2022年基于plc控制的苗圃温室大棚系统设计.docx
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1、精品学习资源基于 PLC 苗圃大棚自动掌握系统设计欢迎下载精品学习资源基于 PLC 苗圃大棚自动掌握系统设计摘 要:本文是针对现代农业对智能温室地需求而自行设计地温室自动掌握系统.通过分析温室执行机构地相应动作对温室环境地影响,将PLC和传感器技术应用到温室掌握系统设 计,开发了基于 PLC掌握地苗圃大棚智能掌握系统.大棚地环境系统是一个非线性、时变、 滞后复杂大系统,难以建立系统地数学模型,采纳常规地掌握方法难以获得中意地静、动 态性能 .本次设计掌握系统硬件部分主要由PLC、各类传感器构成地,传感器是来检测大棚 内部地温度、湿度、二氧化碳地浓度、光照度等,PLC是掌握温室内双向天窗、侧窗,
2、遮阳网驱动,湿帘水泵,环流风机,降温排湿风扇,C02补气阀、补光灯等执行设备地.本系统地智能温室大棚投入运行后可以很好地实现了对温室大棚内地各个环境因子地掌握调节,为苗圃制造了良好地生长环境.本系统操作简洁、工作稳固牢靠,有用性强 ,适应当前农业现化地需要 ,适用范畴广 ,经济效益很好,有好很地进展前景.关键词: 大棚,温度掌握,PLC欢迎下载精品学习资源Nursery Greenhouses Based on PLC Automatic Control System DesignAbstract: This article is in view of the modern agricultu
3、re demand for intelligent greenhouse and greenhouse automatic control system design. Through the analysis of the corresponding action of greenhouse actuators on the greenhouse environment,the influenceofthe PLC and sensor technology is applied to the greenhouse control system design, the development
4、 of the nursery greenhouse intelligent control system based on PLC control. Greenhouse environment system is a nonlinear, time-varying,lagging oflarge complex system is difficultto establish a system of mathematical model, the conventional control method is difficult to obtain satisfactory static an
5、d dynamic performance. The design of control system hardware part mainly composed of PLC, all kinds of sensors, sensor is to detect the temperature inside the greenhouse, humidity,carbon dioxide concentration, light, etc., the PLC is to control the bidirectional skylight, side window in greenhouse,
6、sun-shade net drive, wet curtain pump, circulation fan, the platoon is wet cooling fan, our fleet air compensating valve, execute equipment such as the filllight.After the intelligent greenhouses into operation ofthis system can well realize the control of various environmental factors withinthe gre
7、enhouses adjustment, created a good growth environment for the nursery.This system operation is simple, stable and reliable work, strong practicability, adapt to the needsof the current agriculturalmodernization, applicabilityis wide and its economic benefit is very good, has good prospects for deve
8、lopmentKey words: greenhouse, temperature control, PLC欢迎下载精品学习资源目 录基于 PLC 苗圃大棚自动掌握系统设计11 概述11.1 国内外温室掌握技术地讨论现状11.2 讨论地意义22 本系统讨论方案22.1 掌握系统设计目标22.2 掌握方案33 系统硬件设计43.1 系统地硬件组成43.2 温湿度采集电路地设计53.3 光照度传感器63.4 C02 传感器73.5 执行机构系统设计83.5.1 湿帘降温系统地设计83.5.2 天窗、侧窗、风扇、遮阳网地开闭系统设计83.6 PLC 地配置93.6.1 输入信号端子地确定:93.6.
9、2 输出信号端子地确定:103.6.3 PLC 部分电路设计114 系统地软件设计134.1 大棚自动掌握系统PLC 软件部分地设计134.1.1 掌握系统软件设计要求134.1.2 系统工作原理134.2 PLC 地 I/O 分布图154.3 主程序梯形图165 终止语18参考文献19欢迎下载精品学习资源基于 PLC 苗圃大棚自动掌握系统设计1 概述1.1 国内外温室掌握技术地讨论现状现代温室中常见地能自动掌握地调控机构有: 顶部通风窗、侧面通风窗、外遮阳帘幕、内遮阳帘幕、轴流通风机、降温湿帘、人工补光灯、二氧化碳施肥 器、加热设备、喷雾系统及熏蒸设备 . 掌握器综合调剂各个机构,使系统在运
10、行中节省能源地同时保证室内气候满意植物生长需求 . 使用地掌握器可以有许多挑选,如单片机、工控机、 PLC、通用 PC机等. 掌握器之间可以通过局域网或现场总线进行信息交换 . 国内外讨论学者对掌握系统和掌握算法做了大量地讨论 .西方发达国家在现代温室测控技术上起步比较早 .1949 年,借助于工程技术地进展,美国建成了第一个植物人工气候室,开展了植物对自然环境地适应性和抗御才能地基础及应用讨论 .20 世纪 60 岁月,生产型地高级温室开头应用于农业生产,奥地利第一建成了番茄生产工厂,70 岁月后荷兰、日本、美国、英国、以色列等国家地温室园艺迅猛进展,温室设施广泛应用于园艺作物生产、 畜牧业
11、和水产养殖业 . 随着运算机技术地进步和智能掌握理论地进展,近百年来,温室大棚作为设施农业地重要组成部分,其自动掌握和治理技术不断得以 提高,在世界各地都得到了长足地进展. 特殊是二十世纪 70 岁月电子技术地迅猛进展和微型运算机地显现,更使温室大棚环境掌握技术产生了革命性地变化.80 岁月,随着微型运算机日新月异地进步和价格大幅度下降,以及对温室掌握要求地提高,以微机为核心地温室综合环境掌握系统,在欧美得到了长足地进展,并迈入了网络化,智能化阶段 .目前,国外现代化温室地内部设施己经进展到比较完备地程度,并形成了肯定地标准 . 温室内地各环境因子大多由运算机集中掌握,检测传感器也较为齐全,如
12、温室内外地温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、养分液浓度等,由传感器地检测基本上可以实现对各个执行机构地自动掌握,如无级调剂地天窗通风系统,湿帘与风扇配套地降温系统,由热水锅炉或热风机组成地加温系统, 可定时喷灌或滴灌地浇灌系统,二氧化碳施肥系统,以及适用于温室作业地农业机械等 . 运算机对这些系统地掌握己经不是简洁地、独立地、静态地直接数字掌握,而是基于环境模型上地监督掌握,以及基于专家系统上地人工智能控制,一些国家在实现自动化地基础上正在向着完全自动化、无人化地方向进展.我国温室产业起步比较晚.自 70 岁月末起,我国先后从日本、美国、荷兰和保加利亚等国引进了 40 套左右地现代化温室成套设
13、备.虽然这些温室技术领先、设备先进,但在我国地使用过程中仍存在较严峻问题,主要有以下几点:引进价格高,运行经济效益差;技术要求过高,要求经营者既要懂农业技术,熟识英文,仍要把握电脑操作和机械运营和爱护;运营模式没有与中国地实际结合起来,不适合于我国地气候特点.所以,讨论开发符合我国欢迎下载精品学习资源国情、产生明显经济效益并适用于大范畴推广应用地自动掌握温室系统己经迫在眉睫.基于以上地种种缘由,我国地农业工程技术人员在吸取发达国家高科技温室生产技术地基础上,进行了温室中温度、湿度、光照等单因子掌握技术地讨论,并逐步推出既相宜我国经济进展水平又能满意不同生态气候条件要求地温室掌握系统.1.2 讨
14、论地意义国家 “十五 ”重点科技攻关内容“工厂化农业关键技术讨论与示范”尽管以结题 .为了推广温室技术,国家农委强调地在每一个地区都要建立温室示范工程,但每一个地区地气候条件都不一样,其掌握模型和掌握算法都不行能一样,因此,智能温室环境掌握技术仍有许多问题需要解决 .该智能温室地先进掌握模式适合本地区情形地,综合考虑植物生长和产量、节能、环境掌握、经济效益等多方面因素,连续为本地区地种植业地进展地起到了模范作用.智能温室掌握系统将实现对农业生产地精确治理.通过掌握器实时监测温室内空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度值,使对作物生长环境监测与一般简洁温度、湿度计测量相比,更精确、更牢靠.人们能
15、够通过这些监测手段实时精确地明白情形,完成相关设备调 节,防止了监测误差和监测滞后带来地缺失.智能温室将自动化技术引入了农业生产,为农业科研活动供应了有利地科学手段.通过参数设置及自动数据记录,为农艺工作者完成相关农艺科学讨论,明白不同生产条件对作物地生长、品质影响及生产方法地改进,都供应了简便、精确地手段.因此,讨论该课题具有深远地理论意义和重大地现实意义.2 本系统讨论方案2.1 掌握系统设计目标温室地作用是用来转变植物地生长环境,防止外界四季变化和恶劣气候对作物生长地不利影响 ,为植物生长制造相宜地良好条件.温室一般以采光和掩盖材料作为主要结构材料,它可以在冬季或其他不相宜植物露地生长地
16、季节栽培植物,从而达到对农作物调剂产期、促进 生长发育、防治病虫害及提高产量地目地.温室环境指地是作物在地面上地生长空间,它是由光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等因素构成地.温室掌握主要是掌握温室内地温度、湿度、通风与光照 .节省了水源,温度调剂主要有遮阴帘风机地动作来解决.温室掌握系统是基于室内和室外地温度,湿度,光传感器,二氧化碳传感器,室外气象站收集或观看地室内和室外地温度,湿度,光照强度温室,CO2浓度地信息环境参数,掌握温室保温被,开窗通风,遮阳,通过温室环境掌握喷滴灌等驱动/执行器,气候和浇灌和施肥掌握以满意作物生长地需要,生态环境地作物生长和进展供应最适合地,很大地提高了苗圃地产量
17、和质量 .其示意图如下图 2 1所示:欢迎下载精品学习资源遮阳帘顶窗顶窗环流风机补光灯补光灯湿帘侧窗Co2传感器温湿度传感器侧窗C运算机掌握器锅炉热水片湿帘泵图 21温室掌握系统示意图2.2 掌握方案从掌握器类型来划分,主要有以下几种温室自动掌握系统:1.基于单片机地温室检测系统 .温度传感器显示湿度传感器光照传感器A| D转换单片机报警CO2传感器图 2-2 基于单片机检测原理图2. 基于 PLC地温室自动掌握系统 .欢迎下载精品学习资源温度传感器天窗电机湿度传感器A| D转换PLC光照传感器执行机构风机系统CO2罐CO2传感器补光设备图 2-3 基于 PLC地温室自动掌握系统原理图依据现在
18、建造地日光温室,提出了如下系统讨论方案:采纳上位机运算机和可编程掌握器组成分布式智能温室掌握系统地硬件部分,即两级监控系统 .上级掌握系统负责对智能温室进行监控和参数地设定.下级是以 PLC为核心地掌握单元,负责温室参数地信息采集,系统规律运算,并对调控设备进行掌握.PLC在工业掌握中应用多年,属于大批量生产地产品,其在生产、调试、应用、服务等方面都有一套完备地标准,所以产品质量稳固、牢靠性高.采纳PLC成本虽然比单片机高,但要考虑到稳固性、可爱护性等综合因素,采纳PLC比单片机具有较高地性价比.而且当上位机发生故障时,PLC掌握器可以自行实现数据采集、 显示和输出等掌握,不影响温室地自动运行
19、.要依据苗圃地最适生长环境来制定温室环境,将最重要地环境因素如温室内空气温度、湿度、光照、二氧化碳浓度作为基本监测和掌握工程, 这样防止了太复杂地掌握方案.依据温室本身地特点设置了如图2 - 1所示掌握系统地总体设计方案.3 系统硬件设计3.1 系统地硬件组成为了实现智能温室地环境监控,本设计建立了温室环境掌握参数地长时间在线运算机自动掌握系统 .实现了温室内温度、湿度、C02浓度、光照强度等参数地长期监测.并可依据智能温室温湿度地需求,对天窗、侧窗、降温湿风扇、风机、湿帘、内外遮阳网等设备自动掌握 .结构图如下图 3-1所示:欢迎下载精品学习资源上位机(运算机)下位机( PLC)输入接口A/
20、D模块输出接口限位开关手动开关模拟变送电路模拟传感器继电器模块执行机构欢迎下载精品学习资源侧 天水 湿窗 窗泵 布侧 天水 湿窗 窗泵 布CO温 湿2光度 度浓照度侧天水 湿窗窗泵 布欢迎下载精品学习资源温室大棚智能掌握结构图图 3-1 温室大棚智能掌握结构图3.2 温湿度采集电路地设计一、产品型号HG14 温湿度变送器利用半导体敏锐元件来测量空气中地温度、湿度,适用于室内环境测量,当敏锐元件被监测到环境温度、湿度,输出智能数字信号.该变送器装在最能代表被测环境状态地地方,防止安装在空气流淌不畅地死角处.二、产品特点:薄型设计,轻巧美观 .特殊风道设计,防止电路温升影响传感器真实测试.专利结构
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