温室大棚中温室自动化控制系统方案设计

温室大棚中温室自动化控制系统方案设计内容摘要：

代数运算、数据传送等；大型可编程逻辑控制器中还有模拟量的 PID 运算和其他高级运算功能。 随着开放系统的出现，目前在可编程逻辑控制器中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机和上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。 设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。 大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和 PID 运算等。 要显示数据时需要译码和编码等运算。 （ 2）控制功能 控制功能包括 PID 控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。 可编程逻辑控制器主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路和多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的只能输入输出单元完成所需的控制功能，提高可编程逻辑控制器的处理速 度和节省存储器容量。 例如采用 PID 控制单元、高数计数器、带速度补偿的模拟单元、 ASC 码转换单元等。 （ 3）通信功能 大中型可编程逻辑控制器系统应支持多种现场总线和标准通信协（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（ TCP/IP）相连接。 通信协议应符合 ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。 可编程逻辑控制器系统的通信接口应包括串行和并行通信接口、 RIO 通信口、常用 DCS 接口等；大中型可编程逻辑控制器通信总线（含接口设备和电缆）应 1： 1 冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。 （ 4）编程功能 离线编程方式：可编程逻辑控制器和编程器公用一个 CPU，编程器在编程模式时， CPU 只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。 完成编程后，编程器切换到运行模式， CPU 对现场设备进行控制，不能进行编程。 离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。 在线编程方式： CPU 和编程器有各自的 CPU，主机 CPU 负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。 这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型可编程逻辑控制器中采用五种标准化编程语言：顺序功能图（ SFC）、梯形图（ LD）、功能模块图（ FBD）三种图形化语言和语句表（ IL）、结构文本（ ST）两种文本语言。 选用的编程语言应遵守其标准（ IEC6113123） ,同时，还应支持多种语言变成形式，如 C， Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。 （ 5）诊断功能 可编程逻辑控制器的诊断功能包括硬件和软件的诊断。 硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的鼓掌位置，软件诊断分内诊断和外诊断。 通过软件对 PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对可编程逻辑控制器的 CPU 与外部输入输 出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。 可编程逻辑控制器的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。 （ 6）处理速度 可编程逻辑控制器采用扫面方式工作。 从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则可编程逻辑控制器将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。 处理速度与用户程序的长度、 CPU 处理速度、软件质量等有关。 目前，可编程逻辑控制器接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约 ~,因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。 扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于 ；大中型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于。 西门子 S7200 西门子 S7200 外观图 S7200 系列 PLC 可提供 4 种不同的基本单元和 6种型号的扩展单元。 其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器等。 如采用的是 24 输入 /16 输出共 40 个数字量 I/0 点。 可连接7个扩展模块，最大扩展至 248 路数字量 I/0 点或 35 路模拟量 I/0 点。 26K 字节程序和数据存储空间。 6个独立的 30KHz 高速计数器， 2 路独立的 20KKHz 高速、脉冲输出，具有 PID 控制器。 2个 RS485 通讯 /编程口，具有 PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。 I/0 端子很容易地整体拆卸。 用于较高要求的控制系统，具有更多的输入 /输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。 可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 温湿度传感器 温 湿 度传感器 HT26X 从设备环境的不同位置采集温度， PLC 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。 当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时， PLC 通过开启热风幕提升大棚内温度。 当采集的湿度经处 理后低于设定温度的下时， PLC 通过开启喷淋提升大棚内湿度。 湿度传感器 空气的干湿程度 叫做湿度，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示。 通常空气的湿度越高，最大湿度就越大。 干空气和湿空气（ Dry air and Wet air）通常把不含水汽的空气称为干空气，把包含干空气与水蒸气的混合气体称为湿空气。 饱和蒸汽压（ Saturation pressure of water vapor）由饱和蒸汽产生的部分压力，称为该温度下的饱和蒸汽压。 饱和蒸汽压强仅与空气的温度有关，不受压力 影响。 绝对湿度是指在一定温度和压力条件下，每单位体积（ 1m3）的混合气体中所含水蒸汽的质量（ g），单位为 g/ m3 ，一般用符号 AH 表示。 它的极限是饱和状态下的最高湿度。 绝对湿度只有与温度联系起来才有意义，因为空气中湿度随温度而变化。 其表达式为： 式中的 M为水汽的摩尔质量， R为理想气体常数， T 为空气的绝对温度。 相对湿度（ Relative humidity） 相对湿度是指气体的绝对湿度与同一温度下大道饱和状态的绝对湿度之比，长表示为 %RH，亦即 式中 Pw 只为与待测空气温度 T同温时水的饱和水气压。 由 于水汽的饱和气压会随着气温增高而增加，因此相对湿度相同的情况下，气温高时空气中的水汽重量比气温低时大，平时我们说空气很湿，就是表示空气相对湿度较大。 根据气体定律，水蒸气的质量正比于水蒸气分压，所以，气体中的水蒸气分压（ e）与该温度气体饱和水蒸汽压（ e s）的。