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1、江苏省常州技师学院 维修电工技师论文国家职业资格全国统一鉴定维修电工技师论文（国家职业资格二级）论文题目：基于PLC的温室大棚自动化控制 姓 名： 史 新 杰 身份证号： 320421197601203015 准考证号： 所在省市： 江苏常州 所在单位： 江苏所常州技师学院 第 3 页 共 34 页基于PLC的温室大棚自动控制系统姓名：史新杰单位：江苏常发农业装备股份有限公司 摘要：植物生长讲究适时、适地，也就是对生长环境温度、湿度、光照强度以及土壤条件的需求比较严格，只有给予了植物合适的生长环境，才会有理想的收获，尤其是对人工控制生长环境的大棚植物，大棚内的温湿度和土壤的温湿度监控对植物的生
2、长至关重要。温湿度监控检测的方法很多，本文主要讲述了三菱FX2N-32MR系列可编程控制器（PLC）为主要的控制元件的系统，实现对温室大棚温度和湿度进行实时监测和显示。PLC与其他的控制器相比具有较高的抗干扰的能力和高的可靠性，并且对环境的适应性好。 关键词：温室大棚；PLC；温湿控制目录第一章 系统概述1 1.1 课题研究背景和意义1 1.2 温室大棚的结构1 1.3 温室大棚的控制要求2第二章 系统硬件设计5 2.1 PLC的选用5 2.2 主回路的电路设计62.3 温湿度传感器的选用142. 4 加热及加湿系统的设计20第三章 系统程序设计22 3.1 温室大棚系统的I/O分配表223.
3、2 PLC接线图233.3 程序设计注释24结束语28答谢词29参考文献30附录31 附录A31 附录B32第一章 系统概述1.1 课题研究的背景和意义温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、化工、农业等各类工作中广泛需要对温度、湿度的检测与控制。本设计是基于三菱FX2N-32MR系列PLC为主要控制元件进行设计的，可编程控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术的一种新型的、通用的自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便，易于编程及适应恶劣环境下应用等一系列优点，近年来的工业自动化、机电一体化、传统产业技术等方面应
4、用越来越广，成为现代工业控制三大支柱之一。PLC的最终目标是用于实践，提高生产力。如今，应用PLC已经成为世界潮流，PLC将在我国得到更全面的推广运用。本文主要介绍了对温室大棚的温湿度进行检测和显示的设计方法。1.2温室大棚的结构1本次课题中的实物结构图如下图1-1所示图1-1温室大棚的实物图2.温度传感器、湿度传感器、仪表温度、湿度是植物生长最重要的条件，保证植物正常生长需的适宜温度、湿度，达到最高的产量。在植物生长的过程中，仪表对大棚内的温度、湿度进行监控、设定、调节。3.电机在整套系统中，用了五台电机，在系统中起到很重要的作用。为大风电机、风冷电机、风门电机、喷灌电机、加热风机。 （1）
5、大风电机它在整个植物生长过程中时刻不停的工作，主要作用是将大棚内的空气形成对流，为每一个植物提供适宜的温度和湿度。（2）风冷电机风冷电机主要作用是当温度过高时进行散热降温的作用，来保证植物的正常温度下生长。（3）风门电机风门电机主要作用是为植物提供新鲜的空气，来控制大棚内的适宜的温度和湿度。（4）加湿电机加湿电机是为植物正常生长提供适宜湿度的关键部分，提高植物成活率。（5）加热风机在植物生长的过程中，对大棚内的空气进行加热，达到植物所需的温度，大棚中使用圆翼型热镀锌散热器进行加热的。1.3温室大棚的电气控制要求1对大棚内的温度与湿度进行监控、调节不同的植物生长所需的最适温度也不同，如：蒜黄生长
6、所需的最适温度图1-2植 物生长周期 温 度（度） 蒜 黄20天 2025图1-2蒜黄最适生长温度系统中通过一个温度传感器来控制温度，同时对温度进行调节。湿度传感器在系统中控制大棚内的湿度，通过湿度传感器设定的值与当前大棚内的值进行比较，来控制风门电机的开启来使箱内的湿度达到设定值。2.在此系统中可实现手动、自动两种控制要求。（1）在系统中可手动控制可以手动控制加湿电机、风门电机的启动和停止（2）自动控制温室大棚的流程是，在在拨种完成后，按下启动按钮打开大风电机（在此通过变频器来控制大风电机的转速），为了不要让大风电机一直处于最好速度运行，通过变频器来调速。当刚开始启动大风电机时以最高速度来运
7、行，使大棚内的湿度和温度快速搅拌均匀，来达到我们设定的温度和湿度。当温度和湿度到达设定值时，大风电机以低速运行，在后面每三个小时换气中大风电机以中速运行。在按下启动按钮后，加湿电机启动，加热风机进行加热。当湿度湿度达到预设值时，加湿电机停转，当湿度大于预设值时，加湿电机停转，启动风门电机通风散湿，使湿度达到预设值。当温度达到预设值时，加热风机停转，当温度超过预设值时，加热风机停转，启动风冷电机散热，使温度达到预设值。为了给大棚内的植物植物提供新鲜的空气，风门电机每三个小时启动一次，进行通风。（3）线路简单，工作稳定可靠。（4）当在改变工艺流程时，便于线路的改造。（5）便于检修与调试。第二章 系
8、统硬件设计2.1 PLC的选用1PLC控制的优点可编程控制器作为一种通用的自动控制设备，它在控制系统中具有一些独特的优点：（1）可靠性高：PLC平均无故障时间可达几十万小时，也就是说一台PLC连续运行30多年不出故障，可靠性非常好。（2）更改线路容易：PLC只需要对内部梯形图更改，对外部接线更改要求不多。所以，它更改线路就比普通电气线路容易很多。（3）对环境要求低：它对湿度、温度要求不高，抗震抗冲击性能好，对电源电压要求也不高。（4）与其他装配连接方便：可编程控制器与其他装配的连接基本上是直接的。（5）抗干扰能力强：很强的抗电磁干扰能力。2.PLC的选型随着PLC制造技术的不断发展，PLC产品
9、的种类、型号越来越多，他们的功能、价格、使用条件各不相同。由于本次课题的控制任务中对PLC功能的要求不是很高，又因为价格便宜，调试和故障查找非常方便，而且与同类产品相比它质量好、运行稳定、可扩展性强、抗干扰能力强、售后服务优良。因此本课题采用三菱公司生产的PLC。FX2N型PLC是日本三菱公司生产的一种小型的PLC，但是其许多功能能达到大、中型PLC的水平，而价格却比大、中型的PLC低很多，因此它一经推出就受到了广泛的关注。特别是FX2N系列PLC，在本系统中共用到了14个输入，9个输出，其中四个输出传给变频器，两个输入给温度传感器，两个输入给湿度传感器。输入输出如下表2-1所示。表2-1PL
10、C输入输出点数输入输出手动/自动按钮：SA大风电机运行：KM1大风电机启动：SB1加湿电机运行：KM2开始启动按钮：SB2风门电机运行：KM3加湿电机启动：SB3加热风机运行：KM4风门电机启动：SB4风冷电机运行：KM5风冷电机启动：SB5温度指示灯：HL1加热风机加热：SB6湿度指示灯：HL2暂停按钮：SB7暂停警铃：HA1停止按钮：SB10变频器异常警铃：HA2温度传感器输出：T1T2湿度传感器输出：T3T4变频器异常输入：AC由于在本温室大棚电气控制系统中输入输出不需要太多，综合性价比的考虑，我选择了三菱PX2N-32MR型的PLC。3.三菱FX2N-32MR的参数型号：FX2N-32
11、MR电源：AC85-264V频率：50/60HZ功率：21W输入点数：16输出点数：162.2 主回路的电路设计1大风电机主回路设计在本系统中，大风电机是整个温室大棚设备控制中最重要的部分，它在植物生长的过程中时刻不停的工作，主要是将大棚内的空气形成对流。为植物提供适宜的温度和湿度。由于在植物生长的过程中我们需要对电机的速度进行调节，在此通过变频器来控制大风电机的速度，为了不让大风电机一直处于最高速运行状态，通过变频器来改变，当刚开始启动大风电机时以最高速来运行，转速为1120转/min，使大棚内的温度、湿度快速搅拌均匀，达到我们设定的温度和湿度，当温度和湿度达到预设值时，大风电机低速运行，转
12、速为280/min。在后面每三个小时的换气中，大风电机以中速运行，转速为700/min。(1)变频器的选择变频器功率的选择取决于电机功率的大小，所以选用变频器的容量要大于等于4KW，本系统中选择了FR-E540-4K三菱变频器。下图为三菱FR-E540-4K变频器端子接线图。图2-1三菱FR-E540-4K变频器接线端子图在本系统所用到的端子为：1) L1、L2、L3：连接工频电源，为电源输入端。2) U、V、W：变频器输出，接三相鼠笼电机。3) STF：正转启动，STF信号ON时便正转，处于OFF时停止。4) RH、RM、RL：信号组合，用来选择多段速度。5) SP：信号公共输入端子。6)
13、RUN：变频器运行输出端子。7) SE：集电极开路输出公共端，RUN、FU的公共端子。 8) ABC:为异常输出端，当出现异常时变频器停止工作。（2）控制端子图2-2 变频器的控制端子SD为公共端，STF控制电机正转，STR控制电机反转，RL为大风电机以280n/min运行，RM为大风电机以700n/min运行，RH为大风电机以1120n/min运行。 (3）参数设置 由于使用的是普通的三相电机，所以对其内部的参数设置比较 简单，大多数是默认值，只需对以下参数进行设置。 Pr.440 设置高速频率为40HZ Pr.525 设置中速频率为25HZ Pr.610 设置低速频率为10HZPr.71 设置加速时间为2SPr.81 设置减速时间为2SPr.95 电子过流保护Pr.710 设置适用电机为合适标准电机的热特性Pr.792 操作模式选择Pr.83380 电机额定电压 Pr.8450 电机额定频率AC端为变频器异常输出端根据系统需要，M为大风电机
