基于PLC的智能温室控制系统的设计

论文摘要

本文针对潍坊职业学院建立的日光连栋智能温室,要求自行设计温室的控制系统。通过分析温室执行机构的相应动作对环境因子的影响,将可编程控制技术、变频技术、组态监控技术和传感器技术应用于温室控制系统的设计,开发了基于PLC的智能温室控制系统。温室环境系统是一个非线性、时变、滞后复杂大系统,难以建立系统的数学模型,采用常规的控制方法难以获得满意的静、动态性能。本文根据温室环境控制的特点,提出了一种基于参数自整定的PID控制温度的设计方案,并通过MatlabR2007软件进行了仿真,较好的实现了夏天的温室降温。本次设计控制系统硬件部分主要由PLC、变频器和各类传感器构成,用来完成温室内部温度、湿度、二氧化碳浓度、光照度等室内参数的检测与温室内双向天窗、侧窗、湿帘窗角度开闭驱动,内外遮阳网驱动,湿帘水泵,环流风机,节能降温排湿风扇,CO2补气阀、补光灯等执行设备的控制。智能温室软件包括上位机监控软件和下位机用户软件。上位机监控软件的编制采用组态王6.02通过与PLC的通信,实现了远距离温室监控、温室实时数据与历史数据的显示,实时控制参数的在线修改,完成了温室内的实时监控。下位机系统软件则采用日本松下的FPWINGR编程软件来开发。该系统在潍坊职业学院智能温室投入运行后,很好地实现了对温室内的各个环境因子的控制调节,为作物的生长创造了良好的环境。采用了变频技术用于降温的自动调节,达到了节水、节能的目的。本系统操作简单、工作稳定可靠、实用性强;并有良好的组态监控界面,能远程控制。适应了当前现代化农业的需要,适用范围广,其经济效益很好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 研究的背景
• 1.2 研究的意义
• 1.3 国内外温室环境控制技术的研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 温室环境测控技术的发展趋势
• 1.5 本系统研究方案
• 1.6 研究内容与方法
• 1.6.1 研究的内容
• 1.6.2 拟解决的关键问题
• 1.6.3 研究方法和技术路线
• 第二章 智能温室控制算法的研究
• 2.1 温室环境的主要特点
• 2.2 智能温室控制对象的数学模型
• 2.2.1 智能温室控制对象微分方程
• 2.2.2 智能温室控制对象微分方程式的分析
• 2.2.3 智能温室特性的确定
• 2.3 MATLAB仿真
• 2.3.1 PID控制器参数的选取
• 2.3.2 PID控制系统仿真
• 第三章 系统总体结构与硬件设计
• 3.1 系统总体结构
• 3.1.1 控制系统设计目标
• 3.1.2 控制模式
• 3.1.3 控制方案
• 3.2 系统的硬件组成
• 3.2.1 PLC的选型及配置
• 3.2.2 信息采集系统的设计
• 3.2.3 执行机构系统设计
• 第四章 系统的软件设计
• 4.1 温室控制系统PLC软件的设计
• 4.1.1 控制系统软件设计要求
• 4.1.2 控制系统中的地址分配
• 4.1.3 控制系统软件设计
• 4.1.4 温室温度PID控制软件设计
• 4.2 系统的组态监控软件的设计
• 4.2.1 智能温室的远程监控画面的设计
• 4.2.2 数据统计功能的实现
• 4.2.3 温室设备运行记录
• 4.2.4 远程设定功能的实现
• 4.2.5 DDE与PLC
• 第五章 系统安装与调试及变频节能测试
• 5.1 控制系统的安装
• 5.2 智能温室控制系统的调试
• 5.3 采用变频技术的温室降温排湿节能效果试验
• 结束语
• 引文出处及参考文献
• 致谢
• 附1 C-NET适配器工作原理及说明
• 附2 程序
• 附3 组态程序
• 附4 智能温室照片
• 附5 电气控制原理图
• 学位论文评阅及答辩情况表