1、清華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）題目系（院）專業(yè)班級學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師職稱基于PLC的大棚溫度自動控制系統(tǒng)設(shè)計自動化系電氣工程與自動化2009級3班雷大鋒2009022321王曉峰副教授二0一三年六月二十日獨創(chuàng)聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名:年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、

2、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名:年月日基于PLC的大棚溫度自動控制系統(tǒng)設(shè)計摘要大棚溫度自動控制系統(tǒng)是一種為作物提供最好環(huán)境、避免各種棚內(nèi)外環(huán)境變化對其影響的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用FX2N系列PLC作為下位機(jī)，PC機(jī)作為上位機(jī)，采用三菱D-720通用變頻器，采用溫度、濕度、光照傳感器采集現(xiàn)場信號，這些模擬量經(jīng)P

3、LC轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，把轉(zhuǎn)化來的數(shù)據(jù)與設(shè)定值比較，PLC經(jīng)處理后給出相應(yīng)的控制信號使環(huán)流風(fēng)機(jī)、遮陰簾、微霧加濕機(jī)等設(shè)備動作，大棚溫度就能實現(xiàn)自動控制。這種技術(shù)不但實現(xiàn)了生產(chǎn)自動化，而且非常適合規(guī)模化生產(chǎn)，勞動生產(chǎn)率也得到了相應(yīng)的提高，通過種植者對設(shè)定值的改變，可以實現(xiàn)對大棚內(nèi)溫度的自動調(diào)節(jié)。關(guān)鍵詞：大棚，溫度控制，PLCTheAutomaticGreenhouseTemperatureControlSystemasedonPLCAbstractThesystemisawaytoprovidingthebestconditionstoplantsandpromotingthemgrowthvery

4、well,avoidingthebadweatherandeffectofseasonsoutsidetheshed.ThissystemusesFX2NseriesPLCasthenextmachineandPCasuppermachine,usingtheMitsubishiD-720generalfrequencyManager.Thesensoroftemperature,humidityandlightcollectingscenesignal,thesesimulationvolumesareturnedintodigitalsignalbyPLC,thencomparedwith

5、thesettingvalue.Atlast,thePLCdisposesofthem,thencontortswithwindmachine,coveringYincurtain.Accordingtotheactualmeasuredvalueofeachsensorandthevaluedeterminedinadvanceaboutgreenhouseenvironmentalfactors.Thissystemcansuitablefortheautomationandmassproduction,thelaboringproductivityhasbeenincreasingbya

6、widemarginthroughchangingthetargetvalueofgreenhouseenvironment,andwecancontrolthegreenhousetemperatureautomatically.Keywords:greenhouse,temperaturecontrol,PLC目錄第一章緒論11.1 大棚溫度控制系統(tǒng)發(fā)展背景及現(xiàn)狀11.2 大棚溫度控制系統(tǒng)研究目的及意義2第二章系統(tǒng)概述32.1 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)32.2 系統(tǒng)技術(shù)介紹32.2.1 傳感技術(shù)32.2.2 PLC42.2.3 上位機(jī)52.3 系統(tǒng)工作原理52.4 小結(jié)7第三章硬件部分設(shè)計83.1 環(huán)

7、境調(diào)控系統(tǒng)83.2 傳感器的選擇103.3 系統(tǒng)硬件接線圖123.3.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計123.3.2 系統(tǒng)其他部分電路設(shè)計143.3.3 PLC部分電路設(shè)計153.4 小結(jié)16第四章軟件設(shè)計174.1 PLC的I/O分布圖174.2 系統(tǒng)程序184.2.1 系統(tǒng)溫度PID調(diào)節(jié)程序184.2.2 系統(tǒng)主程序184.3 小結(jié)19第五章結(jié)論20參考文獻(xiàn)21謝辭22第一章緒論1.1大棚溫度控制系統(tǒng)發(fā)展背景及現(xiàn)狀如今塑料大棚、日光溫室逐漸成為我國設(shè)施結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)類型。其能夠充分利用陽光、節(jié)約燃煤、減輕環(huán)境污染等特點。1997年我國的日光溫室面積快速增加至16.7萬公頃。農(nóng)業(yè)聯(lián)合部推廣的新一代節(jié)能型的

8、日光溫室，可以節(jié)約大量的煤資源，每年沒畝能節(jié)約燃煤約20噸1。越來越先進(jìn)的現(xiàn)代化溫室大棚采用的覆蓋材料也越來越先進(jìn)，比如PC板。從1995年開始我國大型溫室大棚面積迅速增加，截至目前已有約200頃，一些發(fā)達(dá)國家也發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)代化溫室大棚土地利用率高、便于機(jī)械化操作等優(yōu)點也大力發(fā)展面積也不斷增加。設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展為大棚實現(xiàn)大型現(xiàn)代化、溫室的發(fā)展進(jìn)程提供很好的機(jī)會，使其能夠快速發(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)驗來完成，缺乏根本的科學(xué)性。這種管理方式缺乏量化的指標(biāo)，精確度很差，僅僅能夠被動的調(diào)節(jié)溫度等，而不能主動的是大棚內(nèi)的環(huán)境因子自動的改變，這就不能發(fā)揮大棚的高產(chǎn)特性。由此

9、可知，大棚溫度的自動控制對設(shè)施農(nóng)業(yè)甚至我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程都有很大的影響。根據(jù)國內(nèi)外大棚控制技術(shù)的發(fā)展形勢，其發(fā)展階段可以分為三個：(1)手動控制：這是大棚環(huán)境控制發(fā)展的初級階段，其技術(shù)相當(dāng)落后。傳感器也是長期從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的種植者，具也是該系統(tǒng)的執(zhí)行者。他們作為該控制技術(shù)的核心，在對大棚內(nèi)外各環(huán)境因子和作物情況的基礎(chǔ)上結(jié)合自己豐富的經(jīng)驗，手動改變大棚內(nèi)的環(huán)境。但其生產(chǎn)效率低，不適合農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程，且要求種植者有較高的生產(chǎn)素質(zhì)。(2)自動控制：這是大棚控制技術(shù)發(fā)展的另一階段，它需要種植者根據(jù)棚內(nèi)作物的生長狀況提前設(shè)置好作物所需的目標(biāo)參數(shù)，然后控制系統(tǒng)把傳感器的實際輸出值與預(yù)先設(shè)置好的目標(biāo)參數(shù)進(jìn)

10、行比較，從而去控制各環(huán)境因子的調(diào)節(jié)過程，進(jìn)一步完成各種加熱、降溫等。該控制技術(shù)使生產(chǎn)自動化，利于大規(guī)模生產(chǎn)，大大提高的生產(chǎn)效率。改變預(yù)先設(shè)置的目標(biāo)值可以使棚內(nèi)的環(huán)境因子得到自動的調(diào)節(jié)，但該控制不能適應(yīng)作物生長狀況的突變，難以介入作物生長的內(nèi)在規(guī)律。但是目前我國有相當(dāng)一部分的自主開發(fā)的現(xiàn)代化溫室以及引進(jìn)的國外設(shè)備都運用該控制20(3)智能化控制：這是大棚控制發(fā)展到目前為止為最高階段，該技術(shù)建立在自動控制和生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上，是總結(jié)和運用各種農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識、技術(shù)和實驗數(shù)據(jù)建成的專家系統(tǒng)，通過建立最適宜作物生長的數(shù)學(xué)模型，開發(fā)出一種適合個各種作物生長的專家控制技術(shù)。該技術(shù)是在手動、自動、自動化控制發(fā)展之

11、后發(fā)展起來的，也會越來越先進(jìn)，越來越完備。截至到目前，我國對于該系統(tǒng)的研究技術(shù)還是比較落后，以基本的PID控制為主。它僅僅能夠滿足常見的溫度系統(tǒng)，在一些復(fù)雜、時變情況下難以使用，基本都由有經(jīng)驗的工人現(xiàn)場來調(diào)試。目前，我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)土地利用率低、盲目引進(jìn)溫室、管理技術(shù)水平低、勞動生產(chǎn)率低、能源浪費嚴(yán)重3o但是隨著科技發(fā)展和社會的全面進(jìn)步，這些問題也會被逐漸解決，逐步向?qū)I(yè)化發(fā)展，朝著自動化農(nóng)業(yè)型發(fā)展，從而為社會大眾提供更加豐富可口、安全、優(yōu)質(zhì)的綠色健康食品。1.2大棚溫度控制系統(tǒng)研究目的及意義雖然目前我國絕大部分的大棚都安裝了加熱、降溫和通風(fēng)設(shè)備，但是大多是通過人工使其動作，一旦大棚面積很大種植

12、者的勞動強(qiáng)度就會很大，更不用說實現(xiàn)對溫度的精確控制了。該系統(tǒng)結(jié)合目前國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，充分發(fā)揮PLC的控制優(yōu)點在結(jié)合種植者種植經(jīng)驗的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對溫度的精確自動調(diào)節(jié)，該溫度自控控制系統(tǒng)實現(xiàn)了大棚作物生產(chǎn)的自動化，為推動規(guī)模化生產(chǎn)和勞動生產(chǎn)率的提高都起到了很好的促進(jìn)作用。改變設(shè)定目標(biāo)值就能自動地進(jìn)行大棚內(nèi)環(huán)境因子的調(diào)節(jié)。對于推進(jìn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化起到很大作用。第二章系統(tǒng)概述該系統(tǒng)下位控制由FX2N系列PLC完成，上位機(jī)為PC機(jī)，變頻器采用三菱D-720通用變頻器，由溫度、光電、濕度等傳感器采集現(xiàn)場信號，PLC將傳感器采集到的有關(guān)的環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后把這些數(shù)值與給定值比較，經(jīng)過控制計算給出相應(yīng)

13、的控制信號使環(huán)流風(fēng)機(jī)、遮陰簾、微霧加濕機(jī)等設(shè)備動作，實現(xiàn)大棚溫度的自動控制。軟件部分主要是實現(xiàn)對各傳感器所測環(huán)境因子值的處理，其中包括一些算術(shù)邏輯運算，然后通過與設(shè)定值的對比，發(fā)出相應(yīng)的信號完成對各種硬件設(shè)備的控制，軟件部分可以稱作系統(tǒng)的“大腦”，而硬件部分則可以稱作系統(tǒng)的“神經(jīng)”和“肢體”。2.1 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)大棚的作用是為作物提供最佳的生長環(huán)境，避免一年四季氣候變化和惡劣天氣一般大棚以采光和覆蓋材料作為主要的結(jié)構(gòu)材料，它能夠確保作物在冬季或其他惡劣環(huán)境下健康的生長，從而起到提高產(chǎn)量的作用。大棚溫度控制通過接受光照、溫度、濕度傳感器傳來的信號，經(jīng)過PC機(jī)和PLC的控制和決策調(diào)節(jié)各種環(huán)境因子從

14、而為其提供良好的生活環(huán)境。目前國內(nèi)的大部分的大棚都是通過這種自動控制，這種控制方式對作物生長情況的改變難以作出及時的反應(yīng)，不能緊密跟蹤作物生長的內(nèi)在規(guī)律。該系統(tǒng)在原有溫度自動控制和生產(chǎn)者生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過一定的對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識、技術(shù)和各種實驗數(shù)據(jù)的收集，更精確及時的使外部設(shè)備動作完成相應(yīng)的加熱降溫和通風(fēng)，及時為作物提供更適宜的生長環(huán)境，達(dá)到高產(chǎn)高效的目的。2.2 系統(tǒng)技術(shù)介紹2.2.1 傳感技術(shù)電量一般是指物理學(xué)中的電學(xué)量，如電流、電阻、電容、電感等；非電量則是指除電量之外的一些參數(shù)，如壓力、流量、質(zhì)量、溫度等40能實現(xiàn)非電量到于此相對應(yīng)的電量轉(zhuǎn)換的技術(shù)稱為傳感技術(shù)，其核心器件為傳感器。2.

15、2.2 PLCPLC（可編程序控制器）由CPU模塊、I/O模塊和編程器構(gòu)成PLC。PLC的特殊功能由特殊模塊完成。輸入模塊完成對信號的接收和輸入，輸出模塊實現(xiàn)對繼電器等執(zhí)行裝置的控制。PLC特點如下：編程方法簡單易學(xué)、功能強(qiáng)、性能價格比高、硬件配套齊全，用戶使用方便，適用性強(qiáng)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少，維修工作量小，維修方便，體積小，能耗低5oPLC的工作原理：PLC有兩種基本的工作模式，即運行模式與停止模式。PLC采用順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式，一次循環(huán)可以分為五個階段：內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行和輸出處理。掃描過程如下圖：圖2-1PLC掃描過程

16、堀程鬻按氈開關(guān)繼電器觸苴行程開關(guān)輸入部分楠出部分電源部分圖2-2PLC工作原理圖PLC一旦工作首先開始掃描，對輸入信號進(jìn)行集中采集，對輸出信號進(jìn)行集中刷新。每當(dāng)刷新輸入時，輸入端口就關(guān)閉，在執(zhí)行程序時，即使有新狀態(tài)到達(dá)輸入端，也不能被讀入。下一掃描周期時才被讀入。2.2.3 上位機(jī)計算機(jī)集散控制系統(tǒng)中有上位機(jī)的概念。在該控制系統(tǒng)中，計算機(jī)的級別是不一樣的，下位機(jī)是與現(xiàn)場設(shè)備直接發(fā)生關(guān)系的計算機(jī)，控制下位機(jī)或給下位機(jī)提出新任務(wù)的稱為“上位機(jī)”。集散控制系統(tǒng)越復(fù)雜，計算機(jī)的級別就越多，這樣的話可能還會有級別更高的計算機(jī)對上位機(jī)進(jìn)行控制或者下達(dá)命令。2.3 系統(tǒng)工作原理該系統(tǒng)由PLC,溫度、光照、濕

17、度傳感器，還有一些環(huán)流風(fēng)機(jī)、遮陰簾、微霧加濕機(jī)等設(shè)備組成。該系統(tǒng)工作原理如下圖：圖2-3系統(tǒng)工作原理圖該系統(tǒng)首先通過各傳感器檢測大棚內(nèi)外的環(huán)境信號，然后將這些模擬量轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)過運算放大器組成的信號處理電路轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)需要的電壓信號。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、線性度好和高阻抗電流輸出，能夠適應(yīng)長距離傳輸，可以把-555C的溫度轉(zhuǎn)換為14V的電壓；濕度傳感器能將相對濕度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流輸出信號。然后PLC將傳感器采集來的信號通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過存儲器將這些數(shù)據(jù)暫時存儲起來然后和設(shè)定值比較，經(jīng)過一定的控制算法后給出相應(yīng)的控制信號對執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括風(fēng)機(jī)、遮陰簾和加

18、溫?zé)嵩O(shè)備動作。該系統(tǒng)還可以通過通信接口將數(shù)據(jù)送至上位機(jī)PC機(jī)，完成數(shù)據(jù)管理、智能決策等更為強(qiáng)大的功能，且可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示、編輯、儲存和打印6o系統(tǒng)正常工作時，PLC通過傳感器來測量大棚內(nèi)的溫度，然后與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較，如果測量值超出了設(shè)定范圍的上下限值，PLC就會輸出指令，從而使相應(yīng)的硬件設(shè)備動作；如果測量值在范圍值之內(nèi)，PLC就會響應(yīng)，使相應(yīng)設(shè)備停止運轉(zhuǎn)。系統(tǒng)的工作流程見圖：圖2-4系統(tǒng)工作流程圖2.4 小結(jié)本章一開始介紹了大棚溫度控制系統(tǒng)應(yīng)該完成的任務(wù)，然后對系統(tǒng)所涉及的技術(shù)作了簡單介紹，最后對PLC和系統(tǒng)的工作原理做了深入剖析。這項前續(xù)工作為后續(xù)章節(jié)系統(tǒng)硬件和軟件上的設(shè)計奠定了

19、基礎(chǔ)。第三章硬件部分設(shè)計系統(tǒng)硬件的選擇對于系統(tǒng)的整個設(shè)計也是至關(guān)重要的，因為可供選擇的設(shè)備的型號太多，選擇的余地就會很大，所以選擇硬件時應(yīng)該慎重考慮溫室控制的實際情況以及需要完成的控制功能、控制方式、資金情況等。外遮陽系統(tǒng)、環(huán)流風(fēng)機(jī)、溫度加熱器、微霧加濕機(jī)都是本系統(tǒng)必不可少的，當(dāng)然傳感器的選擇對系統(tǒng)也至關(guān)重要。系統(tǒng)主電路圖更加直觀的介紹了系統(tǒng)所需的各種硬件及其連接方式。3.1 環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)(1)外遮陽系統(tǒng)全國很多地方夏季都很炎熱，光照太強(qiáng)，所以應(yīng)該在大棚上部安裝遮陽系統(tǒng)，利用遮陰簾將大部分的陽光擋住，這樣就可以根據(jù)大棚內(nèi)作物生長的要求選擇適當(dāng)?shù)恼陉柭省?.電機(jī)2,掉向輪3.壓簾線4.托簾線5.

20、動力線6.動邊型材7.拉簾梁圖3-1鋼索遮陰簾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如上圖所示的鋼索遮陰簾系統(tǒng)。具減速電機(jī)安裝在大棚的中心位置，電機(jī)輸出軸中心線距遮陰簾下表面相距約200mm,驅(qū)動線之間的距離小于3000mm,把換向輪安裝在大棚的兩端。(2)環(huán)流風(fēng)機(jī)常用的環(huán)流通風(fēng)是在大棚內(nèi)有序的安裝一定數(shù)量的環(huán)流風(fēng)機(jī)，通過環(huán)流風(fēng)機(jī)使大棚內(nèi)的空氣形成有序的流動以保證棚內(nèi)空氣的均勻和穩(wěn)定，從而能夠起到通風(fēng)降溫的作用。總和考慮棚內(nèi)循環(huán)通風(fēng)量、種植作物種類，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，因為該布局通風(fēng)率(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，越

21、來越備受人們的親睞。原理圖如下：圖3-3溫度加熱器原理圖將電壓連接到三相可控硅的輸入端，輸出電壓的大小發(fā)生改變可控硅的觸發(fā)角也會發(fā)生相應(yīng)的改變，使加熱器的電壓值發(fā)生改變，實現(xiàn)了對大棚溫度的閉環(huán)控制(4)微霧加濕機(jī)微霧加濕機(jī)圖3-4微霧加濕機(jī)加濕通過高壓微霧加濕機(jī)來完成，自來水經(jīng)過精濾后加壓，經(jīng)過高壓水管送至噴嘴，細(xì)微的轡頭經(jīng)過霧化形成以310微米的微霧噴射到大棚每個角落，使大棚起到加濕降溫的效果，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。可以滿足整個大棚空間的需要，起到高效加濕降溫的效果3.2 傳感器的選擇傳感器種類繁多，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測

22、量的精確有重要影響。測量對象與測量環(huán)境，傳感器種類繁多，被測對象不同，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，選擇最合適的傳感器。傳感器選擇的基本原則靈敏度，為了更好地處理輸出信號我們一般會對輸出信號進(jìn)行放大，但是隨著信號的增大外界無關(guān)量的影響作用也會隨著增大，從而影響測量結(jié)果。因此，這就要求所選擇的傳感器應(yīng)具有較高的抗干擾能力。同時也要盡可能的減小外界噪音的進(jìn)入。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，同時機(jī)械系統(tǒng)慣性與結(jié)構(gòu)特性成正比關(guān)系。在動態(tài)測量中，應(yīng)根據(jù)信號自身的特點，如隨機(jī)

23、性、瞬態(tài)性、穩(wěn)態(tài)性等改變響應(yīng)特性，避免過大誤差的產(chǎn)生。穩(wěn)定性，傳感器穩(wěn)定性除受到自身結(jié)構(gòu)影響之外還受到所在的環(huán)境影響。精度,精度是傳感器重要的性能指標(biāo)，它是整個控制系統(tǒng)測量精度的一個保障。下面介紹幾個比較常用的傳感器：(1)溫度傳感器17世紀(jì)，人類開始有了溫度這一概念。當(dāng)材質(zhì)不同的兩種導(dǎo)體在某點連接時，且加熱連接點，不加熱的地方就會有電位差出現(xiàn)。不加熱的測量點溫度決定相應(yīng)電位差的數(shù)值，而且還決定于導(dǎo)體的材質(zhì)。在對不加熱部位環(huán)境的溫度值測量時加上這個電位差精確測量值就能準(zhǔn)確推算出加熱點溫度。此傳感器被稱為熱電偶。溫度不同要求的熱電偶的材質(zhì)也不同，它們對應(yīng)的敏感程度也不同。當(dāng)然熱電偶傳感器也有自己

24、的優(yōu)缺點：靈敏度比較低，也容易受到前置放大器溫漂的影響，此特點決定它不適合測量很小的溫度變化。因為材料的粗細(xì)并不決定熱電偶傳感器的敏感度，所以很細(xì)的材料也能做成溫度傳感器。同時延展性非常好，相應(yīng)速度極快對于變化速度很快的過程也能測的出。溫度傳感器的種類也很多，主要的類型有：熱電偶、熱電阻、電阻溫度檢測器和IC溫度傳感器7。如今，在國防工程、空間技術(shù)、冶金、電子和食品行業(yè)低溫技術(shù)應(yīng)用越來越多，對于120K以下溫度的低溫溫度計得到了很快的發(fā)展，如一些溫度計，氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉?。綜上該系統(tǒng)采用熱敏電阻測溫。(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

25、的主要元件，元件的相應(yīng)的電阻率、電阻值在感濕膜上有空氣中的水蒸氣吸附時發(fā)生變化，就是根據(jù)這一特性用來測量濕度的。濕敏電容是另外一種較常用的濕度傳感器，主要部分為高分子薄膜電容，其精度要小于濕敏電阻綜上該控制系統(tǒng)采用濕敏電阻測濕度。(3)光照傳感器光合有效輻射傳感器當(dāng)光合有效輻射傳感器接收到400700nm波長的太陽光時，傳感器就能給PLC發(fā)出相應(yīng)的信號，從而使PLC控制遮陰簾電機(jī)完成遮陰等動作。3.3 系統(tǒng)硬件接線圖3.3.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計圖3-5系統(tǒng)硬件接線圖系統(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)有正反控制功能，該系統(tǒng)通入380V工作電壓。3.3.2 系統(tǒng)其

26、他部分電路設(shè)計(1)正反轉(zhuǎn)電機(jī)控制電路圖中SB3為停止按鈕，SB1、SB2分別為正反轉(zhuǎn)控制按鈕，常閉觸頭KM3、KM4為互鎖觸頭，以避免SB1、SB2同時閉合時可能造成的短路事故，常開觸頭分別完成各自的自鎖功能，確保電機(jī)在正傳或者反轉(zhuǎn)時能保持一段時間，也就是所謂的自保持。VKM3圖3-6正反轉(zhuǎn)控制電路圖(2)開/關(guān)設(shè)備控制電路圖3-7開關(guān)設(shè)備控制電路圖中SB1為停止按鈕，負(fù)責(zé)切斷設(shè)備電源，SB2為啟動按鈕，使設(shè)備投入電路開始運行，常開觸頭為自鎖觸頭完成設(shè)備的自保持。3.3.3 PLC部分電路設(shè)計該系統(tǒng)采用三菱公司生產(chǎn)的FX2-32MR型號的PLC,該控制器輸入輸出點各16個，分別選用2個FX-

27、4AD、一個FX-2DA特殊功能模塊完成模擬量的輸入和輸出過程，完成啟停的開關(guān)量信號全部由輸入繼電器分配，輸出的開關(guān)量信號用于驅(qū)動由接觸器控制的電機(jī)。模擬量由FX-4AD傳遞PLC,FX-4AD模擬量輸入通道未全部使用。通過FX2-DA輸出模擬量。溫度傳感器將4路溫度信號，通過對采樣周期的控制，對輸入的溫度信號不斷采樣4次，有效信號為其平均值，再對其值進(jìn)行加權(quán)計算，計算方式為（y=alXl+a2x2+a3x3+a4x4,其中口al、a2、a3、a4為不同測溫點的測溫值）其他模擬信號處理方式與其相同。PLC系統(tǒng)控制電路圖如下：TOSB”U股肛/125£3SE'f4SB5K5&#

28、163;E氏/t67H1RM1I第4鱉COM(Y4J55Y5<M6Y6HtlC0M1¥10¥11FX4AD7H1二OMI?H2二0M2JOU3COM2FX-2ADJH1二。Hl計第機(jī)+A弘B觸發(fā)開關(guān)一C圖3-8PLC系統(tǒng)控制電路圖3.4 小結(jié)本章首先對系統(tǒng)所需硬件及其工作原理作了簡單介紹，其次對系統(tǒng)的主要電路圖進(jìn)行了設(shè)計使讀者更直觀的了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其他部分電路及PLC的控制電路圖又單獨對其他模塊的結(jié)構(gòu)和連接方式作了簡單說明為后續(xù)章節(jié)的系統(tǒng)軟件的設(shè)計作了充足的準(zhǔn)備。第四章軟件設(shè)計一個系統(tǒng)功能的實現(xiàn)不但需要合適的硬件，而且與硬件相配的軟件對系統(tǒng)也非常重要，軟件主要功能是

29、完成對信息量的邏輯運算然后對硬件發(fā)出相應(yīng)的動作指令使其動作，所以只有軟硬件配合緊密才能共同實現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)有的功能。4.1 PLC的I/O分布圖該系統(tǒng)采用三菱公司生產(chǎn)的FX2-32MR型號的PLC作為系統(tǒng)的核心控制部件，其I/O接口分配如圖：表4.1I/O分配表信號類型名稱電路中編號PLC中地址信號回名稱電路中的編RPLC中地址數(shù)字輸入信號啟動按鈕SB1X0數(shù)字輸出信號環(huán)流風(fēng)機(jī)KM1Y0停止按鈕SB2X1微霧加濕機(jī)KM2Y1轉(zhuǎn)換開關(guān)KHX2遮陰簾開KM3Y2環(huán)流風(fēng)機(jī)開關(guān)SB3X3遮陰簾關(guān)KM4Y3遮陰簾開SB4X4天窗開KM5Y4遮陰簾關(guān)SB5X5天窗關(guān)KM6Y5總復(fù)位開關(guān)SB6X6報警鈴TLY6加

30、熱器1KM7Y10加熱器2KM8Y11表4.2數(shù)據(jù)寄存器分布編PD305-308D309D310D311D312D320D350D206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4.2.1 系統(tǒng)溫度PID調(diào)節(jié)程序KOK30口300KICMPK2O10D300出00UQKOKOH111IKIFROMKOK5D305K4行RDMK30網(wǎng)2KICMPKSO1QD302第。7UQK2KOmxxwKIffROMK29K4M65OKI£T0格KlD313Ki?IDD206P320D3300313133圖4-1溫度PID調(diào)節(jié)程序4.2.2系統(tǒng)主程

31、序圖4-2系統(tǒng)主程序4.3 小結(jié)本章對系統(tǒng)所需的軟件進(jìn)行了設(shè)計，PLC型號的選擇和I/O端口的分布之合理充分配合了系統(tǒng)的硬件，二者相互配合實現(xiàn)了系統(tǒng)應(yīng)有的功能，程序梯形圖的成功編寫為該系統(tǒng)設(shè)計畫上了圓滿的句號。第五章結(jié)論大棚溫度自動控制系統(tǒng)是一種為作物提供最好環(huán)境、避免各種棚內(nèi)外環(huán)境變化對其影響的控制系統(tǒng)。本文介紹的系統(tǒng)組成和功能如下：(1)硬件上，溫度、濕度和光照傳感器檢測大棚內(nèi)外諸如溫度、濕度等環(huán)境因子，然后通過變送器將這些檢測到的模擬量轉(zhuǎn)化為電壓或者電流通過輸入端口輸入到PLC然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)化后到達(dá)其內(nèi)部經(jīng)過其對信息的處理完成對硬件的相應(yīng)動作：遮陽系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)的輸出信號完成遮陽降低大棚

32、內(nèi)的光照量，環(huán)流風(fēng)機(jī)動作使大棚內(nèi)的空氣形成有序的流動以保證棚內(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)實現(xiàn)對大棚進(jìn)出空氣量的控制，微霧加濕機(jī)的動作在一定程度上增加了大棚內(nèi)的濕度從而使溫度發(fā)生相應(yīng)變化。(2)軟件上，PLC通過A/D轉(zhuǎn)化將傳感器檢測到的大棚內(nèi)外的實時環(huán)境信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后與預(yù)先設(shè)定值比較，如果數(shù)值高于或低于預(yù)先設(shè)定值，報警電路就會報警，然后PLC對信息進(jìn)行處理后相應(yīng)的硬件動作，如果溫度在設(shè)定值，PLC就不會輸出信號，實現(xiàn)了對大棚溫度的自動控制。由于時間和所學(xué)知識有限，本系統(tǒng)的硬件和軟件可能做的不夠完善可能不能適應(yīng)比較復(fù)雜的情況，主要是對溫度的自動調(diào)節(jié)，對于影響溫度的其他環(huán)境因子考慮可能不夠全面，建議后續(xù)工作能夠在實時性、精確性和擴(kuò)展性等方面對系統(tǒng)進(jìn)一步完善，為我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程作出貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)1張劍鋒.節(jié)能型日光溫室環(huán)境因子的物理模型及其評價D.南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2003.2李慧，劉毅.溫室技術(shù)的發(fā)展方向J.林業(yè)機(jī)械與土木設(shè)備,2004(3).3古文海，陳建.設(shè)施農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀分析及展望J.農(nóng)機(jī)化研究,2004(5):1