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1、 基于基于 PLCPLC 苗圃大棚自动控制系统设计苗圃大棚自动控制系统设计 作者 王诗冬 最高学历 本科 工作单位 江苏大学 通讯地址 江苏大学电气与信息工程学院 电话号码 18252585697 Email 348204983 字数 6195 表数 4 图数 19 基于 PLC 苗圃大棚自动控制系统设计 基于基于 PLCPLC 苗圃大棚自动控制系统设计苗圃大棚自动控制系统设计 摘摘 要 要 本文是针对现代农业对智能温室的需求而自行设计的温室自动控制系 统 通过分析温室执行机构的相应动作对温室环境的影响 将PLC和传感器技术 应用到温室控制系统设计 开发了基于PLC控制的苗圃大棚智能控制系统
2、大棚 的环境系统是一个非线性 时变 滞后复杂大系统 难以建立系统的数学模型 采用常规的控制方法难以获得满意的静 动态性能 本次设计控制系统硬件部分 主要由PLC 各类传感器构成的 传感器是来检测大棚内部的温度 湿度 二氧 化碳的浓度 光照度等 PLC是控制温室内双向天窗 侧窗 遮阳网驱动 湿帘 水泵 环流风机 降温排湿风扇 C02补气阀 补光灯等执行设备的 本系统的 智能温室大棚投入运行后可以很好地实现了对温室大棚内的各个环境因子的控 制调节 为苗圃创造了良好的生长环境 本系统操作简单 工作稳定可靠 实用 性强 适应当前农业现化的需要 适用范围广 经济效益很好 有好很的发展前景 关键词 关键词
3、 大棚 温度控制 PLC 基于 PLC 苗圃大棚自动控制系统设计 Nursery Greenhouses Based on PLC Automatic Control System Design Abstract This article is in view of the modern agriculture demand for intelligent greenhouse and greenhouse automatic control system design Through the analysis of the corresponding action of greenhouse
4、 actuators on the greenhouse environment the influence of the PLC and sensor technology is applied to the greenhouse control system design the development of the nursery greenhouse intelligent control system based on PLC control Greenhouse environment system is a nonlinear time varying lagging of la
5、rge complex system is difficult to establish a system of mathematical model the conventional control method is difficult to obtain satisfactory static and dynamic performance The design of control system hardware part mainly composed of PLC all kinds of sensors sensor is to detect the temperature in
6、side the greenhouse humidity carbon dioxide concentration light etc the PLC is to control the bidirectional skylight side window in greenhouse sun shade net drive wet curtain pump circulation fan the platoon is wet cooling fan our fleet air compensating valve execute equipment such as the fill light
7、 After the intelligent greenhouses into operation of this system can well realize the control of various environmental factors within the greenhouses adjustment created a good growth environment for the nursery This system operation is simple stable and reliable work strong practicability adapt to t
8、he needs of the current agricultural modernization applicability is wide and its economic benefit is very good has good prospects for development Key words greenhouse temperature control PLC 基于 PLC 苗圃大棚自动控制系统设计 目目 录录 基于 PLC 苗圃大棚自动控制系统设计 1 1 概述 1 1 1 国内外温室控制技术的研究现状 1 1 2 研究的意义 2 2 本系统研究方案 2 2 1 控制系统设
9、计目标 2 2 2 控制方案 3 3 系统硬件设计 4 3 1 系统的硬件组成 4 3 2 温湿度采集电路的设计 5 3 3 光照度传感器 6 3 4C02 传感器 7 3 5 执行机构系统设计 8 3 5 1 湿帘降温系统的设计 8 3 5 2 天窗 侧窗 风扇 遮阳网的开闭系统设计 8 3 6 PLC 的配置 9 3 6 1 输入信号端子的确定 10 3 6 2 输出信号端子的确定 10 3 6 3 PLC 部分电路设计 11 4 系统的软件设计 13 4 1 大棚自动控制系统 PLC 软件部分的设计 13 4 1 1 控制系统软件设计要求 13 4 1 2 系统工作原理 13 4 2 P
10、LC 的 I O 分布图 15 4 3 主程序梯形图 16 5 结束语 18 参考文献 19 基于 PLC 苗圃大棚自动控制系统设计 1 基于基于 PLCPLC 苗圃大棚自动控制系统设计苗圃大棚自动控制系统设计 1 概述 1 1 国内外温室控制技术的研究现状 现代温室中常见的能自动控制的调控机构有 顶部通风窗 侧面通风窗 外 遮阳帘幕 内遮阳帘幕 轴流通风机 降温湿帘 人工补光灯 二氧化碳施肥器 加热设备 喷雾系统及熏蒸设备 控制器综合调节各个机构 使系统在运行中节 约能源的同时保证室内气候满足植物生长需求 使用的控制器可以有很多选择 如单片机 工控机 PLC 通用 PC 机等 控制器之间可以
11、通过局域网或现场总线 进行信息交换 国内外研究学者对控制系统和控制算法做了大量的研究 西方发达国家在现代温室测控技术上起步比较早 1949 年 借助于工程技术 的发展 美国建成了第一个植物人工气候室 开展了植物对自然环境的适应性和 抗御能力的基础及应用研究 20 世纪 60 年代 生产型的高级温室开始应用于农 业生产 奥地利首先建成了番茄生产工厂 70 年代后荷兰 日本 美国 英国 以色列等国家的温室园艺迅猛发展 温室设施广泛应用于园艺作物生产 畜牧业 和水产养殖业 随着计算机技术的进步和智能控制理论的发展 近百年来 温室 大棚作为设施农业的重要组成部分 其自动控制和管理技术不断得以提高 在世
12、 界各地都得到了长足的发展 特别是二十世纪 70 年代电子技术的迅猛发展和微 型计算机的出现 更使温室大棚环境控制技术产生了革命性的变化 80 年代 随着微型计算机日新月异的进步和价格大幅度下降 以及对温室控制要求的提 高 以微机为核心的温室综合环境控制系统 在欧美得到了长足的发展 并迈入 了网络化 智能化阶段 目前 国外现代化温室的内部设施己经发展到比较完备的程度 并形成了一 定的标准 温室内的各环境因子大多由计算机集中控制 检测传感器也较为齐全 如温室内外的温度 湿度 光照度 二氧化碳浓度 营养液浓度等 由传感器的 检测基本上可以实现对各个执行机构的自动控制 如无级调节的天窗通风系统 湿帘
13、与风扇配套的降温系统 由热水锅炉或热风机组成的加温系统 可定时喷灌 或滴灌的灌溉系统 二氧化碳施肥系统 以及适用于温室作业的农业机械等 计 算机对这些系统的控制己经不是简单的 独立的 静态的直接数字控制 而是基 于环境模型上的监督控制 以及基于专家系统上的人工智能控制 一些国家在实 现自动化的基础上正在向着完全自动化 无人化的方向发展 我国温室产业起步比较晚 自 70 年代末起 我国先后从日本 美国 荷兰和 保加利亚等国引进了 40 套左右的现代化温室成套设备 虽然这些温室技术领先 设备先进 但在我国的使用过程中还存在较严重问题 主要有以下几点 引进价 格高 运行经济效益差 技术要求过高 要求
14、经营者既要懂农业技术 熟悉英文 还要掌握电脑操作和机械运营和维护 运营模式没有与中国的实际结合起来 不 基于 PLC 苗圃大棚自动控制系统设计 2 适合于我国的气候特征 所以 研究开发符合我国国情 产生明显经济效益并适 用于大范围推广应用的自动控制温室系统己经迫在眉睫 基于以上的种种原因 我国的农业工程技术人员在吸收发达国家高科技温室生产技术的基础上 进行了 温室中温度 湿度 光照等单因子控制技术的研究 并逐步推出既适宜我国经济 发展水平又能满足不同生态气候条件要求的温室控制系统 1 2 研究的意义 国家 十五 重点科技攻关内容 工厂化农业关键技术研究与示范 尽管以 结题 为了推广温室技术 国
15、家农委强调的在每一个地区都要建立温室示范工程 但每一个地区的气候条件都不一样 其控制模型和控制算法都不可能一样 因此 智能温室环境控制技术仍有很多问题需要解决 该智能温室的先进控制模式适合本地区情况的 综合考虑植物生长和产量 节能 环境控制 经济效益等多方面因素 继续为本地区的种植业的发展的起到 了模范作用 智能温室控制系统将实现对农业生产的准确管理 通过控制器实时监测温室 内空气温度 空气湿度 土壤温度 土壤湿度值 使对作物 生长环境监测与普 通简单温度 湿度计测量相比 更准确 更可靠 人们能够通过这些监测手段实 时准确地了解情况 完成相关设备调节 避免了监测误差和监测滞后带来的损失 智能温
16、室将自动化技术引入了农业生产 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学研究 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 因此 研究该课题具有深远的理论意义和重大的现实意义 2 本系统研究方案 2 1 控制系统设计目标 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良好条件 温室一般以采光和覆盖 材料作为主要结构材料 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 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 温室控制主要是控制温室内的温度 湿度 通风与光照 节约了水源 温度调节主要有遮阴帘风机的动作来解决 温室控制系统是基于室内和室外的温度 湿度 光传感器 二氧化碳传感器 室外气象站收集或观察的室内和室外的温度 湿度 光照强度温室 CO2浓度的 信息环境参数 控制温室保温被 开窗通风 遮阳 通过温室环境控制喷滴灌等
