温室大棚控制系统

吉林建筑科技学院电气信息工程学院课程设计目录摘要............................................................IABSTRACT...........................................................II第1章绪论........................................................11.1引言........................................................11.2设计目的....................................................11.3设计任务....................................................21.4设计要求....................................................2第2章系统总体方案设计............................................32.1集散控制系统结构............................................32.2集散控制系统设计............................................3第3章硬件选型与连接..............................................53.1主控的选型与连接............................................53.2热风机的选型与连接..........................................73.3遮阳帘的选型与连接..........................................73.4温度传感器的选型与连接......................................83.5光照传感器的选型与连接......................................83.6光照传感器的选型与连接......................................93.7模拟量的选型与连接..........................................9第4章软件设计与运行.............................................114.1光照控制软件设计...........................................114.2CO2浓度控制软件设计........................................114.3PIC软件设计................................................13第5章调试与总结.................................................205.1软件的调试.................................................205.2软件的总结.................................................21结论.............................................................23致谢.............................................................24参考文献...........................................................25吉林建筑科技学院电气信息工程学院课程设计第Ⅰ页共Ⅱ页摘要随着社会经济的快速增长，人民生活水平不断提高，资源短缺、环境恶化与人口剧增的矛盾越来越突出。传统农业大棚生产中，主要依靠人力、畜力和各种手工工具以及一些简单的机械动作，农业科技含量、装备水平相对滞后，浇水、灯光、施肥等控制全凭经验、靠感觉，导致农业大棚生产率低下、产量增长缓慢，从而阻碍了农业技术的进步以及生产工具的创新。据此，特设计了智能化农业大棚控制系统。设计目标指在实现对农业大棚内的温度、适度、光照、二氧化碳浓度、土壤酸碱度等环境进行智能化的采集，并通过PC主机对大棚进行无人管理，达到节省资源、提高效率的目的。该智能农业大棚主要包括:智能通风控制、智能补光、智能灌溉、大棚空气质量(C02)自动调整等组成部分。关键词：智能；采集；管理吉林建筑科技学院电气信息工程学院课程设计第Ⅱ页共Ⅱ页ABSTRACTWiththerapidgrowthofsocialeconomyandthecontinuousimprovementofpeople'slivingstandards,thecontradictionbetweenshortageofresources,environmentaldeteriorationandpopulationincreaseisbecomingmoreandmoreprominent.Intraditionalagriculturalgreenhouseproduction,mainlyrelyonmanpower,animalpowerandvarioushandtoolsaswellassomesimplemechanicalactions,agriculturalscienceandtechnologycontent,equipmentlevelisrelativelylaggingbehind,watering,lighting,fertilizationandothercontrolallrelyonexperience,relyonfeeling,resultinginlowproductivityandslowyieldgrowthinagriculturalgreenhouse,thushinderingtheprogressofagriculturaltechnologyandinnovationofproductiontools.Accordingtothis,theintelligentagriculturalgreenhousecontrolsystemisspeciallydesigned.Thedesignobjectivereferstotherealizationofthetemperature,Appropriate,light,carbondioxideconcentration,soilpHandotherenvironmentsforintelligentcollection,andthroughthePChosttothegreenhouseunmannedmanagement,toachievethepurposeofsavingresourcesandimprovingefficiency.Andtheintelligentagriculturalgreenhousemainlyincludes:intelligentventilationcontrol,intelligentlightsupplement,intelligentirrigation,greenhouseairquality(C02)automaticadjustmentandothercomponents.Keywords:Singlechipcomputer;Intelligence;Collection;Manageme吉林建筑科技学院电气信息工程学院课程设计第1页共23页第1章绪论1.1引言温室又称暖房，是用来栽培植物的设施。温室的作用是用来改变植物的生长环境,避免外界四季变化和恶劣气候对作物生长的不利影响，为植物生长创造适宜的条件。温室环境指的是作物在地面上的生长空间,它是由光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等因素构成的。温室控制主要是通过控制温室内的温度、湿度、通风与光照，使得它可以在冬季或其他不适宜植物露地生长的季节栽培植物，从而达到对农作物调节产期、促进生长发育、防治病虫害及提高产量的目的。现代化温室中具有控制温湿度、光照等条件的设备，并采用电脑进行自动控制，以此创造植物生长所需的最佳环境条件。我国的设施园艺绝大部分用于蔬菜生产。80年代以来，温室、大棚蔬菜的种植面积连年增加。目前的栽培设施中，有国家标准的装配式钢管塑料大棚和玻璃温室仅占设施栽培面积的少部分，大多数的农村仍然采用自行建造的简单低廉的竹木大小棚，只能起到一定的保温作用，根本谈不上对温光水气养分等环境条件的调控，抗自然环境的能力极差。即使那些数量不多的装配式塑料大棚和玻璃温室也缺乏配套的调控设备和仪器，仅仅依靠经验和单因子定性调控，所以，我国设施栽培的智能化程度非常低。除此之外，我国设施农业目前还存在着诸如土地利用率低、盲目引进温室、设施结构不合理、能源浪费严重、运营管理费用高、管理技术水平低、劳动生产率低及单位面积产量低等诸多问题。1.2设计目的通过本次设计使学生将课本中所学的专业知识应用于设计实践，以巩固课堂学的专业知识，为今后的毕业设计打下良好的基础。吉林建筑科技学院电气信息工程学院课程设计第2页共23页1.3设计任务能够实现远程通讯的智能农业大棚集散控制系统,该系统分为四部分：末端、集线器、中继器和控制平台。能够将采集的现场温度等数据和大棚内的状态数据通过集线器和中继器传递到控制平台,使控制平台能够从整体上了解整个大棚的运行状态；根据实际需要通过中继器和集线器发送命令给末端改变末端的运行状态或设定温度,从而实现大棚的集中控制。设计系统总体架构的设计和单一控制点电路的设计。要求：(1)选择集散控制系统平台，各站硬件设备的选型及连接；(2)系统站点的硬件连接电路，软件设计。1.4设计要求1、要求每个学生独立完成设计任务。2、各个环节及整个系统的工作原理。3、硬件选型及连接。4、相应软件流程图设计。4、要求提交成果。（1）设计说明书一份；要求格式正确，不能有抄袭现象。吉林建筑科技学院电气信息工程学院课程设计第3页共23页第2章系统总体方案设计2.1集散控制系统结构图2-1集散控制系统结构框图2.2集散控制系统设计本温室大棚控制系统由PLC系统、传感器系统、执行部件等几个部分组成。该温室控制系统以PLC为控制中心，通过温度传感器、光照传感器、二氧化碳浓度传感器采集温室中环境因子的有关参数，经变送转换为标准电流信号（4~20mA）后经由S7-200的模拟量输入模块EM235送入PLC控制器，PLC再通过PID控制算法将采集的参数与已设定的值进行分析处理，输出开关量，对执行机构进行控制。在此系统中还可以通过串口的形式与PC机相连，从而实现实时数据的管理与存储，为以后植物生长的研究带来宝贵资料。考虑到实际生产生活中的安全性与可靠性，本控制系统设有手动、自动两种吉林建筑科技学院电气信息工程学院课程设计第4页共23页工作模式，自动方式是指周期性地进行PLC控制的方式；而手动方式则是指在出现应急情况等一些突发事件时，通过手动操作控制执行器件的工作。自动工作中，如果被检测量温度高于设定值，PLC就会发出相应的指令控制开启通风窗和冷风机；如果测量值与设定值相等，则关闭通风窗和冷风机；如果测量值低于设定值，则打开加热器和热风机对温室进行加温。当温室的光照低于设定值时，系统打开遮阳帘或开启发光体；当温室的光照高于设定值时，系统关闭遮阳帘或发光体。当温室的二氧化碳浓度低于设定值，系统开启二氧化碳添加器。通过温度，光照和二氧化碳浓度的设定与调节达到适应不同植物生长的需求，从而广泛应用到实际中。本设计的特点