小型育苗温室自动控制系统研究

论文摘要

小型育苗温室为珍贵苗木的人工培育环境系统,目前,人工培养箱的设计对苗木生存环境影响因子的综合性考虑尚未全面。本课题以小型育苗温室的培育环境为研究对象,主要做了如下工作：1)根据珍贵苗木的培育要求,以西门子S7-200CPU224XP为控制单元,并设计小型育苗温室的整体结构及尺寸；2)利用ANSYS CFX软件建立温室内部的空间模型,对温室系统内部的温度、湿度及其耦合关系进行有限元分析,得到温室内部的温度、湿度的稳定状态时的梯度分布,根据分析结果调整各环境因子的采样点位置；另外,借助MATLAB中的Simulink工具箱对系统模型进行仿真,得出响应曲线特性；3)利用STEP7 MicroWINV4.0 SP6编译控制程序,实现小型温室内部环境参数的控制,同时通过上位机监控软件组态王6.53以及文本显示器来实时监控温室内部环境因子的状况,通过监测、分析和相应的数据处理来反馈温室内部的控制情况；4)在控制过程中,通过组态王的历史数据库实时存储内部环境参数的过程数据,并进行数据处理,分析单个环境因子的变化对其它环境因子的影响作用,分析温室内部温湿度之间的耦合关系及与其它环境因子之间的关系,绘制各环境因子的相关曲线。在系统控制调试中,利用PID控制方法对系统中各环境因子进行参数控制整定,取得了稳定的控制效果。经过现场试验测试,所研制的系统可有效实现对小型育苗温室系统内部各个环境参数的控制调节。本系统操作简单、稳定性强、可靠性高、实用性强,配合组态王监控界面,可实现实时监控,能满足现代珍贵苗木培育的需要,具有良好的经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 课题研究背景和意义
• 1.3 国内外发展状况
• 1.3.1 国外发展状况
• 1.3.2 国内发展状况
• 1.4 课题来源及论文的主要研究内容
• 第2章 小型育苗温室系统
• 2.1 系统的总体结构
• 2.2 系统的总体控制系统设计
• 2.3 数学模型
• 2.4 上位机和下位机的通讯设置
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统的热力学分析
• 3.1 分析软件简介
• 3.2 CFX分析过程
• 3.3 本章小结
• 第4章 系统的子系统设计
• 4.1 温度控制系统设计
• 4.1.1 系统所采用传感器及其原理
• 4.1.2 温度控制系统的实现
• 4.1.3 冷凝系统的设计
• 4.2 湿度控制系统设计
• 4.2.1 系统所采用传感器及其原理
• 4.2.2 湿度控制系统的实现
• 4.2.3 加湿器水位控制
• 4.3 二氧化碳浓度控制系统设计
• 4.3.1 系统所采用传感器及其原理
• 4.3.2 二氧化碳浓度控制系统的实现
• 4.4 光照强度控制系统设计
• 4.4.1 系统所采用传感器及其原理
• 4.4.2 光照度控制系统的实现
• 4.5 组态监控系统设计
• 4.5.1 文本显示器MD204L
• 4.5.2 组态王6.53
• 4.6 本章小结
• 第5章 系统的调试及实验分析
• 5.1 系统控制要求
• 5.2 参数间的耦合分析
• 5.3 整个系统的开关量控制调试
• 5.4 系统PID控制的实现
• 5.4.1 PID控制
• 5.4.2 数字PID控制器及其算法
• 5.5 实验结果验证分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士研究生期间发表的论文
• 致谢