基于PLC的大棚溫度自動控制系統(tǒng)設(shè)計

第1章緒論夠快速發(fā)展。但是到目前為止，有相當(dāng)一部分的大棚、溫室還要靠種植者的經(jīng)驗來完設(shè)置好的目標(biāo)參數(shù)進行比較，從而去控制各環(huán)境因子的調(diào)節(jié)過程，進一步完成各種加率低、能源浪費嚴(yán)重。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第2章系統(tǒng)概述2.2系統(tǒng)技術(shù)介紹量轉(zhuǎn)換的技術(shù)稱為傳感技術(shù)，其核心器件為傳感器。PLC(可編程序控制器)由CPU模塊、I/0模塊和編程器構(gòu)成PLC。PLC的特殊功能由特殊模塊完成。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PLC特點如下：編程方法簡單易學(xué)、功能強、性能價格比高、硬件配套齊全，用戶使序掃描，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(wù)、圖2-1PLC掃描過程出設(shè)備麗入部分用戶程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器電磁閥圖2-2PLC工作原理圖2.2.3上位機2.3系統(tǒng)工作原理PLC系統(tǒng)加熱加濕設(shè)備遮陰簾風(fēng)機圖2-3系統(tǒng)工作原理圖信號，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。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1～4V的電壓；濕度傳感器能將相對濕度轉(zhuǎn)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(yīng)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、智能決策等更傳感器來測量大棚內(nèi)的溫度，然后與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值進行比較，如果測量值超出了設(shè)MM光強設(shè)定值>啟動避陰簾B濕度設(shè)定值>Y結(jié)束圖2-4系統(tǒng)工作流程圖第3章硬件部分設(shè)計(1)外遮陽系統(tǒng)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(dāng)?shù)恼陉?.電機2.掉向輪3.壓簾線4.托簾線5.動力線6.動邊型材7.拉簾梁(2)環(huán)流風(fēng)機內(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?？偤涂紤]棚內(nèi)循環(huán)通風(fēng)量、種植作物種類，采用如圖所示的分布格局，使風(fēng)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(fēng)率較高，適合種植圖3-2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。它具有體積小、加熱功率高等特點，越來越備受人圖3-3溫度加熱器原理圖(4)微霧加濕機圖3-4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?？梢詽M3.2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。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。因此，這就要求所選頻率特性，在保證不失真的前提下將頻率控制在允許范圍內(nèi)，被測量頻率范圍的大小與傳感器的頻率特性成正比，隨著頻率響應(yīng)的增高而變寬，同時機械系統(tǒng)慣性與結(jié)構(gòu)特性成正比關(guān)系。在動態(tài)測量中，應(yīng)根據(jù)信號自身的特點，如隨機性、瞬態(tài)性、穩(wěn)態(tài)性(1)溫度傳感器(2)濕度傳感器基片上覆蓋的一層感濕材料制成的膜是濕敏電阻的主要元件，元件的相應(yīng)的電阻(3)光照傳感器3.3系統(tǒng)硬件接線圖慨慨魯0系統(tǒng)硬件由溫度加熱器、環(huán)流風(fēng)機、遮陰簾系統(tǒng)和微霧加濕機構(gòu)成，遮陰簾電機有3.3.2系統(tǒng)其他部分電路設(shè)計(1)正反轉(zhuǎn)電機控制電路U圖3-6正反轉(zhuǎn)控制電路圖(2)開/關(guān)設(shè)備控制電路圖3-7開關(guān)設(shè)備控制電路關(guān)量信號全部由輸入繼電器分配，輸出的開關(guān)量信號用于驅(qū)動由接觸器控制的電機。模溫度傳感器將4路溫度信號，通過對采樣周期的控制，對輸入的溫度信號不斷采樣4次，有效信號為其平均值，再對其值進行加權(quán)計算，計算方式為(y=alX1+a2x2濕度傳感器濕度傳感器溫度傳感器溫度傳感器光強傳感器2計算機N+觸發(fā)開關(guān)pompom1-poM1pH2N-C圖3-8PLC系統(tǒng)控制電路圖第4章軟件設(shè)計一個系統(tǒng)功能的實現(xiàn)不但需要合適的硬件，而且與硬件相配的軟件對系統(tǒng)也非常重要，軟件主要功能是完成對信息量的邏輯運算然后對硬件發(fā)出相應(yīng)的動作指令使其動信號類型名稱電路中編號PLC中地址信號類型名稱電路中的編號PLC中地址啟動按鈕字輸出信號環(huán)流風(fēng)機停止按鈕微霧加濕機轉(zhuǎn)換開關(guān)遮陰簾開環(huán)流風(fēng)機開關(guān)遮陰簾關(guān)遮陰簾開天窗開遮陰簾關(guān)天窗關(guān)總復(fù)位開關(guān)報警鈴加熱器1加熱器2表4.2數(shù)據(jù)寄存器分布編號功能4路溫度輸入濕度輸入1濕度輸入2光強輸入溫度控制加權(quán)溫度PID參數(shù)溫度給定4.2系統(tǒng)程序圖4-1溫度PID調(diào)節(jié)程序4.2.2系統(tǒng)主程序圖4-2系統(tǒng)主程序經(jīng)過測試，本系統(tǒng)符合設(shè)計要求，可以在硬件上實現(xiàn)溫度、濕度和光照傳感器檢測大棚內(nèi)外諸如溫度、濕度等環(huán)境因子，然后通過變送器將這些檢測到的模擬量轉(zhuǎn)化為電完成對硬件的相應(yīng)動作：遮陽系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)的輸出信號完成遮陽降低大棚內(nèi)的光照量，環(huán)流風(fēng)機動作使大棚內(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，天窗電機的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)對大棚進出空氣量的控制，微霧加濕機的A/D轉(zhuǎn)化將傳感器檢測到的大棚內(nèi)外的實時環(huán)境信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后與預(yù)先設(shè)定值比應(yīng)的硬件動作，如果溫度在設(shè)定值，PLC就不會輸出信號，實現(xiàn)了對大棚溫度的自動控大棚溫度自動控制系統(tǒng)是一種為作物提供最好環(huán)境、避免各種棚內(nèi)外環(huán)境變化對其(1)硬件上，溫度、濕度和光照傳感器檢測大棚內(nèi)外諸如溫度、濕度等環(huán)境因子，據(jù)系統(tǒng)的輸出信號完成遮陽降低大棚內(nèi)的光照量，環(huán)流風(fēng)機動作使大棚內(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，天窗電機的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)對大棚進出空氣量的控制，微霧加濕機的動作在一定程度上增加了大棚內(nèi)的濕數(shù)字信號后與預(yù)