基于plc的智能温室控制系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于plc的智能温室控制系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

，如单片机、工控机、 PLC、通用 PC 机等。 控制器之间可以通过局域网或现场总线进行信息交换。 国内外研究学者对控制系统和控制算法做了大量的研究。 国外温室控制技术的研究现状 西方发达国家在现代温室测控技术上起步比较早。 1949 年，借助于工程技术的发展，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的适应性和抗御能力的基础及应用研究。 20 世纪 60 年代，生产型的高级温室开始应用于农业生产，奥地利首先建成了番茄生产工厂， 70 年代后荷兰、日本、美国、英国、以色列等国家的温室园艺迅猛发展，温室设施广泛应用于园艺作物生产、畜牧业和水产养殖业。 随着计算机技术的进步和智能控制理论的发展，近百年来，温室大棚作为设施农业的重要组成部分，其自动控制和管理技术不断得以提高，在世界各地都得到了长足的发展。 特别是二十世纪 70 年代电子技术的迅猛发展和微型计算机的出现，更使温室大棚环境控制技术产生了革命性的变化。 80 年代，随着微型计算机日新月异的进步和价格大幅度下降，以及对温室控制要求的提高，以微机为核心的温室综合环境控制系统，在欧美 得到了长足的发展，并迈入了网络化，智能化阶段。 目前，国外现代化温室的内部设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准。 温室内的各环境因子大多由计算机集中控制，检测传感器也较为齐全，如温室内外的温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、营养液浓度等，由传感器的检测基本上可以实现对各个执姜启洲：基于 PLC的智能温室控制系统设计 5 行机构的自动控制，如无级调节的天窗通风系统，湿帘与风扇配套的降温系统，由热水锅炉或热风机组成的加温系统，可定时喷灌或滴灌的灌溉系统，二氧化碳施肥系统，以及适用于温室作业的农业机械等。 计算机对这些系统的控制己经不是简单的、独立的、 静态的直接数字控制，而是基于环境模型上的监督控制，以及基于专家系统上的人工智能控制，一些国家在实现自动化的基础上正在向着完全自动化、无人化的方向发展。 国内温室控制技术的研究现状 我国温室产业起步比较晚。 70 年代末起，我国先后从日本、美国、荷兰和保加利亚等国引进了 40 套左右的现代化温室成套设备。 虽然这些温室技术领先、设备先进，但在我国的使用过程中还存在较严重问题，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，熟悉英文，还要掌握电脑操作和机械运营和维 护。 运营模式没有与中国的实际结合起来，不适合于我国的气候特征。 所以，研究开发符合我国国情、产生明显经济效益并适用于大范围推广应用的自动控制温室系统己经迫在眉睫。 基于以上的种种原因，我国的农业工程技术人员在吸收发达国家高科技温室生产技术的基础上，进行了温室中温度、湿度、光照等单因子控制技术的研究，并逐步推出既适宜我国经济发展水平又能满足不同生态气候条件要求的温室控制系统。 从控制器类型来划分，主要有以下几种温室自动控制系统 :。 如由江苏理工大学李萍萍、毛罕平等人自行研制 的智能温室环境控制系统，它采用工业控制计算机作为温室控制系统的核心，它是江苏省“九五”农业科技项目，他们在 1996 年 7 月初步建成了一套具有降温、补光、控湿和增施二氧化碳等功能的智能温室， 1997 年又相继完成了应用夜加温和太阳能加温的系统。 1996 年 8 月起进行了温室环境控制的技术效果测试分析和生菜、空心菜、三叶芹的无土栽培试验，测试表明，温度、湿度、光照、营养液和二氧化碳等各个环境因子控制技术效果良好，基本达到预期目的，并明确了各环境参数的合理控制范围。 该环境自动控制系统为多变量输入输出控制系统，通过传感器监 测温室中各环境参数，得到模拟输入量，经相应的变送器转换成数字信号，在自编软件支持下经接口板采集数据，计算机进行处理分析，将输入量与设定值比较后，输出开关量，通过驱动电路控制各执行机构。 王东升等研究了日光温室的计算机控制系统。 控制系统包含工控计算机、传感器变送器、模拟量输入模块 (DAC8017)、数字量输出模块 (DAC8050)， RS232/485 转换模块、输出控制电路等。 控制机构有补光灯、排风扇、滴灌设备、二氧化碳发生器等。 采集量有室内温度、湿度、光照、土壤水份及 C02 浓度。 光照不足启动补光灯、温度低 启动加热器、土壤水分不够则开启滴灌系统，采用简单开关控制方式。 例如 :汪永斌，吕昂等研制的温室群全数字式温度和湿度综合控制系统。 该系统下位机以 89C51 为核心，能自动控制温室内 100 天的温湿度，用户可以小时为单位设定温湿度值。 每个下位机与上位机之间用 RS585 通信。 上位机为 PC 机，程序用 VB 开发，用户根据作物生长要求，在 PC 机上输入温湿度经验数据 (100江苏农林职业技术学院毕业设计（论文） 6 天内每小时的温度和湿度 )。 温湿度传感器用 LTM8901 直接输出数字信号。 控制器对比室内温度、湿度的测量值与设定值，根据 温度、湿度偏高、偏低或者合适得出 9 种组合，每个组合对应一组热风炉、天窗、喷雾、通风机的组合状态。 董乔雪，王一鸣设计的温室计算机分布式自动控制系统，其上位机软件是在虚拟仪器平台 Lab windows/CVI 下开发完成的，下位机使用单片机。 胡建东，肖建军等采用模糊控制原理设计了连栋温室温度控制系统，该系统使用的控制器由单片计算机 80C31 及外扩展一定数量的存贮器和接口芯片组成 :作者将温度控制系统简化成一个二维的模糊控制系统，分别从模糊系统包括的输入输出变执行机理和反模糊化方面进行了设计，模糊控制技术的应用使连栋 温室控制尽可能达到一个最佳的状态。 杨明等设计的基于温湿度模糊控制的智能温室控制系统，该系统上位机为PC 机，下位机为 AT89C52，采用模糊控制器进行温湿度的智能控制。 PLC 的温室自动控制系统。 例如用欧姆龙系列的 CZOOHS 作为下位机， COMPAQ计算机为上位机构成温室控制系统。 采集的室外信号有温度、湿度、光照、风速、风向、下雨，室内信号有温度、湿度、 C02 浓度。 输出信号控制的机构有 :开窗电机、遮阳电机、通风电机、加热阀门、压水泵和喷淋泵。 温室环境控制技术的发展趋势 ：随着 计算机技术、传感技术和自动控制技术的不断发展，温室计算机环境控制系统的应用将由简单的以数据采集处理和监测为主，逐步转向以知识处理和应用为主。 因此软件系统的研制开发将不断深入完善，其中以专家系统为主的智能管理系统已取得了不少研究成果，而且应用前景非常广阔。 因此近几年来神经网络、遗传算法、模糊推理等人工智能技术在温室栽培中得到了不同程度的发展和应用。 ：目前，网络技术己成为当前世界最有活力、发展最快的高科技领域。 网络通信技术的发展促进了信息传播。 因此，设施农业产业化程度的提高成为可能。 我国幅 员辽阔，气候复杂，劳动者整体素质低，利用网络进行在线和离线服务，可以对不同区域进行监测、比较，不仅给管理带来很大的方便，而且可以提高劳动生产率。 ：分布式系统通常可分为上、下两层。 上层主要用作系统管理，其它各种功能如测量与控制任务等，主要由下层完成。 下层由许多各自独立的功能单元组成，每个单元只完成一部分工作。 面向对象的分布式系统，每一个功能单元针对一个对象、每一根进线、每一根出线、每个传感器、接触器等都可作为对象。 ：所谓综合环境调节，就是以实现作物的增产稳产为目标，把影响作物 生长的多种环境参数，如光照、温度、湿度、 CO2 浓度等，都保持在适宜作物生长的状态，并尽可能使用最少量的环境调节装置，既省时又节能，还能使劳动者愉快地从事生产劳动。 ：当前，主要使用精确的计算机坏境控制程序根据设定值对温室中的环境进行调控，但研究发现，这并不能使温室内的作物达到最佳产量。 如作物的生姜启洲：基于 PLC的智能温室控制系统设计 7 长和发育并不取决于某一时刻某个特定温度，而主要取决于在一个时间段中的平均温度水平。 这导致控制系统向“自由设置”系统的方向发展，如综合温度控制系统的研制，在该系统中并不设置一个固定的温度值，温室 中的温度在最高和最低温度范围内可进行变动，以求在一个较长的时间段内达到理想的平均温度。 这样计算机可以根据室外的气候，在使用最低能耗、最佳利用温室中的现有的设备的情况下自由进行调节。 可变动的环境控制系统目前主要侧重于温度、光照、相对湿度、 CO2 浓度等方面的研究，在温室作物产量上已表现出比较满意的效果。 (B1uetooth)：蓝牙技术是近年发展起来的新型低成本、短距离的无线网络传输技术。 运用这种技术把温室环境自动检测与控制系统中的各个电子检测装置和执行机构无线地连接起来，以达到便捷地对温室环境参 数进行自动检测，灵活地对温室环境参数进行自动控制的目的。 便携式环境参数采集器内部装有温度、湿度、光照等各种传感器，并嵌入了蓝牙芯片，因此，这种参数采集器具有无线通信功能，可以便捷地放置在温室内的不同位置。 控制器同样嵌入了蓝牙芯片，它一方面与便携式环境参数采集器无线连接，另一方面通过 RS485 通信总线与温室内的计算机控制装置相连接。 温室大棚内重要参数的调节与控制 温度的调节与控制 与其他环境因子比较，温度是设施栽培中相对容易调节控制的环境因子。 温室内温度的调节 和控制包括保温、加温和降温 3 种。 温度调控要求达到能维持适宜于作物生育的设定温度。 温度的空间分布均匀，时间变化平缓。 （ 1）保温，为了提高温室的保温能力，常采用各种保温覆盖。 具体方法就是增加保温覆盖的层数，采用隔热性能好的保温覆盖材料，以提高设施的气密性。 （ 2）加温，我国传统的单屋面温室，大多采用炉灶煤火加温，近年来也有采用锅炉水暖加温或地热水暖加温的。 大型连栋温室和花卉温室，则多采用集中供暖方式的水暖加温，也有部分采用热水或蒸汽转换成热风的采暖方式。 （ 3）降温，保护设施内降温最简单的途径是通风，但在温度 过高，依靠自然通风不能满足作物生育要求时，必须进行人工降温。 降温包括遮光降温法、屋面流水降温法、蒸发冷却法及强制通风法。 遮光降温法是一种在室外与温室屋顶部相距 40cm 处张挂遮光幕，对温室降温很有效。 另一种在室内挂遮光幕，降温效果比挂在室外差；屋面流水降温法采用时须考虑安装成本，清除玻璃表面的水垢污染问题；蒸发冷却法使空气先经过水的蒸发冷却降温后再送入室内，达到降温目的。 蒸发冷却法有湿帘 —— 风机降温法、细雾降温法、屋顶喷雾法。 湿度的调节与控制 土壤湿度要与空气相对湿度协调一致才能达到温室湿度 的有效控制，湿度调控范围一江苏农林职业技术学院毕业设计（论文） 8 般在 6。