【正文】 因?yàn)橹挥徐`。因?yàn)?，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大??；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。 存儲容量（字節(jié)）＝開關(guān)量 I／ O 點(diǎn)數(shù) 8＋模擬量 I／ O 通道數(shù) 32 另外，在存儲容量選擇的同時(shí)，注意對存儲器的類型的選擇。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時(shí)，其程序量可能相差 25%之多，所以對于初學(xué)者應(yīng)該在存儲容量估算時(shí)多留裕量。 通常 I／ O 點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實(shí)際需要，再加上 10%~15%的裕量來確定。 容量的選擇 上位機(jī)（計(jì)算機(jī)） 串行通信接口 下位機(jī)（ PLC） 輸入模塊 A/D 模塊 輸出模塊 限位開關(guān) 手動開關(guān) 模擬變送電路 模擬傳感器 繼電器模塊 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 卷簾機(jī)限位 卷簾機(jī) 鼓風(fēng)機(jī) 通風(fēng)機(jī) 抽水機(jī) 溫 度 濕 度 卷簾機(jī) 鼓風(fēng)機(jī) 通風(fēng)機(jī) 抽水機(jī) 42 PLC 的容量包括 I／ O 點(diǎn)數(shù)和用戶存儲容量兩個(gè)方面。 （五）系統(tǒng)可靠性的要求 對于一般系統(tǒng) PLC 的可靠性均能滿足。 （四）響應(yīng)速度要求 PLC 是為工業(yè)自動化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次 PLC 的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。 （三）相應(yīng)的功能步驟 一般小型（低檔） PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。 （二）安裝方式的選擇 PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程 I／ O 式以及多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)： （一）合理的 結(jié)構(gòu)型式 PLC 主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。采用 PLC 成本雖然比單片機(jī)高，但是考慮到穩(wěn)定性、可維護(hù)性等綜合因素，采用 PLC 比單片機(jī)具有較高的性價(jià)比。 控制系統(tǒng)的硬件組成 用安裝有組態(tài)軟件的計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，進(jìn)行環(huán)境各因子的長期監(jiān)控， PLC 作為下位機(jī)，當(dāng)各個(gè)參數(shù)變化時(shí)對各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的控制。 （ 2）自動控制模式 通過傳感器對環(huán)境因子進(jìn)行監(jiān)測，并對其設(shè)定上限和下限值，當(dāng) 40 檢測到某一值超過設(shè)定值，便發(fā)出信號自動對驅(qū)動設(shè)備進(jìn)行開啟和關(guān)閉，從而使溫室環(huán)境因子控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。在運(yùn)行的時(shí)候可以通過按鈕對這兩種控制方式進(jìn)行切換。 （ 2）以種植的作物為基準(zhǔn)：可能每個(gè)階段用戶種植的作物不同，所需的環(huán)境參數(shù)也不同，每個(gè)階段的各個(gè)參數(shù)都可以依據(jù)作物所需的生長環(huán)境進(jìn)行靈活的設(shè)定。總體結(jié)構(gòu)示意圖如下 : 控制原則 （ 1）以時(shí)間為基準(zhǔn)的變溫管理：根據(jù)一天中時(shí)間的變化實(shí)行變溫管理，根據(jù)作物的生 長需要將一天分成四個(gè)時(shí)間段，四個(gè)時(shí)間段中根據(jù)不同的控溫要求對溫室進(jìn)行控制。盡可能滿足操作簡單、界面友好、通用性和適應(yīng)性強(qiáng)的軟件開發(fā) 原則。下位機(jī)系統(tǒng)則采用西門子的 Step7 編程軟件來開發(fā)。 軟件系統(tǒng)的編制 系統(tǒng)的軟件包括上位機(jī)監(jiān)控軟件和下位機(jī)系統(tǒng)軟件。上位機(jī)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對溫室進(jìn)進(jìn)行監(jiān)控和參數(shù)的設(shè)定?？删幊炭刂破魇敲嫦蛴脩舻膶Ｓ霉I(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有許多明顯的特點(diǎn)。 可編程控制器 PLC 對用戶來說，是一 種無觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝。 （ 3）開發(fā)功能完善、成本低、可靠性高和擴(kuò)展性好的溫室自動系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)，為溫室生產(chǎn)普及創(chuàng)造條件 PLC 的現(xiàn)狀 目前 PLC 數(shù)值模擬研究 不僅在工作而且在生活中也有廣泛應(yīng)用， 本節(jié)將從 工作中運(yùn)料中 介紹 。 （ 3）研制基于 PLC 的溫室智能控制系統(tǒng) （ 4）開發(fā)智能溫室組態(tài)監(jiān)控界面。智能控制系統(tǒng)包括：通風(fēng)機(jī)控制、噴灌控制、鍋爐加熱鼓風(fēng)機(jī)的控制、 CO2 釋放器電磁閥的控制等。 、 1 研究內(nèi)容和方法 （ 1）根據(jù)影響植物生長的因素，選擇作物環(huán)境條件的實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)和智能溫室控制系統(tǒng)兩部分。 多變量耦合系統(tǒng)。對與外界所施加的作用，溫室系統(tǒng)并不立即響應(yīng)，而是經(jīng)過一段時(shí)間的延遲才響應(yīng)。因而，溫室系統(tǒng)是一個(gè)參數(shù)隨著時(shí)間變化的動態(tài)系統(tǒng)。 時(shí)變系統(tǒng)。由于溫室面積比較大，造成溫室內(nèi)部各個(gè)物理量的分布是不均勻的。大量隨機(jī)的、不確定的因素使得對其精確建模比較困難。 溫室系統(tǒng)主要特點(diǎn) 非線性系統(tǒng)。 智能溫室將自動化技術(shù)引進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，為農(nóng)業(yè)科研活動提供了有利的科學(xué)手段。通過控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測溫室內(nèi)溫度、濕度，與普通簡單溫度濕度測量相比，更準(zhǔn)確可靠。 研究意義 近年來，農(nóng)業(yè)作為國家優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)正受到各級政府的高度重視，增加農(nóng)民的收入是我們國家當(dāng)前的基本國策，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是我們追求的目標(biāo)，基于計(jì)算機(jī)和自動化技術(shù)的智能溫 37 室是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一個(gè)標(biāo)志。因此，智能溫室控制技術(shù)有巨大的市場空間。 研究背景 “ 工廠化農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范 —— 現(xiàn)代大型溫室標(biāo)準(zhǔn)化栽培技術(shù)體系研究與產(chǎn)業(yè)化示范 ” 被列為國家重點(diǎn)科技攻關(guān)內(nèi)容并成功結(jié)題。 program design 目 錄 第一章 緒論 課題背景 .........................................................4 課題研究的意義 ...................................................4 溫室環(huán)境的主要特點(diǎn) ...............................................4 課題的主要研究工作 ...............................................5 PLC 的現(xiàn)狀 ........................................................5 第二章 基于 PLC設(shè)計(jì)的整體方案 硬件整體設(shè)計(jì)方案 ..................................................6 軟件整體設(shè)計(jì)方案 ..................................................6 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的總體目標(biāo) ...................................................6 設(shè)計(jì)的控制原則 ...................................................7 設(shè)計(jì)的控制方案 ...................................................7 36 控制系統(tǒng)硬件組成 .................................................7 、 1 PLC 的選擇 .....................................................8 、 2 PLC 機(jī)型和容量的選擇步驟與原則 .................................8 傳感器的選擇 .....................................................11 信息采集系統(tǒng) .....................................................12 執(zhí)行機(jī)構(gòu) .........................................................14 第四章 軟件部分 梯形圖 指令表 結(jié)論 參考文獻(xiàn) 謝詞 第 一章 緒論 前言 智能溫室系統(tǒng)是近年來逐步發(fā)展起來的一種資源節(jié)約型高效設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)，它是在普通日光溫室的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)自控技術(shù)、智能傳感器技術(shù)等高科技手段發(fā)展起來的。 sensors。系統(tǒng)成本低廉，性能穩(wěn)定，通用良好，符合中國國情，具有 廣泛的應(yīng)用前景。 3楊樂平 LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用 第 1版 北京 電子工業(yè)出版社 4沙占友 智能化集成溫度傳感器原理與應(yīng)用 第 1版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 5繳瑞山 韓全立 單片機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用 第 1版北京高等教育出版社 6胡乾斌單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 第 1版 武漢華中科技大學(xué)出版社 1997 7王仲生 智能檢測與控制技術(shù) 第 1版 西安 西北工業(yè)大學(xué)出版社 2021 8楊樂平 LabVIEW 程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用 第 1版 北京 電子工業(yè)出版社 2021 9于海生 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 第 1版 北京 清華大學(xué)出版社 2021 10趙茂泰 智能儀器原理及應(yīng)用 第 1版 北京 電子工業(yè)出版社 1997 11胡瑞雯 智能檢測與控制系統(tǒng) 第 1版 西安 西安交通大學(xué)出版社 1991 12 TRUL97 Trulove, YORK:McGrawHill,1997 13 XIAO99 XIAO,X.,andNi,L.“ Inter QoS:A Big PICTURE” IEEE Network,March/April 1999 33 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 的溫室大棚 摘 要 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)介題 目 基于 PLC的溫室大棚控制 系 （院） 專 業(yè) 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 職 稱 34 紹了系統(tǒng)的特點(diǎn)、組成、硬件設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及通信問題。 32 參考文獻(xiàn) 1趙會兵 虛擬儀器技術(shù)規(guī)范與系統(tǒng)集成 第 1版北方交通大學(xué)出版社。 其他部分 在大棚內(nèi)部，又單片機(jī)和溫度傳感器構(gòu)成的系統(tǒng)還有顯示電路，其功能是把有溫度傳感器測得的溫度值顯示出來，然后判斷當(dāng)前溫度與設(shè)定值的大小，當(dāng)當(dāng)前溫度值不在給定范圍內(nèi)的時(shí)候，單片機(jī)發(fā)出溫度控制信號，對溫度進(jìn)行控制。 31 硬件綜述 以上 DS18B20 和單片機(jī)的電路圖如圖 38 所示。 AT89C2051 片內(nèi)存儲器售后通常處于擦除狀態(tài)，即每個(gè)地址單元內(nèi)容均為 FFH，人們可隨時(shí)對其編程 [9]。故在程序中不應(yīng)包括訪問片外數(shù) 據(jù)存儲器的 MOVX 指令。分支指令： LCALL、 LJMP、 ACALL、 SJMP 等無條件分支指令，只要保證它們的目的地址一定落在 000H7FFH 范圍內(nèi)就可執(zhí)行無誤，超出物理空間的界限就會引起不可知的程序執(zhí)行結(jié)果。 因?yàn)?AT89C2051 內(nèi)部只有 2K 字節(jié) 程序存儲器，所以所有跳轉(zhuǎn)指令之目的地址必須落在該器件 2K 字節(jié)的程序存儲器物理空間之內(nèi)。 AT89C2051 含有 2K 字節(jié)閃存用來存放程序，與 MCS51 體系結(jié)構(gòu)完全兼容，可用MCS51 指令系統(tǒng)對其進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 端口 和 分別接模數(shù)轉(zhuǎn)換器件的 SCL 和 SDA(SCL 是串行端口的時(shí)鐘輸入；SDA 是串行數(shù)據(jù)輸出口 )，用來保持大屏幕數(shù)據(jù)接收的實(shí)時(shí)同步控制。 端口引腳 P3． 0P3． 5 及 P3． 7 可以作為 7 位雙向 I／ O 引 腳控制，并提供內(nèi)部提升電阻， P3． 6 位用于內(nèi)部比較器輸出控制，無法做一般 I／ O 控制， P3 口輸出緩沖器可以吸入 20mA 電流。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 27 所示。其具有如下的一些特性： (1)指令與 MCS51 芯片兼容； (2)內(nèi)含 2k 字節(jié)的可編程閃速存儲器； (3)工作電壓范圍： 2． 7V 至 6V。 工業(yè)控制 儀器儀表 電信技術(shù) 辦公自動化和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備 29 汽車和節(jié)能 制導(dǎo)和導(dǎo)航 商用產(chǎn)品 家用電器 [10]。 單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 由于單片機(jī)具有上述顯著的特點(diǎn)，因此，其應(yīng)用領(lǐng)域無所不至，在自動化裝置