【正文】 n 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。 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(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及通信問題。 2020 屆 分 類 號(hào) : 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(hào) 202009140304 年 級(jí) 2020 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)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(shí)代反季節(jié)作物培育的主要場(chǎng)所，隨著科技的發(fā)展，溫室技術(shù)已日臻成熟。隨著過程控制技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)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。PLC。 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(gè)重要組成部分。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。西方發(fā)達(dá)國家在現(xiàn)代溫室測(cè)控技術(shù)上起步比較早。首先是我國人口眾多。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(huì)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)。 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。 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(duì)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)。具體方法就是增加保溫覆蓋的層數(shù)，采用隔熱性能好的保溫覆蓋材料，以提高設(shè)施的氣密性 。降溫包括遮光降溫法、屋面流水降溫法、蒸發(fā)冷卻法及強(qiáng)制通風(fēng)法。常用的濕度調(diào)節(jié)方式是加濕和去濕。在濕度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，溫室內(nèi)的加濕和去濕則由溫室內(nèi)的調(diào)節(jié)部件完成，這些部件有天窗、側(cè)窗、濕簾、風(fēng)機(jī)等。在夏季降 3 溫加濕的過程中，采用以濕度優(yōu)先的原則。在冬春設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中， 為了保溫，設(shè)施經(jīng)常處于密閉狀態(tài)，缺少內(nèi)外氣體交換，二氧化碳濃度變幅較大，中午設(shè)施內(nèi)由于光合作用，二氧化碳濃度下降，接近甚至低于補(bǔ)償點(diǎn)，二氧化碳處于虧缺狀態(tài)應(yīng)當(dāng)及時(shí)的補(bǔ)充二氧化碳。一天中四個(gè)時(shí)間段中的分段方法用戶可以靈活的更改，而且四個(gè)時(shí)間段中的溫度設(shè)定用戶也可以設(shè) 定修改。 （ 1）手動(dòng)控制模式 手動(dòng)控制簡(jiǎn)單可靠，有繼電器、接觸器、按鈕、限位開關(guān)等電器元件組成。溫室環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)中，傳感器位于作物需要檢測(cè)的位置，一般通過雙絞線將檢測(cè)的信號(hào)傳輸?shù)綔厥铱刂破鲀?nèi)。 AD590的輸出電流 I=（ 273+T） uA（ T為攝氏溫度），因此測(cè)得電壓 U01=（ 273+T） uA10KΩ= （ 273+T） 10 2V。 具體的測(cè)量電路如圖 2所示： 5 圖 2 溫度測(cè)量電路 (2)濕度傳感器 電容式濕度傳感器的動(dòng)態(tài)范圍大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，幾乎沒有零漂，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)。這種方法具有結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，因此被廣泛使用。 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主控系統(tǒng)由可編程控制器與輸 入輸出設(shè)備及驅(qū)動(dòng) /執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。本控制系統(tǒng)采用德國西門子 S7200 PLC。 S7200系列的 PLC有 CPU22 CPU22 CPU22 CPU224XP、 CPU22 CPU226XM等 6種不同型號(hào)。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程 I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程 I/O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程 I/O可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近， 連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程 I/O電源；多臺(tái) PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型 PLC，但必須附加通訊模塊。但是中、高檔 PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)中包括的環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)有 :外遮陽幕系統(tǒng)、保溫被系統(tǒng)、鈉燈補(bǔ)光系統(tǒng)、前后窗自然通風(fēng)系統(tǒng)、濕簾水泵系統(tǒng)、環(huán)流風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、熱水采暖系統(tǒng)、噴灌系統(tǒng)。 圖 6 電氣主回路 系統(tǒng)硬件主電路如圖 6所示，其中天窗電機(jī)、側(cè)窗電機(jī)、遮陽幕電機(jī)除功率有所不同之外，都配有限位開關(guān)，需通過電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止來完成響應(yīng)結(jié)構(gòu)的開啟與閉合，因此它們的工作主電路相似。 （ 1）電氣控制柜設(shè)計(jì) 電氣控制柜是由多個(gè)開關(guān)設(shè)備和相應(yīng)的控制、測(cè)量、信號(hào)等元件，以及所有內(nèi)部的電氣和機(jī)械連接部件構(gòu)成的一個(gè)組合體。 圖 7 天窗控制電路原理圖 天窗控制電路原理圖如圖 7所示， K1為手動(dòng) /自動(dòng)的切換開關(guān)。在自動(dòng)狀態(tài)下，由 PLC控制器實(shí)現(xiàn)控制，中間接觸器 KM15的線圈得電時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，天窗開啟；中間接觸器 KM16的線圈得電時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，天窗閉合。按下按鈕 SB13，交流接觸器 KM9的線圈得電，指示燈 L9亮，同時(shí) KM9的常開觸點(diǎn)閉合，起自鎖作用，此時(shí)熱電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；按下按鈕 SB14， KM9的線圈失電，熱電機(jī)停止工作。下位機(jī)軟件在 GX ，而 PLC本身又有多種程序設(shè)計(jì)語言，如梯形圖語言、指令語句表語言、功能表語言等。濕簾風(fēng)機(jī)與濕簾水泵為 同時(shí)控制 。當(dāng)溫室內(nèi)的 CO2濃度較低需通風(fēng)換氣時(shí)，也使溫室內(nèi)的溫度降低 。 (3)考慮意外情況的影響，如濕度低于濕度下限時(shí)，采用報(bào)警輸出的方式，由人工操作噴灌機(jī)給作物噴灌。 表 1 溫濕度聯(lián)合控制策略 濕度 溫度 前后窗 后窗風(fēng)機(jī) 濕簾水泵、風(fēng)機(jī) 遮陽幕 供熱泵 報(bào)警 高 高 開 開 關(guān) 關(guān)（卷起） 關(guān) 中 開 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 低 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 開 中 高 關(guān) 關(guān) 開 關(guān) 關(guān) 中 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 低 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 開 低 高 關(guān) 關(guān) 開 開（放開） 關(guān) 噴灌提醒 中 開 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 噴灌提醒 低 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 開 噴灌提醒 控制系統(tǒng) 流程圖 （ 1）溫室大棚的溫度控制 流程圖 ，如圖 9： 開 始溫 度 檢 測(cè)測(cè) 量 值 = 設(shè)