基于PLC的大棚溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第1章緒論夠快速發(fā)展。但是到目前為止，有相當(dāng)一部分的大棚、溫室還要靠種植者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)完設(shè)置好的目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行比較，從而去控制各環(huán)境因子的調(diào)節(jié)過(guò)程，進(jìn)一步完成各種加率低、能源浪費(fèi)嚴(yán)重。但是隨著科技發(fā)展和社會(huì)的全面進(jìn)步，這些問(wèn)題也會(huì)被逐漸解第2章系統(tǒng)概述2.2系統(tǒng)技術(shù)介紹量轉(zhuǎn)換的技術(shù)稱(chēng)為傳感技術(shù)，其核心器件為傳感器。PLC(可編程序控制器)由CPU模塊、I/0模塊和編程器構(gòu)成PLC。PLC的特殊功能由特殊模塊完成。輸入模塊完成對(duì)信號(hào)的接收和輸入，輸出模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器等執(zhí)行裝置的PLC特點(diǎn)如下：編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高、硬件配套齊全，用戶(hù)使序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式，一次循環(huán)可以分為五個(gè)階段：內(nèi)部處理、通信服務(wù)、圖2-1PLC掃描過(guò)程出設(shè)備麗入部分用戶(hù)程序存儲(chǔ)器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器電磁閥圖2-2PLC工作原理圖2.2.3上位機(jī)2.3系統(tǒng)工作原理PLC系統(tǒng)加熱加濕設(shè)備遮陰簾風(fēng)機(jī)圖2-3系統(tǒng)工作原理圖信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器組成的信號(hào)處理電路轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)需要的電壓信號(hào)。溫度傳感器得分輸出的電流正比與溫度，而且響應(yīng)速度快、線(xiàn)性度好和高阻抗電流輸出，能夠適應(yīng)長(zhǎng)距離傳輸，可以把-5～55℃的溫度轉(zhuǎn)換為1～4V的電壓；濕度傳感器能將相對(duì)濕度轉(zhuǎn)過(guò)存儲(chǔ)器將這些數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)然后和設(shè)定值比較，經(jīng)過(guò)一定的控制算法后給出相應(yīng)該系統(tǒng)還可以通過(guò)通信接口將數(shù)據(jù)送至上位機(jī)PC機(jī)，完成數(shù)據(jù)管理、智能決策等更傳感器來(lái)測(cè)量大棚內(nèi)的溫度，然后與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較，如果測(cè)量值超出了設(shè)MM光強(qiáng)設(shè)定值>啟動(dòng)避陰簾B濕度設(shè)定值>Y結(jié)束圖2-4系統(tǒng)工作流程圖第3章硬件部分設(shè)計(jì)(1)外遮陽(yáng)系統(tǒng)遮陰簾將大部分的陽(yáng)光擋住，這樣就可以根據(jù)大棚內(nèi)作物生長(zhǎng)的要求選擇適當(dāng)?shù)恼陉?yáng)1.電機(jī)2.掉向輪3.壓簾線(xiàn)4.托簾線(xiàn)5.動(dòng)力線(xiàn)6.動(dòng)邊型材7.拉簾梁(2)環(huán)流風(fēng)機(jī)內(nèi)的空氣形成有序的流動(dòng)以保證棚內(nèi)空氣的均勻和穩(wěn)定，從而能夠起到通風(fēng)降溫的作用?？偤涂紤]棚內(nèi)循環(huán)通風(fēng)量、種植作物種類(lèi)，采用如圖所示的分布格局，使風(fēng)機(jī)排列成兩排，有序的排列在棚內(nèi)中間走道兩側(cè)的架子上，因?yàn)樵摬季滞L(fēng)率較高，適合種植圖3-2環(huán)流風(fēng)機(jī)布局圖(3)溫度加熱器加熱器是比較常用的電熱器件。它具有體積小、加熱功率高等特點(diǎn)，越來(lái)越備受人圖3-3溫度加熱器原理圖(4)微霧加濕機(jī)圖3-4微霧加濕機(jī)加濕通過(guò)高壓微霧加濕機(jī)來(lái)完成，自來(lái)水經(jīng)過(guò)精濾后加壓，經(jīng)過(guò)高壓水管送至噴降溫的效果，,該設(shè)備壓力大、硬度強(qiáng)，效率高、省電而且噪音小且噴霧均勻?？梢詽M(mǎn)3.2傳感器的選擇傳感器種類(lèi)繁多，側(cè)重功能不盡相同，而且受各種因數(shù)影響。所以傳感器的選用對(duì)測(cè)量的精確有重要影響。測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境，傳感器種類(lèi)繁多，被測(cè)對(duì)象不同，可供選擇的傳感器多樣，這就需要我們根據(jù)特定的環(huán)境，全面、細(xì)致分析，選擇最合適的傳靈敏度，為了更好地處理輸出信號(hào)我們一般會(huì)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大，但是隨著信號(hào)的增大外界無(wú)關(guān)量的影響作用也會(huì)隨著增大，從而影響測(cè)量結(jié)果。因此，這就要求所選頻率特性，在保證不失真的前提下將頻率控制在允許范圍內(nèi)，被測(cè)量頻率范圍的大小與傳感器的頻率特性成正比，隨著頻率響應(yīng)的增高而變寬，同時(shí)機(jī)械系統(tǒng)慣性與結(jié)構(gòu)特性成正比關(guān)系。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)自身的特點(diǎn)，如隨機(jī)性、瞬態(tài)性、穩(wěn)態(tài)性(1)溫度傳感器(2)濕度傳感器基片上覆蓋的一層感濕材料制成的膜是濕敏電阻的主要元件，元件的相應(yīng)的電阻(3)光照傳感器3.3系統(tǒng)硬件接線(xiàn)圖慨慨魯0系統(tǒng)硬件由溫度加熱器、環(huán)流風(fēng)機(jī)、遮陰簾系統(tǒng)和微霧加濕機(jī)構(gòu)成，遮陰簾電機(jī)有3.3.2系統(tǒng)其他部分電路設(shè)計(jì)(1)正反轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路U圖3-6正反轉(zhuǎn)控制電路圖(2)開(kāi)/關(guān)設(shè)備控制電路圖3-7開(kāi)關(guān)設(shè)備控制電路關(guān)量信號(hào)全部由輸入繼電器分配，輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)由接觸器控制的電機(jī)。模溫度傳感器將4路溫度信號(hào)，通過(guò)對(duì)采樣周期的控制，對(duì)輸入的溫度信號(hào)不斷采樣4次，有效信號(hào)為其平均值，再對(duì)其值進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，計(jì)算方式為(y=alX1+a2x2濕度傳感器濕度傳感器溫度傳感器溫度傳感器光強(qiáng)傳感器2計(jì)算機(jī)N+觸發(fā)開(kāi)關(guān)pompom1-poM1pH2N-C圖3-8PLC系統(tǒng)控制電路圖第4章軟件設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)不但需要合適的硬件，而且與硬件相配的軟件對(duì)系統(tǒng)也非常重要，軟件主要功能是完成對(duì)信息量的邏輯運(yùn)算然后對(duì)硬件發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令使其動(dòng)信號(hào)類(lèi)型名稱(chēng)電路中編號(hào)PLC中地址信號(hào)類(lèi)型名稱(chēng)電路中的編號(hào)PLC中地址啟動(dòng)按鈕字輸出信號(hào)環(huán)流風(fēng)機(jī)停止按鈕微霧加濕機(jī)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)遮陰簾開(kāi)環(huán)流風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)遮陰簾關(guān)遮陰簾開(kāi)天窗開(kāi)遮陰簾關(guān)天窗關(guān)總復(fù)位開(kāi)關(guān)報(bào)警鈴加熱器1加熱器2表4.2數(shù)據(jù)寄存器分布編號(hào)功能4路溫度輸入濕度輸入1濕度輸入2光強(qiáng)輸入溫度控制加權(quán)溫度PID參數(shù)溫度給定4.2系統(tǒng)程序圖4-1溫度PID調(diào)節(jié)程序4.2.2系統(tǒng)主程序圖4-2系統(tǒng)主程序經(jīng)過(guò)測(cè)試，本系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求，可以在硬件上實(shí)現(xiàn)溫度、濕度和光照傳感器檢測(cè)大棚內(nèi)外諸如溫度、濕度等環(huán)境因子，然后通過(guò)變送器將這些檢測(cè)到的模擬量轉(zhuǎn)化為電完成對(duì)硬件的相應(yīng)動(dòng)作：遮陽(yáng)系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)的輸出信號(hào)完成遮陽(yáng)降低大棚內(nèi)的光照量，環(huán)流風(fēng)機(jī)動(dòng)作使大棚內(nèi)的空氣形成有序的流動(dòng)以保證棚內(nèi)空氣的均勻和穩(wěn)定，從而能夠起到通風(fēng)降溫的作用，天窗電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚進(jìn)出空氣量的控制，微霧加濕機(jī)的A/D轉(zhuǎn)化將傳感器檢測(cè)到的大棚內(nèi)外的實(shí)時(shí)環(huán)境信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后與預(yù)先設(shè)定值比應(yīng)的硬件動(dòng)作，如果溫度在設(shè)定值，PLC就不會(huì)輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大棚溫度的自動(dòng)控大棚溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)是一種為作物提供最好環(huán)境、避免各種棚內(nèi)外環(huán)境變化對(duì)其(1)硬件上，溫度、濕度和光照傳感器檢測(cè)大棚內(nèi)外諸如溫度、濕度等環(huán)境因子，據(jù)系統(tǒng)的輸出信號(hào)完成遮陽(yáng)降低大棚內(nèi)的光照量，環(huán)流風(fēng)機(jī)動(dòng)作使大棚內(nèi)的空氣形成有序的流動(dòng)以保證棚內(nèi)空氣的均勻和穩(wěn)定，從而能夠起到通風(fēng)降溫的作用，天窗電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚進(jìn)出空氣量的控制，微霧加濕機(jī)的動(dòng)作在一定程度上增加了大棚內(nèi)的濕數(shù)字信號(hào)后與預(yù)