基于plc的大棚溫度自動控制系統(tǒng)設計(編輯修改稿)
2025-06-27 09:00 本頁面
【文章內容簡介】 能價格比高、硬件配套齊全，用戶使用方便，適用性強，可靠性高，抗干擾能力強，系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少，維修工作量小，維修方便，體積小，能耗低[5]。PLC的工作原理：PLC有兩種基本的工作模式，即運行模式與停止模式。PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式，一次循環(huán)可以分為五個階段：內部處理、通信服務、輸入處理、程序執(zhí)行和輸出處理。掃描過程如下圖： 圖21 PLC掃描過程 圖22 PLC工作原理圖PLC一旦工作首先開始掃描，對輸入信號進行集中采集，對輸出信號進行集中刷新。每當刷新輸入時，輸入端口就關閉，在執(zhí)行程序時，即使有新狀態(tài)到達輸入端，也不能被讀入。下一掃描周期時才被讀入。 上位機計算機集散控制系統(tǒng)中有上位機的概念。在該控制系統(tǒng)中，計算機的級別是不一樣的，下位機是與現(xiàn)場設備直接發(fā)生關系的計算機，控制下位機或給下位機提出新任務的稱為“上位機”。集散控制系統(tǒng)越復雜，計算機的級別就越多，這樣的話可能還會有級別更高的計算機對上位機進行控制或者下達命令。 系統(tǒng)工作原理該系統(tǒng)由PLC,溫度、光照、濕度傳感器，還有一些環(huán)流風機、遮陰簾、微霧加濕機等設備組成。該系統(tǒng)工作原理如下圖：圖23 系統(tǒng)工作原理圖該系統(tǒng)首先通過各傳感器檢測大棚內外的環(huán)境信號，然后將這些模擬量轉換為電壓信號，經(jīng)過運算放大器組成的信號處理電路轉化成系統(tǒng)需要的電壓信號。溫度傳感器得分輸出的電流正比與溫度，而且響應速度快、線性度好和高阻抗電流輸出，能夠適應長距離傳輸，可以把 5～55 ℃的溫度轉換為1～4 V的電壓；濕度傳感器能將相對濕度轉換成相應的電流輸出信號。然后PLC將傳感器采集來的信號通過A/D轉換成數(shù)字信號，通過存儲器將這些數(shù)據(jù)暫時存儲起來然后和設定值比較，經(jīng)過一定的控制算法后給出相應的控制信號對執(zhí)行機構包括風機、遮陰簾和加溫熱設備動作。該系統(tǒng)還可以通過通信接口將數(shù)據(jù)送至上位機PC機，完成數(shù)據(jù)管理、智能決策等更為強大的功能，且可以進行數(shù)據(jù)的顯示、編輯、儲存和打印[6]。系統(tǒng)正常工作時，PLC通過傳感器來測量大棚內的溫度，然后與預先設定的目標值進行比較，如果測量值超出了設定范圍的上下限值，PLC就會輸出指令，從而使相應的硬件設備動作；如果測量值在范圍值之內，PLC就會響應，使相應設備停止運轉。系統(tǒng)的工作流程見圖：圖24 系統(tǒng)工作流程圖 本章一開始介紹了大棚溫度控制系統(tǒng)應該完成的任務，然后對系統(tǒng)所涉及的技術作了簡單介紹，最后對PLC和系統(tǒng)的工作原理做了深入剖析。這項前續(xù)工作為后續(xù)章節(jié)系統(tǒng)硬件和軟件上的設計奠定了基礎。第三章 硬件部分設計系統(tǒng)硬件的選擇對于系統(tǒng)的整個設計也是至關重要的，因為可供選擇的設備的型號太多，選擇的余地就會很大，所以選擇硬件時應該慎重考慮溫室控制的實際情況以及需要完成的控制功能、控制方式、資金情況等。外遮陽系統(tǒng)、環(huán)流風機、溫度加熱器、微霧加濕機都是本系統(tǒng)必不可少的，當然傳感器的選擇對系統(tǒng)也至關重要。系統(tǒng)主電路圖更加直觀的介紹了系統(tǒng)所需的各種硬件及其連接方式。 環(huán)境調控系統(tǒng)（1）外遮陽系統(tǒng)全國很多地方夏季都很炎熱，光照太強，所以應該在大棚上部安裝遮陽系統(tǒng)，利用遮陰簾將大部分的陽光擋住，這樣就可以根據(jù)大棚內作物生長的要求選擇適當?shù)恼陉柭省? 圖31 鋼索遮陰簾系統(tǒng)結構圖如上圖所示的鋼索遮陰簾系統(tǒng)。其減速電機安裝在大棚的中心位置，電機輸出軸中心線距遮陰簾下表面相距約200mm，驅動線之間的距離小于3000mm，把換向輪安裝在大棚的兩端。（2）環(huán)流風機常用的環(huán)流通風是在大棚內有序的安裝一定數(shù)量的環(huán)流風機，通過環(huán)流風機使大棚內的空氣形成有序的流動以保證棚內空氣的均勻和穩(wěn)定，從而能夠起到通風降溫的作用?？偤涂紤]棚內循環(huán)通風量、種植作物種類，采用如圖所示的分布格局，使風機排列成兩排，有序的排列在棚內中間走道兩側的架子上，因為該布局通風率較高，適合種植密度大、密閉要求高的大棚。 圖32 環(huán)流風機布局圖（3）溫度加熱器加熱器是比較常用的電熱器件。它具有體積小、加熱功率高等特點，越來越備受人們的親睞。原理圖如下： 圖33 溫度加熱器原理圖 將電壓連接到三相可控硅的輸入端，輸出電壓的大小發(fā)生改變可控硅的觸發(fā)角也會發(fā)生相應的改變，使加熱器的電壓值發(fā)生改變，實現(xiàn)了對大棚溫度的閉環(huán)控制。（4）微霧加濕機圖34 微霧加濕機加濕通過高壓微霧加濕機來完成，自來水經(jīng)過精濾后加壓，經(jīng)過高壓水管送至噴嘴，細微的轡頭經(jīng)過霧化形成以3～10微米的微霧噴射到大棚每個角落，使大棚起到加濕降溫的效果，該設備壓力大、硬度強，效率高、省電而且噪音小且噴霧均勻?？梢詽M足整個大棚空間的需要，起到高效加濕降溫的效果 傳感器的選擇傳感器種類繁多，側重功能不盡相同，而且受各種因數(shù)影響。所以傳感器的選用對測量的精確有重要影響。測量對象與測量環(huán)境，傳感器種類繁多，被測對象不同，可供選擇的傳感器多樣，這就需要我們根據(jù)特定的環(huán)境，全面、細致分析，選擇最合適的傳感器。傳感器選擇的基本原則靈敏度，為了更好地處理輸出信號我們一般會對輸出信號進行
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