【正文】 2020 屆 分 類 號 : TP 單位代碼 :10452 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 基于 PLC 的溫室大棚控制 姓 名 陳良奎 學(xué) 號 202009140304 年 級 2020 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 系 （院） 汽車 學(xué)院 指導(dǎo)教師 劉建華 2020 年 04 月 09 日 臨沂 大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 摘 要 溫室已成為當(dāng)今時代反季節(jié)作物培育的主要場所，隨著科技的發(fā)展，溫室技術(shù)已日臻成熟。同時，溫室技術(shù)合理利用農(nóng)業(yè)資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量及在國際市場競爭力的這一特性，深受廣大反季節(jié)作物培育者的喜愛。如何能使溫室實(shí)現(xiàn)全自動化控制，減少人力的參與，已成為溫室技術(shù)的重要研究課題之一。隨著過程控制技術(shù)、自動檢測技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，將工業(yè)上較為成熟的、先進(jìn)的控制方法和管理手段引入到農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)設(shè)施中，實(shí)施有效的溫室環(huán)境控制，已成為現(xiàn)階段溫室技術(shù)的主要研究方向。 本文介紹了溫 室工作環(huán)境的控制原理，討論了在溫室控制中引入 PLC 技術(shù)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)的方法 ,詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的特點(diǎn)、組成、硬件設(shè)計(jì)、實(shí)時動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及通信問題。分布式的控制結(jié)構(gòu) ,使各子系統(tǒng)相對獨(dú)立 ,管理與控制功能分開 ,易于實(shí)現(xiàn)群控化管理 ,提高了系統(tǒng)的可靠性 ,且易于擴(kuò)展。 關(guān)鍵詞 : 溫室大棚 。PLC。集散控制；智能控制 臨沂 大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） ABSTRACT Greenhouse has bee the main place in today’s era antiseason crop cultivation. With the development of science and technology, the greenhouse bees more and more mature. At the same time, greenhouse utilizing agricultural resources, protecting the environment, improving agricultural production and the characteristics of the petitiveness in the international market, was deeply loved by the majority of antiseason crop breeders. How to make the greenhouse fully automated control and reduce human involvement, has bee an important research topic in greenhouse technology. With the development of the process control technology, automatic detection technology and the munication technology, advanced control methods and management tools introduced in the industry to agriculture production facilities, the implementation of effective control of the greenhouse environment, greenhouse technology has bee a main research direction of present greenhouse technology. This paper introduces the control principle of greenhouse environment, discusses the introduction of PLC technology in the greenhouse control system of distributed control system, detailed introduces the system position, characteristics, hardware design, realtime dynamic monitoring system and munication problems. Distributed control structure, make each subsystem are relatively independent and separate management and control function, easy to implement management, the group control, improve the reliability of the system, and easy to extend. Key words: Greenhouse。 PLC。 distributed control。 intelligent control 臨沂 大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 目 錄 1 緒論 ............................................................. 1 研究背景 ........................................................... 1 研究目的及意義 ..................................................... 1 課題研究的主要內(nèi)容 ................................................. 2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步方案 ............................................. 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案 ................................................. 3 2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)施 ................................................ 4 傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..................................................... 4 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................. 6 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) ..................................................... 7 系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) ................................................... 9 3PLC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ............................................ 10 控 制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) ................................................ 10 I/O 地址設(shè)置 ................................................... 12 控制程序設(shè)計(jì)及分析 ................................................ 13 編程軟件實(shí)現(xiàn) ...................................................... 18 4 模糊控制算法在溫室控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 ................................ 19 引言 .............................................................. 19 模糊控制系統(tǒng)概述 .................................................. 19 多變量模糊控制器的設(shè)計(jì) ............................................ 20 輸入量采樣及模糊量化算法程序設(shè)計(jì) .................................. 21 5 總結(jié)與展望 ...................................................... 23 總結(jié) .............................................................. 23 進(jìn)一步研究方向 .................................................... 23 參 考 文 獻(xiàn) .................................................... 24 致 謝 ........................................................... 25 1 1 緒論 隨著科技水平的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來越受到重視，特別是溫室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分。在實(shí)際的農(nóng)業(yè)種植中，溫室環(huán)境與生物的生長、發(fā)育、能量交換等有著密切的關(guān)系?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進(jìn)行檢測和控制。作為實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動化、科學(xué)化的基本保證，環(huán)境測控可通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，并結(jié)合作物生長發(fā)育規(guī)律，從而控制環(huán)境條件，使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高 效的栽培目的。在實(shí)際上生產(chǎn)生活中，溫室大棚在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。我國現(xiàn)代溫室技術(shù)起步較晚。目前的栽培設(shè)施中，有國家標(biāo)準(zhǔn)的裝配式溫室大棚僅占設(shè)施栽培面積的少部分，大多數(shù)的農(nóng)村仍采用自行建造的大小棚，只能起到一定的保溫作用，根本談不上對溫光水氣養(yǎng)分等環(huán)境條件的調(diào)控，抗自然環(huán)境的能力極差。即使那些數(shù)量不多的裝配式溫室大棚也缺乏配套的調(diào)控設(shè)備和儀器，僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)和單因子定性調(diào)控，所以，我國設(shè)施栽培的智能化程度非常低。西方發(fā)達(dá)國家在現(xiàn)代溫室測控技術(shù)上起步比較早。 80年代，隨著微型計(jì)算機(jī)日新月異的進(jìn)步和價 格大幅度下降，以及對溫室控制要求的提高，以微機(jī)為核心的溫室綜合環(huán)境控制系統(tǒng)，在歐美得到了長足的發(fā)展，并邁入了網(wǎng)絡(luò)化、智能化階段。目前，國外現(xiàn)代化溫室的內(nèi)部設(shè)施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)。 改革開放以來，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)取得了可喜的成績，但同時，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中存在的問題也越來越凸現(xiàn)出來，如果這些問題得不到解決，將成為嚴(yán)重制約我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。首先是我國人口眾多。其次是資源短缺。第三是我國農(nóng)產(chǎn)品成本高，科技含量低，無法形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。要解決這些問題，根本在于實(shí)現(xiàn)我國農(nóng) 業(yè)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向以優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)為目的的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化。農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合控制作為農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)的手段，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以溫室為代表的設(shè)施農(nóng)業(yè)將成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展主要方向之一，成為 21世紀(jì)最有活力的農(nóng)業(yè)新產(chǎn)業(yè)。 日光溫室發(fā)展到今天，已由生產(chǎn)各種反季節(jié)蔬菜的生產(chǎn)設(shè)施，發(fā)展為日光溫室園藝設(shè)施，進(jìn)而發(fā)展為設(shè)施農(nóng)業(yè)，已成為種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和水產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國節(jié)能日光溫室面積到 2020年底已到達(dá) 760萬畝。隨著我國現(xiàn)代溫室產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在溫室產(chǎn)業(yè)的運(yùn)營中暴露出了一 些問題 :1）現(xiàn)代溫室管理和種植的人才缺乏，溫室種植技術(shù)落后，造成了現(xiàn)代溫室的功能和優(yōu)勢不能充分發(fā)揮。 2）能源消耗大，以現(xiàn)代溫室為代表的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)效益低下，導(dǎo)致溫室產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了滑坡的現(xiàn)象。 3） 2 不同地域的氣候環(huán)境制約了進(jìn)口大型溫室適用性，溫室不能周年運(yùn)行。 4）計(jì)算機(jī)控制水平低。目前國內(nèi)溫室計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與國際選進(jìn)技術(shù)存在很大差距，商用控制系統(tǒng)不能滿足高效節(jié)能有效控制溫室機(jī)構(gòu)運(yùn)行的要求。 本論文研究的是基于 PLC控制技術(shù)和 MCGS組態(tài)技術(shù)的溫室大棚設(shè)計(jì)，從整體上分析和研究了控制系統(tǒng)的 電路設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，控制對象的模型建立、控制算法的選擇和參數(shù)的整定，組態(tài)方案的設(shè)計(jì)，完成了溫室大棚智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步方案 溫度的控制 與其他環(huán)境因子比較，溫度是設(shè)施栽培中相對容易調(diào)節(jié)的環(huán)境因子。室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)和控制包括保溫、加溫和降溫 3種。 （ 1）保溫 為了提高大棚的保溫能力，常采用各種保溫覆蓋。具體方法就是增