【正文】 設(shè)計 17 PLC的I/O分布圖 17 系統(tǒng)程序 18 系統(tǒng)溫度PID調(diào)節(jié)程序 18 系統(tǒng)主程序 18 小結(jié) 19第五章 結(jié)論 20參考文獻 21謝辭 22 II第一章 緒論 大棚溫度控制系統(tǒng)發(fā)展背景及現(xiàn)狀 如今塑料大棚、日光溫室逐漸成為我國設(shè)施結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)類型。農(nóng)業(yè)聯(lián)合部推廣的新一代節(jié)能型的日光溫室，可以節(jié)約大量的煤資源，每年沒畝能節(jié)約燃煤約20噸[1] 。從1995年開始我國大型溫室大棚面積迅速增加，截至目前已有約200公頃，一些發(fā)達國家也發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)代化溫室大棚土地利用率高、便于機械化操作等優(yōu)點也大力發(fā)展面積也不斷增加。但是到目前為止，有相當一部分的大棚、溫室還要靠種植者的經(jīng)驗來完成，缺乏根本的科學性。由此可知，大棚溫度的自動控制對設(shè)施農(nóng)業(yè)甚至我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程都有很大的影響。傳感器也是長期從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的種植者，其也是該系統(tǒng)的執(zhí)行者。但其生產(chǎn)效率低，不適合農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程，且要求種植者有較高的生產(chǎn)素質(zhì)。該控制技術(shù)使生產(chǎn)自動化，利于大規(guī)模生產(chǎn)，大大提高的生產(chǎn)效率。但是目前我國有相當一部分的自主開發(fā)的現(xiàn)代化溫室以及引進的國外設(shè)備都運用該控制[2]。該技術(shù)是在手動、自動、自動化控制發(fā)展之后發(fā)展起來的，也會越來越先進，越來越完備。它僅僅能夠滿足常見的溫度系統(tǒng)，在一些復雜、時變情況下難以使用，基本都由有經(jīng)驗的工人現(xiàn)場來調(diào)試。但是隨著科技發(fā)展和社會的全面進步，這些問題也會被逐漸解決，逐步向?qū)I(yè)化發(fā)展，朝著自動化農(nóng)業(yè)型發(fā)展，從而為社會大眾提供更加豐富可口、安全、優(yōu)質(zhì)的綠色健康食品。 該系統(tǒng)結(jié)合目前國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，充分發(fā)揮PLC的控制優(yōu)點在結(jié)合種植者種植經(jīng)驗的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對溫度的精確自動調(diào)節(jié)，該溫度自控控制系統(tǒng)實現(xiàn)了大棚作物生產(chǎn)的自動化，為推動規(guī)模化生產(chǎn)和勞動生產(chǎn)率的提高都起到了很好的促進作用。對于推進我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化起到很大作用。軟件部分主要是實現(xiàn)對各傳感器所測環(huán)境因子值的處理，其中包括一些算術(shù)邏輯運算，然后通過與設(shè)定值的對比，發(fā)出相應的信號完成對各種硬件設(shè)備的控制，軟件部分可以稱作系統(tǒng)的“大腦”，而硬件部分則可以稱作系統(tǒng)的“神經(jīng)”和“肢體”。大棚溫度控制通過接受光照、溫度、濕度傳感器傳來的信號，經(jīng)過PC機和PLC的控制和決策調(diào)節(jié)各種環(huán)境因子從而為其提供良好的生活環(huán)境。該系統(tǒng)在原有溫度自動控制和生產(chǎn)者生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過一定的對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識、技術(shù)和各種實驗數(shù)據(jù)的收集，更精確及時的使外部設(shè)備動作完成相應的加熱降溫和通風，及時為作物提供更適宜的生長環(huán)境，達到高產(chǎn)高效的目的。能實現(xiàn)非電量到于此相對應的電量轉(zhuǎn)換的技術(shù)稱為傳感技術(shù)，其核心器件為傳感器。PLC的特殊功能由特殊模塊完成。PLC特點如下：編程方法簡單易學、功能強、性能價格比高、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(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少，維修工作量小，維修方便，體積小，能耗低[5]。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(nèi)部處理、通信服務、輸入處理、程序執(zhí)行和輸出處理。每當刷新輸入時，輸入端口就關(guān)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。 上位機計算機集散控制系統(tǒng)中有上位機的概念。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。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(nèi)外的環(huán)境信號，然后將這些模擬量轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)過運算放大器組成的信號處理電路轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)需要的電壓信號。然后PLC將傳感器采集來的信號通過A/D轉(zhuǎn)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(shè)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(gòu)包括風機、遮陰簾和加溫熱設(shè)備動作。系統(tǒng)正常工作時，PLC通過傳感器來測量大棚內(nèi)的溫度，然后與預先設(shè)定的目標值進行比較，如果測量值超出了設(shè)定范圍的上下限值，PLC就會輸出指令，從而使相應的硬件設(shè)備動作；如果測量值在范圍值之內(nèi)，PLC就會響應，使相應設(shè)備停止運轉(zhuǎn)。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(shè)計奠定了基礎(chǔ)。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(guān)重要。 環(huán)境調(diào)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(nèi)作物生長的要求選擇適當?shù)恼陉柭?。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(qū)動線之間的距離小于3000mm，把換向輪安裝在大棚的兩端?？偤涂紤]棚內(nèi)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(nèi)中間走道兩側(cè)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。它具有體積小、加熱功率高等特點，越來越備受人們的親睞。（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(shè)備壓力大、硬度強，效率高、省電而且噪音小且噴霧均勻。所以傳感器的選用對測量的精確有重要影響。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放大，但是隨著信號的增大外界無關(guān)量的影響作用也會隨著增大，從而影響測量結(jié)果。同時也要盡可能的減小外界噪音的進入。在動態(tài)測量中，應根據(jù)信號自身的特點，如隨機性、瞬態(tài)性、穩(wěn)態(tài)性