol,reducelabor,increaseproductionefficiency,automate!Keywords:PLC;sensors;controllers;programdesign目录第一章绪论1.1课题背景.........................................................41.2课题研究的意义...................................................41.3温室环境的主要特点...............................................41.4课题的主要研究工作...............................................51.5PLC的现状........................................................5第二章基于PLC设计的整体方案2.1硬件整体设计方案..................................................62.2软件整体设计方案..................................................6第三章系统设计3.1设计的总体目标...................................................63.2设计的控制原则...................................................73.3设计的控制方案...................................................73.4控制系统硬件组成.................................................73.4、1PLC的选择.....................................................83.4、2PLC机型和容量的选择步骤与原则.................................83.5传感器的选择.....................................................113.6信息采集系统.....................................................123.7执行机构.........................................................14第四章软件部分4.1梯形图4.2指令表结论参考文献谢词第一章绪论前言智能温室系统是近年来逐步发展起来的一种资源节约型高效设施农业技术，它是在普通日光温室的基础上，结合现代化计算机自控技术、智能传感器技术等高科技手段发展起来的。自上世纪90年代以来，我国农业工程技术人员在吸收发达国家科技温室生产技术的基础上，对温室内温度、湿度、CO2浓度等环境因子的控制技术的研究，研发了我国自己的智能温室控制系统。1.1研究背景“工厂化农业关键技术研究与示范——现代大型温室标准化栽培技术体系研究与产业化示范”被列为国家重点科技攻关内容并成功结题。为了推广温室技术，国家农委强调在每一个地区都要建立温室示范工程。因此，智能温室控制技术有巨大的市场空间。山东省处于中国的中部，占据重要的位置，是全国的蔬菜种植地，研究温室的智能控制是很有意义的。1.2研究意义近年来，农业作为国家优先发展产业正受到各级政府的高度重视，增加农民的收入是我们国家当前的基本国策，农业现代化是我们追求的目标，基于计算机和自动化技术的智能温室是农业现代化的一个标志。智能温室控制系统将实现对农业生产的标准管理。通过控制器实时监测温室内温度、湿度，与普通简单温度湿度测量相比，更准确可靠。人们能够通过这些监测手段实时准确地了解情况，完成相关设备的调节，避免了监测误差和监测滞后带来的损失。智能温室将自动化技术引进了农业生产，为农业科研活动提供了有利的科学手段。通过参数设置及自动数据记录，为农艺工作者完成相关农艺科研，了解不同生产条件对作物的生长、品质影响及生产方法的改进都提供了简便、准确的手段。1.3温室系统主要特点非线性系统。温室内部的气候处于热平衡混沌状态。大量随机的、不确定的因素使得对其精确建模比较困难。分布参数系统。由于温室面积比较大，造成温室内部各个物理量的分布是不均匀的。比如温度，温室内部各点温度都不一样，四周一般都比较低，顶部和底部的温度也有一定的差别，其值的大小依赖于空间位置和气流方向等因素，在温室中气候分布是缓慢变化的。时变系统。作物在生长周期的不同阶段，其光合作用能力、吸热散热能力等均有差别。因而，温室系统是一个参数随着时间变化的动态系统。时延系统。对与外界所施加的作用，温室系统并不立即响应，而是经过一段时间的延迟才响应。比如，在温室加热系统中，对系统加热，热量传到温室的各个部分需要经过很长一段时间的延迟，温度才会有所提高。多变量耦合系统。温室系统是一个多输入多输出系统，系统各变量之间并不是相互独立，各个子系统的控制回路彼此耦合在一起，对控制任一目标的控制都会影响其他目标的变化。1.4、1研究内容和方法（1）根据影响植物生长的因素，选择作物环境条件的实时检测系统和智能温室控制系统两部分。自动检测系统包括：温度、湿度、CO2浓度等传感器与变送器。智能控制系统包括：通风机控制、喷灌控制、锅炉加热鼓风机的控制、CO2释放器电磁阀的控制等。（2）根据检测和控制的对象，采用PID控制算法建立温室温度参数控制系统的数学模型，使用MATLAB进行仿真测试。（3）研制基于PLC的温室智能控制系统（4）开发智能温室组态监控界面。1.4、2要解决的关键问题（1）采用PID控制算法建立温室温度参数的数学模型（2）室内温度、湿度、CO2浓度等环境条件的自动检测和控制技术。（3）开发功能完善、成本低、可靠性高和扩展性好的温室自动系统的硬件和软件系统，为温室生产普及创造条件1.5PLC的现状目前PLC数值模拟研究不仅在工作而且在生活中也有广泛应用，本节将从工作中运料中介绍。PLC以后会覆盖各个领域，会让更多危险领域实现无人操作。可编程控制器PLC对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的推广应用。可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。（1）可靠性高，抗干扰能力强（2）配套齐全，功能完善，适用性强（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造（5）体积小，重量轻，能耗低第二章基于PLC设计的整体法案2.1硬件系统的组成采用上位机计算机和下位机西门子PLC组成分布式智能温室控制系统的硬件部分，即两级监控系统。上位机控制系统负责对温室进进行监控和参数的设定。下级以PLC为核心的控制单元，负责温度参数的信息采集、系统逻辑运算并对调控设备进行控制。2.2软件系统的编制系统的软件包括上位机监控软件和下位机系统软件。上位机监控软件的编制采用MCGS组态软件。下位机系统则采用西门子的Step7编程软件来开发。系统软件不仅可以完成上位机和下位机的通信和可以满足用户对温室环境数据的实时查询和监测。尽可能满足操作简单、界面友好、通用性和适应性强的软件开发原则。第三章系统设计3.1总体目标温室控制系统就是依据室内外装设的温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器等采集和观测的温室内的温室内外的温度、湿度、二氧化碳的浓度等环境参数信息，通过控制设备对温室保温被、通风窗、喷滴灌等驱动、执行机构的控制，对温室环境气候和灌溉施肥进行调节控制以达到栽培作物生长发育的需要，为作物生长发育提供最适宜的生态环境，以大幅度提高作物的产量和品质。总体结构示意图如下:3.2控制原则（1）以时间为基准的变温管理：根据一天中时间的变化实行变温管理，根据作物的生长需要将一天分成四个时间段，四个时间段中根据不同的控温要求对温室进行控制。一天中四个时间段的分段方法用户可以灵活的更改，而且四个时间段中的温度设定值用户也可以设定修改。（2）以种植的作物为基准：可能每个阶段用户种植的作物不同，所需的环境参数也不同，每个阶段的各个参数都可以依据作物所需的生长环境进行灵活的设定。3.3控制方案本系统采用自动与手动互相切换控制两种方式来实现对温室的控制，提高设备运行的可靠性。在运行的时候可以通过按钮对这两种控制方式进行切换。（1）手动控制模式手动控制简单可靠，由继电器、接触器、按钮、限位开关等电气元件组成。（2）自动控制模式通过传感器对环境因子进行监测，并对其设定上限和下限值，当检测到某一值超过设定值，便发出信号自动对驱动设备进行开启和关闭，从而使温室环境因子控制在设定的范围内。可以大大节约劳动力，降低劳动者的劳动强度。3.4控制系统的硬件组成用安装有组态软件的计算机作为上位机，进行环境各因子的长期监控，PLC作为下位机，当各个参数变化时对各个执行机构进行相应的控制。3.4、1PLC的选择(1)PLC在工业控制中应用多年，属于大批量生产的产品，其在生产、调试、应用、服务等方面都有一套完备的标准，所以产品质量稳定、可靠性高。采用PLC成本虽然比单片机高，但是考虑到稳定性、可维护性等综合因素，采用PLC比单片机具有较高的性价比。(2)PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块