開(kāi)題報(bào)告-基于PLC的溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、一、選題背景及其意義科技的飛速發(fā)展，改變著各行各業(yè)的工作方式和傳統(tǒng)習(xí)慣，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備作為驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展的關(guān)鍵，越來(lái)越受到重視。溫室大棚是一種可以改變植物生長(zhǎng)環(huán)境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙睦硐雸?chǎng)所。溫室一般以采光和覆蓋材料作為主要結(jié)構(gòu)材料 ,它可以在冬季或其他不適宜植物露地生長(zhǎng)的季節(jié)栽培植物 ,從而達(dá)到對(duì)農(nóng)作物調(diào)節(jié)產(chǎn)期、促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、防治病蟲(chóng)害及提高產(chǎn)量的目的。溫室環(huán)境指的是作物在地面上的生長(zhǎng)空間 ,它是由光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度等因素構(gòu)成的。溫室控制主要是控制溫室內(nèi)的溫度、濕度、通風(fēng)與光照。中國(guó)的現(xiàn)代化溫室是在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)與自我開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)

2、的。目前，我國(guó)的絕大多數(shù)溫室設(shè)備都比較老舊，已經(jīng)很難跟上生產(chǎn)生活的需要。在這種情況下，開(kāi)發(fā)一種實(shí)時(shí)性高，精度高，運(yùn)行可靠、穩(wěn)定的綜合處理多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)就顯得非常有必要。如果實(shí)現(xiàn)溫室的溫度智能控制，對(duì)于提高溫室的無(wú)人監(jiān)管性和生產(chǎn)效率節(jié)約成本等方面有著重要意義，本課題目的是設(shè)計(jì)一種基于PLC的溫室控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫室的智能控制。 二、文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)）溫室是一種可以改變植物生長(zhǎng)環(huán)境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱?chǎng)所。它以采光覆蓋材料作為全部或部分結(jié)構(gòu)材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長(zhǎng)的季節(jié)栽培植物。溫室生產(chǎn)以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，防治病蟲(chóng)

3、害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。而溫室設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，該技術(shù)的最終目標(biāo)是提高控制與作業(yè)精度。從國(guó)內(nèi)外溫室控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，溫室環(huán)境控制技術(shù)大致經(jīng)歷:手動(dòng)控制、自動(dòng)控制、智能化控制三個(gè)階段，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的溫室絕大多數(shù)還處于手動(dòng)控制。農(nóng)業(yè)的發(fā)展伴隨而來(lái)的是，設(shè)施園藝工程因其涉及學(xué)科廣、科技含量高、與人民生活關(guān)系密切，己越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。這也為我國(guó)大型現(xiàn)代化溫室的發(fā)展提供了極好的機(jī)遇，并產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。我國(guó)的現(xiàn)代化溫室是在引進(jìn)與自我開(kāi)發(fā)并進(jìn)的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的。國(guó)外對(duì)溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80

4、年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開(kāi)發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)。現(xiàn)在世界各國(guó)的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展。目前，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)研制并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的現(xiàn)代化高科技溫室，并且形成了令人驚羨的植物土廠(chǎng)。而我國(guó)的溫室系統(tǒng)屬于半開(kāi)放系統(tǒng)，溫室內(nèi)環(huán)境控制水平比較低，仍靠人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)管理。而且，國(guó)內(nèi)的控制系統(tǒng)主要用于單因子控制，因而設(shè)施現(xiàn)代化水平低，對(duì)溫室環(huán)境的調(diào)控能力差，產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量難以得到保證。正是這些塑料大棚和日光溫室對(duì)于解決城鄉(xiāng)人民的蔬菜供應(yīng)發(fā)揮著重要作用。三、研究?jī)?nèi)容及方案如前文所述，溫室的作

5、用是用來(lái)改變植物的生長(zhǎng)環(huán)境，避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ψ魑锷L(zhǎng)的不利影響 ,為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的良好條件。溫室環(huán)境指的是作物在地面上的生長(zhǎng)空間 ,它是由光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度等因素構(gòu)成的。溫室環(huán)境系統(tǒng)是一個(gè)非線(xiàn)性、時(shí)變、滯后復(fù)雜大系統(tǒng),難以建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,采用常規(guī)的控制方法難以獲得滿(mǎn)意的靜、動(dòng)態(tài)性能。溫室控制主要是控制溫室內(nèi)的溫度、濕度、通風(fēng)與光照。本課題目的在于設(shè)計(jì)一款基于PLC的溫室控制系統(tǒng)：（1） PLC選型 PLC選型指標(biāo)包括：（I/O）點(diǎn)數(shù)，其估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展 余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還

6、需根據(jù)制造廠(chǎng)商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。 存儲(chǔ)器容量的估算，存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶(hù)應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶(hù)應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。 控制功能的選擇

7、，該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇搜索。 （2） 室內(nèi)參數(shù)檢測(cè)傳感器選型完成溫室內(nèi)部溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照度等室內(nèi)參數(shù)的檢測(cè)。而溫室內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)和控制包括保溫、加溫和降溫。溫度的調(diào)節(jié)和控制是通過(guò)溫度傳感器來(lái)檢測(cè)溫室內(nèi)的溫度參數(shù)，傳感器檢測(cè)的信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)送入到PLC，通過(guò)與PLC內(nèi)部設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較后轉(zhuǎn)化為電信號(hào)來(lái)控制遮陰簾，改變溫室內(nèi)的溫度，是溫室內(nèi)溫度保持在設(shè)定的范圍內(nèi)。（3） 室內(nèi)參數(shù)調(diào)節(jié)控制根據(jù)室內(nèi)參數(shù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)室內(nèi)參數(shù)進(jìn)行一定范圍內(nèi)的只能調(diào)節(jié)，比如：溫室內(nèi)雙向天窗、側(cè)窗、濕簾窗角度開(kāi)閉驅(qū)動(dòng),內(nèi)外遮陽(yáng)網(wǎng)驅(qū)動(dòng),濕簾水泵,環(huán)流風(fēng)

8、機(jī),節(jié)能降溫排濕風(fēng)扇,CO2補(bǔ)氣閥、補(bǔ)光燈等執(zhí)行設(shè)備的控制。四、進(jìn)度計(jì)劃2016.12.202017.3.9 查資料,開(kāi)題報(bào)告,中英文翻譯2017.3.9-4.30 計(jì)算、設(shè)計(jì)、繪圖、完成論文草稿2017.5.1-5.7 完成論文定稿2017.5.8-5.9 答辯前準(zhǔn)備 2017.5.10-5.11 準(zhǔn)備答辯五、參考文獻(xiàn)1 王港元電子技能基礎(chǔ)成都：四川大學(xué)出版社，2001 2 張端等實(shí)用電子電路手冊(cè)北京：高等教育出版社，19923 傅豐林模擬電子線(xiàn)路基礎(chǔ)天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，19934 潘新民，王燕芳微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)北京：高等教育出版社，20015 崔堅(jiān).西門(mén)子S7可編程控制器STEP7

9、編程指南 M機(jī)械工業(yè)出版社，2007.46 龔運(yùn)新.PLC技術(shù)及應(yīng)用基于西門(mén)子S7-200M清華大學(xué)出版社，2009.97 龔仲華.S7-200/300/400PLC應(yīng)用技術(shù)通用篇M電子工業(yè)出版社，2006.48 鄭鳳翼.圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語(yǔ)句表M.人民郵電出版社.2010-069 李超. 多功能低溫測(cè)定器的多路溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)D. 大連理工大學(xué) 200910 王立舒，楊廣林，徐向峰等日光溫室溫、濕度模糊控制系統(tǒng)研究J東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，36(5)：625-62711 汪永斌,呂昂等,溫室群全數(shù)字式溫度和濕度綜合控制系統(tǒng)J.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2002,33（5）：71-7412 洪

10、一前.基于的智能化溫室控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用J.農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2010，總190期:56-5713 周笛.基于PLC的智能溫室環(huán)境控制系統(tǒng)J.機(jī)械研究與應(yīng)用年，2008,21(4):107-10914 鄭萍,潘世永. 一種高性?xún)r(jià)比的PLC與上位機(jī)的通信實(shí)現(xiàn)J電子技術(shù)應(yīng)用, 2001,(04) .15 金鈺. 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在自動(dòng)化溫室控制中的應(yīng)用J工業(yè)控制計(jì)算機(jī), 2000,(01) . 16 盧秋紅,張國(guó)偉,顏國(guó)正. 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換在工業(yè)自動(dòng)控制組態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用J工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置, 2001,(06) .17 孫兵. 工業(yè)PC與PLC結(jié)合的在線(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)J制造業(yè)自動(dòng)化, 2000,(06) .18 柳青, 楊紅. PLC在產(chǎn)品自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用J. 湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2003,(01) 19 溫室環(huán)境調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì) The Automation of Greenhouse Environment Control 作