基于plc對(duì)溫室溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧
2025-06-08 03:52 本頁(yè)面
【正文】 系統(tǒng)。（3）運(yùn)用力控軟件創(chuàng)建上位機(jī)監(jiān)控界面，對(duì)溫室環(huán)境實(shí)施組態(tài)監(jiān)控。（4）利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建溫室灌溉系統(tǒng)控制方案模型，從理論和仿真實(shí)驗(yàn)角度驗(yàn)證其合理性。第二章系統(tǒng)總體方案及硬件部分設(shè)計(jì)隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，溫室的設(shè)計(jì)日趨科學(xué)，結(jié)構(gòu)更加合理，內(nèi)部配套設(shè)施更加完善。本文的研究對(duì)象是新型的智能化日光溫室，針對(duì)溫室栽培生產(chǎn)的特殊性，設(shè)計(jì)出基于現(xiàn)場(chǎng)總線思想的分布式溫室智能控制系統(tǒng)，在現(xiàn)階段的技術(shù)條件下很好的滿足溫室環(huán)境控制的需要。本章首先介紹溫室的結(jié)構(gòu)與材料，在此基礎(chǔ)上，提出溫室環(huán)境控制體系的總體設(shè)計(jì)方案，并給出設(shè)備選型和硬件電路設(shè)計(jì)。溫室是具有鮮明使用功能的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性建筑，其主體是建筑工程問(wèn)題，設(shè)計(jì)建造必須按照建筑相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程進(jìn)行，而主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作又類同于機(jī)械加工產(chǎn)品。溫室是由基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)、圍護(hù)材料等所形成的相對(duì)密閉的實(shí)用型建筑，主要起到承載各種荷載、保溫、防雨雪等作用。本小節(jié)介紹的內(nèi)容主要涉及溫室建筑和機(jī)械方面的內(nèi)容，并非本文研究重點(diǎn)，但又必不可少，因此作扼要介紹。（1）主體骨架設(shè)計(jì)采用熱鍍鋅鋼骨架，一跨三屋脊結(jié)構(gòu)。立柱采用雙面熱鍍鋅矩型鋼管10060，橫梁采用熱鍍鋅復(fù)合式焊接橫梁（熱鍍鋅）40402mm，設(shè)有落水管實(shí)施內(nèi)排水。主體骨架采用鍍鋅螺栓和自攻螺絲連接，溫室覆蓋材料采用專用鋁合金型材固定。（2）覆蓋材料目前我國(guó)溫室所使用的覆蓋材料大體分為薄膜、PC板材、單層浮法玻璃三類。覆蓋材料優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)薄膜 （～㎡）（%），1～（㎡ K）PC板材%（㎡K）（約70～98元/㎡），影響采光性能，易吸附灰塵，清除困難單層浮法玻璃%，抗老化性能好（5mm的浮法玻璃約25元/㎡）（㎡K）本溫室采用雙層中空玻璃這一新型溫室覆蓋材料，單層玻璃厚度分別為4mm、5mm，中間空氣層厚度分別為9mm、6mm。中空玻璃具有良好的保溫效果（㎡K），透光率可達(dá)80%，采用專用的鋁條密封，內(nèi)置干燥劑，可防止中空層形成水汽，并具有較好的隔聲效果，外觀大方，價(jià)格與雙層PC中空板相當(dāng)，適宜于種植蘭花這一類高檔花卉。（3）性能指標(biāo)㎡；㎡；㎡；最大排雨量140mm/h。作物的生長(zhǎng)發(fā)育除決定于其自身的遺傳特性外，環(huán)境因子也是一個(gè)重要方面。作物賴以生存的環(huán)境因子是由溫度、濕度、光照、二氧化碳等因素構(gòu)成。各個(gè)環(huán)境因子之間不是孤立，而是相互聯(lián)系、相互制約的，環(huán)境中一個(gè)因子變化會(huì)引起其他因子不同程度的變化。因此，自然環(huán)境因子對(duì)作物的作用是各個(gè)環(huán)境因子綜合作用的結(jié)果。溫室是用來(lái)改善植物的生長(zhǎng)環(huán)境，避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ψ魑锷L(zhǎng)的不利影響，為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的條件。該系統(tǒng)采用可編程控制器PLC作為控制核心。通過(guò)傳感器檢測(cè)溫室中的環(huán)境參數(shù)，經(jīng)變送轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)（4～20mA）后送入S7200的模擬量輸入模塊EM231，PLC通過(guò)模糊控制算法進(jìn)行分析處理，輸出開(kāi)關(guān)量，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制風(fēng)機(jī)、微霧、遮陽(yáng)等多種執(zhí)行機(jī)構(gòu)。多個(gè)溫室共同構(gòu)成溫室群，借鑒DCS的分層控制結(jié)構(gòu)形式，采用現(xiàn)場(chǎng)總線模型組建多個(gè)溫室的分布式控制系統(tǒng)，并與上位機(jī)通訊實(shí)施監(jiān)控，通過(guò)MCGS組態(tài)完成數(shù)據(jù)管理、智能決策、歷史/實(shí)時(shí)曲線、報(bào)警等功能。系統(tǒng)硬件選型是溫室環(huán)境控制的首要步驟與關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可供選擇的設(shè)備型號(hào)較多，選擇余地較大，故選型時(shí)應(yīng)從溫室控制的實(shí)際情況以及所要求的控制功能、控制方式、資金情況等方面加以慎重考慮。本文的溫/濕度傳感變送器采用芬蘭維薩拉公司型號(hào)為HMD40的產(chǎn)品，該款傳感器具有測(cè)量精度高，易于安裝、響應(yīng)速度快，對(duì)環(huán)境要求較低等特點(diǎn)。 HMD40型溫/濕度傳感變送器實(shí)物圖該傳感器的主要性能指標(biāo)如下：① 溫度檢測(cè)范圍：10～60℃；測(cè)量精度：177。%℃②濕度檢測(cè)范圍：0～100%RH；測(cè)量精度：177。%RH③工作電壓：10～28V DC④輸出信號(hào)：4～20mA（1）外遮陽(yáng)系統(tǒng)我國(guó)大部分地區(qū)夏季炎熱，光照充足，應(yīng)在溫室頂部安裝外遮陽(yáng)系統(tǒng)，利用遮陽(yáng)網(wǎng)直接把部分太陽(yáng)能阻擋在室外，可根據(jù)室內(nèi)植物的要求選擇合適的遮陽(yáng)率，一般選用50%～70%的遮陽(yáng)率，利用外遮陽(yáng)系統(tǒng)，可使室內(nèi)溫度降低3～5℃。本文選用北京碧斯凱公司的鋼索拉幕遮陽(yáng)系統(tǒng)。其中減速電機(jī)處于整個(gè)溫室的中心，電機(jī)的輸出軸中心線與拉幕梁下表面之間的距離約200mm，驅(qū)動(dòng)線之間的間距≤3000mm，換向輪則布置在溫室的兩端。（2）扭矩分配連續(xù)開(kāi)窗系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除包含傳統(tǒng)連續(xù)開(kāi)窗系統(tǒng)所需的減速電機(jī)、齒輪齒條、軸承座、驅(qū)動(dòng)軸外，還增加了蝸輪減速箱、扭矩分配器等部件，蝸輪減速箱及扭矩分配器，將減速電機(jī)輸出的扭矩通過(guò)扭矩分配器均勻分配至每排窗戶的蝸輪減速箱上，蝸輪減速箱再帶動(dòng)齒輪齒條實(shí)現(xiàn)天窗的開(kāi)閉。減速電機(jī)選用荷蘭DE GIER公司的GW30型號(hào)減速電機(jī)，其轉(zhuǎn)速為30rpm，，每跨3個(gè)尖頂，共2跨的溫室而言，若配置雙面連續(xù)開(kāi)窗，按傳統(tǒng)連續(xù)開(kāi)窗方式需12臺(tái)減速電13機(jī)，而采用扭矩分配連續(xù)開(kāi)窗系統(tǒng)，則只需2臺(tái)荷蘭DE GIER公司的減速電機(jī)，大大降低了開(kāi)窗機(jī)構(gòu)的建造成本，此外，系統(tǒng)總功率的減少，使用過(guò)程更省電。（3）側(cè)窗電機(jī)采用碧斯凱公司W(wǎng)JN系列減速電機(jī)，該電機(jī)采用國(guó)際流行的電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)一體化的結(jié)構(gòu)，限位開(kāi)關(guān)與配電控制結(jié)合具有工作和急停等功能，使得電機(jī)運(yùn)行更可靠、更安全，此外還具有轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩大、運(yùn)行噪音低等特點(diǎn)。（4）環(huán)流風(fēng)機(jī)常用的環(huán)流通風(fēng)是在溫室內(nèi)以一定規(guī)則布置一定數(shù)量的環(huán)流風(fēng)機(jī)，當(dāng)風(fēng)機(jī)開(kāi)啟時(shí)，室內(nèi)的空氣將在其作用下形成有序的流動(dòng)，保證室內(nèi)氣候的均勻和穩(wěn)定，并起到通風(fēng)降溫的作用。在綜合考慮種植作物種類、室內(nèi)循環(huán)通風(fēng)量等因素后，將風(fēng)機(jī)排成兩列，均勻懸掛在溫室中間走道兩側(cè)的骨架上，這種布置形式通風(fēng)效率高，對(duì)種植密度大、密閉要求高的溫室非常適用。環(huán)流風(fēng)機(jī)選用青州市三和溫控設(shè)備廠的產(chǎn)品，其中，電機(jī)采用性能卓越的“海爾”三防專用電機(jī)，經(jīng)過(guò)“海爾”實(shí)驗(yàn)室360小時(shí)破環(huán)性試驗(yàn)；外殼采用先進(jìn)的整體集流器設(shè)計(jì)，國(guó)際先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)及熱自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，輕型鋁板沖壓扇葉，具有大角度，風(fēng)量大，低噪音等特點(diǎn)。（5）風(fēng)機(jī)濕簾系統(tǒng)系統(tǒng)選用青州市三和溫控設(shè)備廠產(chǎn)品，該系統(tǒng)由紙質(zhì)多孔濕簾、風(fēng)機(jī)、水循環(huán)系統(tǒng)組成，未飽和的空氣流經(jīng)多孔、濕潤(rùn)的濕簾表面時(shí)，大量水分蒸
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