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高效率的组态和编程，基于世界标准的STEP 7 更高的可用性 ，基于强大的集成的诊断功能，高效的处理速度可极大的缩短设备的循环时间，节省空间，模块化设计 ，没有槽位规则。基于以上优点本设计采用S7-300系列的PLC。
本系统选用SIMATIC S7-300 系列PLC作为现场控制设备，因为该系列PLC具有较高的性价比，且具有强大的网络通信功能。同时配置了空气温度传感器﹑土壤湿度传感器用于检测温室内环境变量；装备了水泵﹑卷帘等设备，用于改变温室内各环境变量的数值；网络监控设备选用普通PC，现场装备了控制箱作为现场监控装置。
2.3．控制方案
植物的生长是在一定环境中进行的 ,在生长过程中受到环境中各种因素的影响 ,其中对植物生长影响最大的是温度、湿度和光照度。环境中昼夜的温度、湿度和光照度的变化大 ,对植物生长极为不利。现代温室有内外遮阳系统、加温系统、自然通风系统、湿帘风机降温系统、补光系统、补气系统、环流风机、灌溉系统、施肥系统、自动控制系统等常用的环境系统，能够对植物的生长进行合理的控制 ,而如何才能合理地控制这些配套设备的运作和协同则需要有一套完善的硬、软件温室系统进行控制。因此 ,本系统就是利用PLC作为控制器，采用传感器对温室温度、温度等环境因素进行巡回测量，并将结果送到PLC中，由PLC对结果进行处理，然后调控各设备对环境因子进行补偿。现场可采用现场控制箱控制，PC通过MPI网络实现远程监控。其硬件连接方式如下：
图2.1硬件连接方式示意图
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2.4.系统工作原理
系统由温度传感器，湿度传感器，PLC系统，加温设备，加湿设备，通风设备等几个部份组成。系统的工作过程如图所示：
温、湿度传感器 湿度控制装置（水泵、电磁阀） 图2.2 系统的工作过程
该温室控制系统是利用PLC模块将湿度传感器，温度传感器采集的有关参数转换成数字信号，并且把采集的参数与已设定的值进行比较，再经过PLC的比较后，给出相应的的控制信号对执行机构进行控制。在此系统中还可以通过串口的形式与PC机相连，从而实现实时数据的管理与存储，以后植物生长的研究带来宝贵资料。传感器把生物有关的环境因子（湿度，温度）参数转换成为电信号，其中温度传感器的输出电压对应一个温度，并且具有测量精度高，测量范围广，构造简单，价格低廉等特点，可以把-10℃～100℃的温度转换成0～5V的电压，在湿度传感器测量中可以将相对湿度0%～100%的相对湿度转换成0～5V的电压信号。温室控制执行机构包括卷帘﹑水泵、电磁阀等。系统开始工作时，PLC通过温度传感器，湿度传感器来检测温室内的温度，湿度与设计值相比较，如果温度，湿度超出设定值上下限值，PLC就会输出指令，控制动作相应的执行设备。相反，如果测量值在设定值范围内则发出指令停止相应的设备。
温度控制装置（卷帘） PLC系统 温湿度设定值
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第三章 硬件系统的研究与设计
3.1 PLC的选型
系统选用西门子公司的S7-300 PLC实现集中监控。根据系统控制要求并考虑留有一定的裕量，PLC由电源模块PS307﹑CPU模块CPU313c-2DP﹑I/O模块（1块模拟量输入SM 331)组成，具体硬件配置如下：
1.电源模块PS307：输入电压为220V AC，输出电压为24V DC，输出电流为5A，向其他PLC模块供电。
PLC内部的电源可分为：内部——开关稳压电源，供内部电路使用；大多数机型还可
以向外提供DC24V稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电。
外部——可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池），使
外部电源故障时内部重要数据不致丢失。
西门子PLC有多种24-VDC 电源模块可用于S7-300 PLC 和传感器/执行器。 本次设计中考虑到带负载能力等电源选择5 A 电源模块6ES7 307-1EA00-0AA0即可，其属性如下：
输出电流为5 A
输出电压为24 VDC；短路和断路保护
与单相交流电源连接（额定输入电压120/230 VAC，50/60 Hz） 安全隔离符合EN 60 950 可用作负载电源 2.CPU模块
CPU——是PLC的核心部分。与通用微机CPU一样，CPU在PC系统中的作用类似于人体的神经中枢。其功能：
（1）用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存器；
（2）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；
（3）诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误； （4）在PC进入运行状态后：
a） 执行用户程序——产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐
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条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路）
b） 进行数据处理——分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务
c） 更新输出状态——输出实施控制（根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等）
本次设计大棚温湿度控制系统中输入输出IO点数由紧凑型PLC支持足以，并且由方案论证中可知PLC选择的是西门子公司的S7-300系列，考虑到价格、存储、通信方式等，CPU型号选择为313C-2DP型，带集成数字量输入/输出和一个MPI接口和一个DP接口的紧凑型CPU，带有与过程相关的功能，可以完成具有特殊功能的任务和连接单独的I/O设备，32kBRAM，24VDC电源，内置16DI/16DO。
3.I/O模块
PLC系统的输入信号包括各个大棚的温度及湿度信号﹑电机启动停止信号﹑自动手动转换开关信号﹑现场远程转换开关信号。温湿度模拟量信号用模拟量输入模块SM 331来扩展。由输入点数以及考虑到10%-20%的冗余，扩展模块选择为模拟量输入模块 SM 331; AI 8 x 16 位；(6ES7 331-7NF10-0AB0)，其属性为：
? 4 个通道组中的8 点输入
? 测量值精度 = 15 位 + 符号（独立于积分时间） ? 每个通道组的可选测量方法： – 电压 – 电流
? 用户定义的测量范围设置和每个通道组的过滤/刷新率 ? 可编程诊断 ? 可编程诊断中断
? 带限制值监视功能的2 个通道 ? 超限时的可编程中断 ? 与背板总线接口电气隔离 ? 通道间的允许CMV：最大50 VDC
3.1.1 I/O地址分配
由系统设计需要输入信号有启动、停止、温度传感器、空气湿度传感器、土壤湿度传感器等；输出信号被控对象有卷帘电机、水泵电机、电磁阀、报警装置等，其I/O
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地址分配表如下：
表3-1 I/O分配表 输入信号 类型 数字量输入信号 转换开关 转换开关 按钮 按钮 按钮 行程开关 行程开关 模拟量输入信号 传感器 传感器 传感器 传感器 传感器 传感器 SA1 SA1 SB1 SB2 SB3 SQ1 SQ2 L1 L2 L4 L5 L6 L7 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 PIW256 PIW257 PIW259 PIW260 PIW261 PIW262 输出信号 类型 数字量输出信号 继电器 继电器 继电器 继电器 指示灯 指示灯 指示灯 指示灯
K1 K2 K3 K4 HL1 HL2 HL3 HL4 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 10
名称 符号 端子分配 备注 就地远程转换开关就地 就地远程转换开关远程 总启动按钮 总停止按钮 急停按钮 卷帘上限位开关 卷帘下限位开关 温度传感器1 土壤湿度传感器1 空气湿度传感器1 温度传感器2 土壤湿度传感器2 空气湿度传感器2 名称 符号 端子分配 备注 卷帘电机正转 卷帘电机反转 水泵电机启动 电磁阀启动 卷帘正转指示灯 卷帘反转指示灯 水泵启动指示灯 电磁阀启动指示灯