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基于PLC的智能温室控制系统设计.doc
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基于PLC的智能温室控制系统设计.doc
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摘 要
随着人们生活水平的提高,由温室大棚种植的反季节蔬菜成为人们越来越
离不开的食物,农作物的生长环境能被温室大棚所改善,外界的四季变化和恶
劣气候不会让其发生改变,创造了适宜农作物生长的环境。作为高效农业的重
要部分——温室大棚,是我们值得研究的方向。
本论文主要介绍了温室大棚基于 PLC 控制的系统设计方案,为了对温室大
棚中各项指标进行检测,该研究中将采用温度传感器、CO
2
浓度传感器、光照
传感器,将测量值送入 PLC 中,在 PLC 中将其与设定值进行比较,再发出相应
的指令驱动外围设备来调控温室大棚内的环境参数,从而实现了温室大棚的自
动化、智能化控制。本设计的优点是成本低廉,节约资源,能实现利益最大化。
关键词:温室大棚;PLC;传感器;智能控制
ABSTRACT
With the improvement of people’s living standards, anti-season vegetables
grown in greenhouses have become more and more indispensable for people. The
growing environment of crops can be improved by greenhouses, and changes in the
four seasons and bad weather will not allow them to occur. Change has created an
environment suitable for the growth of crops. As an important part of high-efficiency
agriculture, greenhouses are the directions that we should study.
This paper mainly introduces the system design scheme based on PLC control
in greenhouses. In order to detect various indicators in greenhouses, this research will
use temperature sensors, CO
2
concentration sensors, light sensors, and send the
measured values to the PLC. PLC will compare it with the set value, and then issue
corresponding instructions to drive the peripheral equipment to regulate the
environmental parameters in the greenhouse, thereby realizing the automation and
intelligent control of the greenhouse. The advantages of this design are low cost,
resource conservation, and maximized benefits.
Key words:Greenhouse;PLC;Temperature Sensor;Intelligent control
目 录
第一章 绪论 1
1
1
2
第二章 系统总设计方案 3
3
4
第三章 控制系统硬件方案设计 5
电气控制系统主电路设计 5
5
9
11
第四章 控制系统软件方案设计 14
4.1STEP7 Micro/Win 软件简介 14
14
15
16
第五章 控制程序的仿真与调试 24
24
24
24
结论 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
随着农业生产越来越朝着自动化、智能化的方向发展,一些问世的温湿度
监测与控制也与时俱进。而我国的现代化温室是在引进国外技术与自我开发的
基础上发展起来的。本课题研究的重点是:实现温室大棚的温度智能控制,为
了满足温湿度的需要能够自动调节温度。
目前,我国很难保障生产生活的需要,这是由于绝大多数温室设备都比较
老旧。这种温度采集一般需要在温室内布置大量的测温电缆,才能把传感器上
采集到的温度信号送到主机上,安装和拆卸都很繁杂,成本也比较高,同时线
路上一般传送的是模拟信号,线路损耗又严重影响到测温精度。在这种情况下,
开发一种实时性高,精度高,运行可靠、稳定的精度也很难保证。
针对现有技术的不足,提供一种替代人工控制温度操作,适用性广,结构
简单,操作方便,温室资源利用率高,生产成本低,这就是本文设计温室大棚
智能控制系统的目的所在。
作为高效农场的一个重要部分——温室大棚。对农业生产环境的一些重要
参数进行检测和控制是现代化农业生产中的重要一项。例如:空气的温度、湿
度、土壤的含水率等。为了使作物达到优质、高产、高效的栽培要求,要对监
测数据进行分析,结合作物生长发育规律,控制环境条件。而在农业种植问题
中,温室环境与作物的生长、发育、能量交换密切相关,要实现温室生产管理
自动化、科学化,进行环境测控是必不可少的。
现代化农业生产中,现代农业设施发挥着巨大的作用,其中蔬菜大棚就是
典型的代表。蔬菜和水果的生长与大棚内的温度、湿度以及土壤的含水率等参
数息息相关。国外的温室设施已经发展到比较完备的程度,并形成了一定的标
准,但是价格非常昂贵,缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多
数都采用人工管理方式,对大棚温度、湿度、土壤含水率等参数进行检测与控
制,这样会造成不可弥补的损失,而且很难达到预期的效果。之所以呈现出这
样的局面是由于测控精度低、劳动强度大以及测控不及时等弊端所导致。
因此,为了走智能化生产发展这一条路,推动我国的农业发展,科学的高
效农业生产和准确的提高农业研究是必要的。温室大棚自动化、智能化的生产
管理是基于传感器对温室内环境因素检测,并结合农作物的生长规律设定参数,
从而提高农作物的质量和品质。
在现代农业领域,西方发达国家的起步比较早。1949 年,美国建成了第一
个人工气候室在工程技术的帮助下。在现代化农业设施中,随着计算机技术的
快速发展,不断地提高温室大棚的自动控制技术和管理技术,使其在世界各地
都得到了不错的发展。
到现在为止,国外的温室大棚内部设施已经达到了比较完善的程度,并形
成了一定的技术标准。由计算机控制温室内被控环境因子,传感器也较为齐全,
如温室大棚内的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等等,对各个执行机构的控
制基本上可以用传感器检测。对于这些系统的控制,计算机已经不是简单的、
独立的、静态的直接数字控制,而是基于 PLC 的智能控制系统,在实现自动化
后,一些国家向着完全自动化、无人化的方向继续发展。
我国的温室大棚技术起步有点晚,政府发展的用塑料大棚、日光温室为主的
农业栽培设施,加快了农村的经济发展并且有效的缓解了蔬菜季节性短缺的问
题。我国温室大棚的特点是:利用太阳光热资源,节约不可再生能源,减少环
境污染。
虽然我国温室规模有限,还没有形成规模经济,另外构建设施的费用也比较
高,但从长期发展来看,温室监控系统分布式和网络化将是我国现代农业发展
的必然趋势。现代温室大棚中常用的自动控制调控机构有:通风窗、遮阳帘、
通风机、热风机、冷风机、人工加热灯、二氧化碳增肥器、喷雾系统及蒸熏设
备。控制器可以调节各个机构,使系统保证室内气候满足植物生长需要并尽可
能的节省能源。常用的控制器有:单片机、工控机、PLC、通用 PC 机等。
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