基于plc的大棚溫度自動控制系統(tǒng)設(shè)計-文庫吧資料
2025-06-06 09:00本頁面
【正文】 傳感器的選擇傳感器種類繁多，側(cè)重功能不盡相同，而且受各種因數(shù)影響。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(yīng)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。 圖32 環(huán)流風(fēng)機布局圖（3）溫度加熱器加熱器是比較常用的電熱器件。（2）環(huán)流風(fēng)機常用的環(huán)流通風(fēng)是在大棚內(nèi)有序的安裝一定數(shù)量的環(huán)流風(fēng)機，通過環(huán)流風(fēng)機使大棚內(nèi)的空氣形成有序的流動以保證棚內(nèi)空氣的均勻和穩(wěn)定，從而能夠起到通風(fēng)降溫的作用。 圖31 鋼索遮陰簾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如上圖所示的鋼索遮陰簾系統(tǒng)。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。第三章 硬件部分設(shè)計系統(tǒng)硬件的選擇對于系統(tǒng)的整個設(shè)計也是至關(guān)重要的，因為可供選擇的設(shè)備的型號太多，選擇的余地就會很大，所以選擇硬件時應(yīng)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。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(yīng)該完成的任務(wù)，然后對系統(tǒng)所涉及的技術(shù)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。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(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示、編輯、儲存和打印[6]。溫度傳感器得分輸出的電流正比與溫度，而且響應(yīng)速度快、線性度好和高阻抗電流輸出，能夠適應(yīng)長距離傳輸，可以把 5～55 ℃的溫度轉(zhuǎn)換為1～4 V的電壓；濕度傳感器能將相對濕度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流輸出信號。 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(fēng)機、遮陰簾、微霧加濕機等設(shè)備組成。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(shè)備直接發(fā)生關(guān)系的計算機，控制下位機或給下位機提出新任務(wù)的稱為“上位機”。下一掃描周期時才被讀入。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(jìn)行集中采集，對輸出信號進(jìn)行集中刷新。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。輸入模塊完成對信號的接收和輸入，輸出模塊實現(xiàn)對繼電器等執(zhí)行裝置的控制。 PLCPLC（可編程序控制器）由CPU模塊、I/O模塊和編程器構(gòu)成PLC。 系統(tǒng)技術(shù)介紹 傳感技術(shù)電量一般是指物理學(xué)中的電學(xué)量，如電流、電阻、電容、電感等；非電量則是指除電量之外的一些參數(shù)，如壓力、流量、質(zhì)量、溫度等[4] 。目前國內(nèi)的大部分的大棚都是通過這種自動控制，這種控制方式對作物生長情況的改變難以作出及時的反應(yīng)，不能緊密跟蹤作物生長的內(nèi)在規(guī)律。 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)大棚的作用是為作物提供最佳的生長環(huán)境，避免一年四季氣候變化和惡劣天氣一般大棚以采光和覆蓋材料作為主要的結(jié)構(gòu)材料，它能夠確保作物在冬季或其他惡劣環(huán)境下健康的生長，從而起到提高產(chǎn)量的作用。第二章 系統(tǒng)概述該系統(tǒng)下位控制由FX2N系列PLC完成，上位機為PC機，變頻器采用三菱D720通用變頻器,由溫度、光電、濕度等傳感器采集現(xiàn)場信號，PLC將傳感器采集到的有關(guān)的環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后把這些數(shù)值與給定值比較，經(jīng)過控制計算給出相應(yīng)的控制信號使環(huán)流風(fēng)機、遮陰簾、微霧加濕機等設(shè)備動作，實現(xiàn)大棚溫度的自動控制。改變設(shè)定目標(biāo)值就能自動地進(jìn)行大棚內(nèi)環(huán)境因子的調(diào)節(jié)。 大棚溫度控制系統(tǒng)研究目的及意義 雖然目前我國絕大部分的大棚都安裝了加熱、降溫和通風(fēng)設(shè)備，但是大多是通過人工使其動作，一旦大棚面積很大種植者的勞動強度就會很大，更不用說實現(xiàn)對溫度的精確控制了。目前，我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)土地利用率低、盲目引進(jìn)溫室、管理技術(shù)水平低、勞動生產(chǎn)率低、能源浪費嚴(yán)重[3] 。截至到目前，我國對于該系統(tǒng)的研究技術(shù)還是比較落后，以基本的PID控制為主。 （3）智能化控制：這是大棚控制發(fā)展到目前為止為最高階段，該技術(shù)建立在自動控制和生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上，是總結(jié)和運用各種農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識、技術(shù)和實驗數(shù)據(jù)建成的專家系統(tǒng)，通過建立最適宜作物生長的數(shù)學(xué)模型，開發(fā)出一種適合個各種作物生長的專家控制技術(shù)。改變預(yù)先設(shè)置的目標(biāo)值可以使棚內(nèi)的環(huán)境因子得到自動的調(diào)節(jié)，但該控制不能適應(yīng)作物生長狀況的突變，難以介入作物生長的內(nèi)在規(guī)律。（2）自動控制：這是大棚控制技術(shù)發(fā)展的另一階段，它需要種植者根據(jù)棚內(nèi)作物的生長狀況提前設(shè)置好作物所需的目標(biāo)參數(shù)，然后控制系統(tǒng)把傳感器的實際輸出值與預(yù)先設(shè)置好的目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行比較，從而去控制各環(huán)境因子的調(diào)節(jié)過程，進(jìn)一步完成各種加熱、降溫等。他們作為該控制技術(shù)的核心，在對大棚內(nèi)外各環(huán)境因子和作物情況的基礎(chǔ)上結(jié)合自己豐富的經(jīng)驗，手動改變大棚內(nèi)的環(huán)境。根據(jù)國內(nèi)外大棚控制技術(shù)的發(fā)展形勢，其發(fā)展階段可以分為三個：（1）手動控制：這是大棚環(huán)境控制發(fā)展的初級階段，其技術(shù)相當(dāng)落后。這種管理方式缺乏量化的指標(biāo)，精確度很差，僅僅能夠被動的調(diào)節(jié)溫度等，而不能主動的是大棚內(nèi)的環(huán)境因子自動的改變，這就不能發(fā)揮大棚的高產(chǎn)特性。設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展為大棚實現(xiàn)大型現(xiàn)
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