【《基于PLC的智能温室控制系统设计与实现（论文）》7400字】.docx

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1、基于P1C的智能温室控制系统设计与实现摘要错误!未定义书签。1引言12殳1f22.1 系统需求分析22.2 控制系统的基任务22.3 系统的设计任务32.4 系统的控制方案33控制系统硬件设计53.1 电气控制系统主电路设计53.2 控制系统各个部分控制电路的设计53.3 硬件选择834传感器型号选择I14控制系统软件设计144.15 TEP7MicroZWin软件简介144.16 制系统程序设计144.17 制系统程序流程图154.18 制程序设计及分析164.19 制系统的触摸屏设计215结论23参考文献231引言农业是国民经济的支柱之一，中国人口非常庞大，从中国进口的水果、蔬菜等食品超过

2、20万吨，除几年调整品种进口外。因此，农业壁垒的出现改变了农业生产的现状，不仅限于生态生产，气候和区域因素。传统的农业掩护被广泛理解为是利用以精细耕作为特征的人力力量进行工作,生产规模小,生产技术落后,农业分工单一，农业生产水平低。随着社会的不断发展，农业的传统生产模式已经无法适应现代生产模式发展的需要，现代化生产模式更能够适应时代发展的潮流。在中国，农业建设中出现很多温室，但现在在中国有一个普遍的现象。换句话说,传统温室的自动化程度相对较低。温室环境资料收集技术相对滞后、费时、繁琐，控制多采用人工控制，在一定程度上制约了其经济效益，使其规模不断扩大。这对改善不利农业温室生产量和农业信息提供水

3、平。我国是一个以农业为主的国家，正在积极推动农业现代化，而现代农业所追求的是以设施农业为代表的高新农业生产技术。温室是一种综合自动化、远程控制、生物技术等先进技术，利用现代生产技术对农田进行合理的生产。温室的发展对现代农业产生了深远的影响，这一次的疫情，食品安全更加受到重视，因此中国必须要把自己的粮食袋子抓牢，大力推动温室大棚等现代化农业的发展。中国的温室建设在一定程度上是成功的，但同时也存在着一些问题，即配套设施无法与现代农业发展的要求相适应，造成了大量的资源浪费，设备无法对相关数据进行实时、精细的处理，目使用费用居高不下。因此，必须要有高效、精细、可靠、安全的仪器。同时，本文还介绍了以P1

4、C为基础的智能化温室控制系统。2系统总设计方案2.1 系统需求分析因为地理环境的原因，有些作物在不同地区的生长情况也不尽相同，在南方也许会很好，但在北部却无法生存。这就是为什么要有智能立体温室，这是一个很好的解决地理问题的办法,它可以在任何时候,为作物提供最适合的生长环境,从而极大的促迸作物的生长，既节约了劳动力，又增加了粮食的收成。由于智能温室对作物的要求是不同的，因此，为便于研究，本文招使用在不同的环境条件下的数值作为参考，因此，本公司对控制系统的要求如下：气温要求：气温对植物的生长至关重要。本公司采用通风机，热风机，冷风机，加热器来调节室内的温度。大部分作物生长在2530摄氏度的环境中，

5、这个体系的气温是27Co光强要求：环境是作物生长必不可少的环境，也是光合作用的重要来源。我们使用了遮阳板和补光灯来调节光线的强弱。在夏天，阳光直接照射下，可以达到600001x1000001x,阴天时，户外光照强度为I(M)O1X10000Ix;这个系统的数值是28000IxoCO2浓度要求：作物通过光合作用吸收大气中的Co2.因此计划使用添加剂来调节二氧化碳的浓度。该体系的取值是IoOOPPm的临界点，1000PPm的土壤适合作物的生长。2.2 控制系统的基任务本课题的智能化温室控制系统的研制的主要原理则是采用二氧化碳浓度、光和湿度传感器来收集温室内信息,然后将感应器检测到的环境因素通过仿真

6、作为基本模块，输入到EM235中，并按照指令进行控制，控制风扇、热风机、冷风机、加热器、二氧化碳加热器、遮阳帘等硬件设备，控制温室内的环境。从现实出发，本设计设置了两种运行方式。一是自动化，通过传感器对周围环境参数进行测量，并将其传输到P1C,从而实现对各种工况的控制。例如，当温度超过限定值时，P1C控制风扇转动；在温度低于设置时，P1C会对有关设备进行加热（风扇反推，风扇启动，加热器启动）；在光强测定值超出设置范围时，P1C对有关装置进行遮光（拉上窗帘）进行控制；在光照强度小于测量范围时，可编程控制器对有关的背光装置进行控制（防日光幕开启，背光灯开启）；在C02浓度低于初始设置时，由P1C控

7、制的有关设备（开启C02加入设备）。二是人工操作，通过按下相应的开关或按下有关的按钮，即可实现对温室环境因素的自动控制。自动模式最大的优势就是它的智能化和快速，可以帮助使用者快速的解决问题。手工方式的优势在于能够更直观地影响到周围的环境，具有较强的主观能动性。不论在自动或人工方式下，均可按下紧急停止键，避免出现突发状况，避免造成不必要的麻烦。2.3 系统的设计任务该系统基于P1C温室应用技术。P1C温室应用技术集电路软件硬件于一体。该智能温室控制系统的的核心内容是以P1C为主。温度、光照强度、温室气体浓度等环境参数的变化，都会对温室的控制系统产生一定的影响。采用P1C控制系统对温室内的各种环境

8、因子进行控制,调节和控制，达到了智能控制的目的。2.4系统的控制方案为了实现该温室智能控制系统的设计理念，因此，必须建立精确、有效的温室控制体系。P1C在向执行器发出指令之前，对测量结果进行了进一步的处理。之后再将传感器信号与限定值比较，最后再通过软件程序执行相应的指令。如下图所示。图2-1控制系统总框图从图表中可以看到，在温室气体的控制系统中，执行机构、P1C、传感装置是整个温室气体系统的主要控制部分。最后，由EM235将传感器设备的最终数据发送给了P1Co将最终所采集的数据与所提供的设置值进行比对，并通过一个输出开关来控制该驱动器。如需详细资讯，请点击“开始”o在系统被激活后,温度、光照和

9、C02的检测结果揩由P1C进行核心处理。若输出模组，即控制讯号，控制外控制冷机的温度，则可使用散热风扇来降温。如果外部制冷机的温度太低，可以通过加热风机或者加热器来增加温室的温度。另外，调整光强的装置是遮光窗帘和发光装置；用来产生温室效应的装置就是二氧化碳增压器。3控制系统硬件设计P1C的控制系统包括软件和硬件两部分，这些部分构成了整个系统的核心。其中，主要包括主电路的设计、电气控制的设计、电路的选择、传感器的选择、P1C的类型的选择以及P1C的外部连接以及EM235的模拟器的设计。3.1电气控制系统主电路设计通风设备类似于主电路的屏蔽。一切都取决于发动机的停堆，而反向转弯和起动完成基本工作，

10、不同的通风装置和阳极屏电机的功率不同，发动机挡板有轨道开关、荧光开关，二氧化碳发生器，冷热风扇，加热器，它们都是相同的。图3-1显示了该控制系统的基本原理。图3/控制系统的主电路图如图4.1所示，热继电器在系统中达到过载保护目的。保险丝在系统中达到短路保护和过载保护目的。电动机是否能够顺利进行主要是受主触点KM1-KM9的控制。3.2控制系统各个部分控制电路的设计所有设备完成温室控制系统的有效执行。包括加热器等设备；1以热风机为例介绍该设计：(1)热风机的主电路熔断器和热源是热风系统运行时的安全功能。下面的图32为吹风机的主要电路示意图：图3-2热风机的主电路图图3-3热风机控制电路图KM1O

11、G-2.正反转设备在执行机构中，诸如节流阀、风扇、节流阀之类的设备都是不关的，也就是直接逆向的。其主要原因在于，它们在控制电路上的基本原则上是相同的。通过对窗帘的实例迸行了分析。(1)遮阳帘主电路图4-4为遮板的主要电路示意图。如图3至4所示，由KM3、KM4来控制电动机的正反方向。FU2型熔断器在整个系统中起到了很大的保护作用，而FR2的主要功能是防止电动机过载引起的电动机失效。遮阳帘电动机图3-4遮阳帘主电路图(2)遮阳帘的控制电路下面显示了遮光窗帘的控制线路。按住总开关，常开式接触器关闭，使其自动关闭；在人工操作的情况下，需要手动将变速开关和SB4注射器打开，并且将窗帘锁的开关调至换档模

12、式；如果使用SB4键打开窗帘，KM1O将在开启状态下，接线开关正常，马达工作；当光照强度达到SQ1时，接触器被切断，KM3被切断；KM4触点在SB4的功率开关打开时启动，通常关闭接触器，马达以反向的方式工作。当最终的数值达到最大时，SQ2的接触头一般为OFF,KM4为断开和短路，关闭SB3开关。启动SB3时，KM1O熄火，点火熄火，发动机停车.在自动模式下，当SB1返回自动位置时，阴影由P1C控制.当KM3被激活时，其常开点火开关关闭，发动机向前行驶且雨伞打开。当KM4处于如图所示状态时，其常开触点闭合，将马达反转，最后调整到关闭状态。SB2KM1OPSB3-1KM1OZ图3-5遮阳帘控制电路

13、图3.3硬件选择3.3.1 P1C的型号选择(1)控制系统所需要的I/O点数在此基础上,对智能温室的控制需求进行了研究,提出了一种新的控制方案,即：对各种输入、输出进行了详细的说明，然后对P1C的输入、输出进行了分析。(2)选择P1C的型号西门子公司主要从事S7-200系歹I和S7-1200系列P1C产品的研发。与S7-200相匹配的主要硬件包括：编程、操作面板、兼容PC等。另外，该系统还具有14个输入和10个输出的系统软件和界面。根据P1C的要求，为整个系统的升级预留了25%的待机点。CPU-224的I/O点同样为14个输入、10个输出，却无法保持I/O点，这就增加了后续的升级难度。这样，选

14、择具有24输入点和16输出的CPU226,下面是西门子S7-200的结构图。3.3.2 S7-200CNCPU端子和硬件介绍3.3.3 P1C的I/O地址分配表以下表31给出了根据温室控制系统需求的I/O地址分布表格表3-11/0地址分配表输入信号输出信号序号名称地址符号序号名称地址符号1自动/手动转换10.0SB11通风电机正转Q0.0KM12总启动10.1SB22通风电机反转QOJKM23总停止10.2SB33遮阳帘打开QO.2KM34窗帘开度10.3SQ14遮阳帘关闭QO.3KM45窗帘关度10.4SQ25热风机QO.4KM56遮阳帘打开10.5SB46冷风机QO.5KM67遮阳帘关闭10.6SB47加热器QO.6KM78通风电机正转10.7SB58补光灯QO.7KM89通风电机反转11.0SB59二氧化碳添加器Q1.0KM910热风机开/关11.1SB610启动指示灯Q11KM1O11冷风机开/关11.2SB712加热器开/关11.3SB813补光灯开/关11.4SB914二氧化碳添加器开/关11.5SB1O15温度传感器AIWO16光照度传感器AIW217二氧化碳传感器AIW43.3.4 EM235模拟输入模块设计(1) EM235模拟输入模块简介EM235模拟输入模块的工作原理是通过将传感