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基于PLC的温室控制系统的设计
摘 要
随着人们生活水平的提高，由温室大棚种植的反季节蔬菜成为人们越来越离不开的食物，所以温室大棚技术越来越重要，而温度控制是最为重要的一环。考虑到PLC具有灵活性、操作简单等优点，所以设计出了基于PLC的温度控制系统。
该论文介绍了温室控制系统的构成，包括信息采集部分、智能控制部分以及最后的执行部分。由于温度的变化因素很多，包括光照、湿度、通风等因素，所以本次设计的系统中包括了升降温系统、补光系统、遮阳系统、加湿系统、CO2系统、通风系统，来综合调整温度的变化保证温度的准确度。根据设计需要和经济综合因素的考虑选用了西门子S7-200型PLC的控制，这样既能够满足输入与输出控制，又有比较高的性价比。在设计中给出了控制系统的软硬件设计，并用STEP7软件进行对梯形图的输入、调试与仿真，能够完全符合设计需求。
关键词 传感器 PLC 模糊控制器 MCGS组态软件 电机
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Greenhouse Control System Based on PLC
ABSTRACT
With the improvement of people's living standard anti season vegetables become people are increasingly inseparable from the food, so the greenhouse technology is more and more important, and the temperature control has become the most important part, so the PLC control system of greenhouse based on. Temperature sensor and PLC are the core of the greenhouse control system, they have a direct impact on the working status of the system. Its working process is the when the temperature sensor to collect the signal is transmitted to the fuzzy controller, the fuzzy controller by the signal conversion and comparative analysis, then the signal transformation output signal to the MCGS configuration software is used to judge the and the signal is transmitted to the PLC, PLC receives the signal and control motor working temperature control. MCGS configuration software where the computer is also a platform for human-computer interaction.
Key words Temperature Sensor PLC Fuzzy Controller
MCGS Configuration Software Electric Machinery
目录
第1章 绪论 .......................................................................................................................... 1
1.1 课题背景 ................................................................................................................... 1 1.2 国内外研究现状 ...................................................................................................... 1 1.3 内容安排 ................................................................................................................... 2
第2章 系统总设计方案 .................................................................................................... 3
2.1 系统总体设计思路 ................................................................................................. 3 2.2 设计概要图 ............................................................................................................... 3
第3章 系统硬件方案设计 ................................................................................................ 6
3.1 信息采集电路的设计 ............................................................................................. 6 3.1.1 温/湿度传感器的选择 .................................................................................. 6 3.1.2 光照传感器的选择 ........................................................................................ 7 3.1.3 CO2传感器的选择 ......................................................................................... 7 3.2 主控制电路设计 ...................................................................................................... 8 3.2.1 PLC的选择 ..................................................................................................... 8 3.2.2 PLC内部接线图 ............................................................................................ 9 3.2.3 模糊控制器设计原理 .................................................................................. 10 3.3 系统执行部分设计 ................................................................................................ 11 3.3.1 正反转部分设计 ........................................................................................... 11 3.3.2 开关类设计 ................................................................................................... 12 3.4 系统主电路图 ........................................................................................................ 13
第4章 系统软件方案设计 .............................................................................................. 15
4.1 STEP7 Micro/Win软件简介 ................................................................................ 15 4.2 STEP7-Micro/WIN编程软件主要功能 ............................................................. 15 4.3 STEP7-Micro/WIN编程方法 .............................................................................. 16 4.4 PLC系统软件介绍 ............................................................................................... 16
第5章 系统调试 ............................................................................................................... 23
5.1 仿真软件简介 ........................................................................................................ 23 5.2 控制程序的仿真与调试 ...................................................................................... 23 5.2.1 仿真与调试准备工作 .................................................................................. 23 5.2.2 程序仿真与调试 .......................................................................................... 23
结论 ......................................................................................................................................... 25 致谢 ......................................................................................................................................... 26 参考文献 ................................................................................................................................ 27
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第1章 绪论
1.1 课题背景
时代在进步社会在发展人民的生活水平也在不断地提高，而反季节蔬菜已经成为人们餐桌上必不可少的食物，所以以大棚温室为主的农业种植面积不断增大，温室大棚主要就是为植物的生长创造合适的温度环境，但是如何创造合适的温度环境成为摆在人们面前一大难题。而现在最普遍控温方式是人们根据室内温度进行操作，例如用竹杆挑拨塑料膜来控制风口大小以及用滑轮绳索拉动塑料膜来控制风口大小。这种人工操作方式存在四个无法克服的难题；（1）温度利用率比较低，在天气较好时为防止高温对植物生长的影响，所以风口要相对放大点，这样就造成室内低温段跟高温段温差较大，这就会使温度流失，植物的生长缓慢；（2）当遇到雨雪大风天气，温室内的温度不能保证恒定不变，植被不能再适宜的温度下生长，就会容易发生病虫害，造成经济损失；（3）一次性的温度失控往往会有无法逆转的损失；例如在树花期出现一两次的高温情况，就会使的全年绝产；（4）劳动强度很大，时间上也很难快速调整温度。蔬菜看管温度的用时约占总时的50%，水果看管温度用时约占总时的85%。最近几年虽有用单机械收放风口的技术出现，但由于都解决不了实际得问题，得不到广泛应用。
本文设计智能温控系统的目的在于针对现有技术的不足，提供一种是替代人工控制温度操作，适用广范，结构简单，操作方便，温度资源利用率高，生产成本低，产品品质优良的温室大棚智能控温技术。温室环境控制需要调控很多的环境因素，以达到调节成熟周期，加快生长发育的目的，温室环境控制为农业的高产稳产提供了保障，可以一定程度上替代人工，减少生产的成本，同时还具有结构简单，操作方便等优点。
1.2 国内外研究现状
20世纪70年代国外就开始对温室温度控制技术进行研究，当时采用模拟仪表进行组合，现场采集信息并且进行记录、指示以及控制。20世纪80年代末期出现了分布式的控制系统。科技的发展带来的是生产力的解放，计算机技术的应用使温室控制