基于plc的智能绿色温室控制系统设计(附件)【字数：9729】
摘 要温室和人们如今的生活息息相关，温室大棚的花果作物也是随处可见。本文就基于PLC的温室控制系统作详细介绍。在对新旧温室控制系统进行比较之后，接着描述了温室控制的重要性，然后对系统进行理论分析并概述系统组成结构，最后完成系统的硬件设计和软件调试。本系统采用PLC作为控制器，电机的调速系统采用变频器，同时设计人机界面来实时监控。硬件设计部分包括系统主要机构型号的确定，设计主电路接线方式以及PLCI/O端口的分配和外围设备接线方式。软件部分根据工艺流程设计编写控制程序和计算方法。该系统运行非常可靠，具有控制灵敏度高，节能等特点。通过实践结果表明,智能绿色温室系统具有较高的可靠性和可行性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的提出 1
1.2 课题的发展状况 1
1.3 课题的主要研究内容与任务 1
第二章 课题的理论分析及方案的确定 3
2.1理论分析 3
2.1.1温室控制系统原理 3
2.1.2电机的调速原理 3
2.1.3 信息采集及传输原理 4
2.1.4步进电机驱动原理 4
2.2方案确定 5
2.2.1系统组成 5
第三章 课题的硬件设计 7
3.1 系统主要设备的选型 7
3.1.1PLC 及其扩展模块的选型 7
3.1.2变频器的选型 9
3.1.3传感器的选型 10
3.1.4人机界面的选型 12
3.1.5通风电机选型 12
3.1.6开窗电机选型 13
3.1.7硬件设备型号汇总 13
3.2 课题主电路的设计 13
3.3 系统控制电路设计 14
3.4 PLC 的 I/O 端口分配及外围接线图 15
第四章 课题的软件设计 17
4.1 软件设计分析 17
4.2 PID控制参数整定及程序设计 18
4.2.1 PID控制算法 19
4.2.2 PID参数整定 19
4.2.3内存地址分配与PID指令回路表 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
20
4.2.4 PID控制程序设计 20
4.2.5步进电机驱动控制设计 25
4.2.6主回路控制设计 27
4.2.7调试结论 28
结束语 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1 课题的提出
温室，又被称之为暖房，现代化温室配备了具有控制温湿度、光照等功能的先进设备，通过主控单元包括电脑、触摸屏等自动控制植物所需的最佳生长环境条件。在外界不适宜植物生长的情况下，能提供生育期和保证作物产量，多用于低温季节或常年低温地区的喜温蔬菜、花卉、林木等植物的栽培或育苗等。
随着人们节能意识的增强和现代科学技术以及该系统的节能、可靠、便捷的特点，专题技术得到迅速发展，导致现在本系统逐渐取缔传统型温室模式，可靠性和便捷性导致现在本系统逐渐的取缔传统型温室模式。该系统使用由PLC，变频器，传感器和电机热阻组成的智能控制系统。本系统通过使用风机使得室内产生负压的方式带动空气流动，并通过加热空气或者加湿空气来达到改变室内环境的目的。这个控制方式具有高节能性、高自主性、简易安装性等特征。因此取得了较高的经济收入成果，从而得到广泛的应用并逐渐取代传统的温室控制系统。本课题的研究设计促进了国民生活生产质量的发展速度以及对环保事业做出卓越的贡献。
1.2 课题的发展状况
根据目前的国内国际形势分析，我国经济和科技的飞速发展带动了国民生活水平的提高，根据供需关系不难发现我国温室控制技术的发展愈发成熟，正一步一步的向着现代化、智能化的方向阔步前进。就目前世界的科技水平而论，计算机智能化温室综合环境控制系统已经得到普遍的应用，发达国家在温室控制领域已经由传统的人工机械控制演变为自动计算机控制，并且实现了温度、光照、湿度、气体等变量的自主控制。某些科技水平遥遥领先的国家，例如：美国、德国、日本等，正基于自动化控制技术结合人工智能向着智能化控制的领域迈进。
1.3 课题的主要研究内容与任务
该课题的研究对象为面积是50平方米的温室，查阅文献资料，了解并掌握温室温度以及湿度的要求，对该温室实现智能控制。以绿色节能为目的，西门子S7200 PLC为控制中心，触摸屏为人机界面监控终端，实现温室温度、湿度以及照度的智能化管理，节约电能。通过终端信号采集温室的实时温度，经PLC计算对比是否满足该温室设定要求，输出控制系统中的加热装置以及风机的转速调节达到目的。在温度调节之外，根据室内采集的湿度信号控制风机以及水泵的运行。人机界面作为监控终端，可实现控制方（手动控制，自动控制）的转换，并且可以显示各个区域温度状况以及遮阳板的运行状态。以温湿度参数为输入量，通过PLC处理输出控制信号，达到控制温度和拉幕的目的。
系统主要任务，温湿度信号的采集以及A/D模块转换。
按照课题的设计方案以及成果要求，论文结构如下：
第一章：提出课题并对课题的发展现状做简要的概述，对论文所要实现的功能目的做简要的分析。
第二章：分析系统采用的控制原理，确定系统的机构组成。
第三章：设计系统的总控制框图以及主电路图，选用系统的硬件模块型号，确定PLC I/O口的外部硬件接线并绘图。
第四章：设计系统控制程序以及PID算法的应用。
最后总结本次毕业设计并致谢。
第二章 课题的理论分析及方案的确定
2.1理论分析
2.1.1温室控制系统原理
该课题以可编程控制器西门子PLC为控制中心，由温湿度传感器采集室内信号传输至模拟量模块中，经过PID计算处理过后传输至PLC中处理分析，输出开关量，通过控制电路控制开窗电机、风机、热电阻、水帘等执行单元从而达到控制温室的目的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的提出 1
1.2 课题的发展状况 1
1.3 课题的主要研究内容与任务 1
第二章 课题的理论分析及方案的确定 3
2.1理论分析 3
2.1.1温室控制系统原理 3
2.1.2电机的调速原理 3
2.1.3 信息采集及传输原理 4
2.1.4步进电机驱动原理 4
2.2方案确定 5
2.2.1系统组成 5
第三章 课题的硬件设计 7
3.1 系统主要设备的选型 7
3.1.1PLC 及其扩展模块的选型 7
3.1.2变频器的选型 9
3.1.3传感器的选型 10
3.1.4人机界面的选型 12
3.1.5通风电机选型 12
3.1.6开窗电机选型 13
3.1.7硬件设备型号汇总 13
3.2 课题主电路的设计 13
3.3 系统控制电路设计 14
3.4 PLC 的 I/O 端口分配及外围接线图 15
第四章 课题的软件设计 17
4.1 软件设计分析 17
4.2 PID控制参数整定及程序设计 18
4.2.1 PID控制算法 19
4.2.2 PID参数整定 19
4.2.3内存地址分配与PID指令回路表 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
20
4.2.4 PID控制程序设计 20
4.2.5步进电机驱动控制设计 25
4.2.6主回路控制设计 27
4.2.7调试结论 28
结束语 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1 课题的提出
温室，又被称之为暖房，现代化温室配备了具有控制温湿度、光照等功能的先进设备，通过主控单元包括电脑、触摸屏等自动控制植物所需的最佳生长环境条件。在外界不适宜植物生长的情况下，能提供生育期和保证作物产量，多用于低温季节或常年低温地区的喜温蔬菜、花卉、林木等植物的栽培或育苗等。
随着人们节能意识的增强和现代科学技术以及该系统的节能、可靠、便捷的特点，专题技术得到迅速发展，导致现在本系统逐渐取缔传统型温室模式，可靠性和便捷性导致现在本系统逐渐的取缔传统型温室模式。该系统使用由PLC，变频器，传感器和电机热阻组成的智能控制系统。本系统通过使用风机使得室内产生负压的方式带动空气流动，并通过加热空气或者加湿空气来达到改变室内环境的目的。这个控制方式具有高节能性、高自主性、简易安装性等特征。因此取得了较高的经济收入成果，从而得到广泛的应用并逐渐取代传统的温室控制系统。本课题的研究设计促进了国民生活生产质量的发展速度以及对环保事业做出卓越的贡献。
1.2 课题的发展状况
根据目前的国内国际形势分析，我国经济和科技的飞速发展带动了国民生活水平的提高，根据供需关系不难发现我国温室控制技术的发展愈发成熟，正一步一步的向着现代化、智能化的方向阔步前进。就目前世界的科技水平而论，计算机智能化温室综合环境控制系统已经得到普遍的应用，发达国家在温室控制领域已经由传统的人工机械控制演变为自动计算机控制，并且实现了温度、光照、湿度、气体等变量的自主控制。某些科技水平遥遥领先的国家，例如：美国、德国、日本等，正基于自动化控制技术结合人工智能向着智能化控制的领域迈进。
1.3 课题的主要研究内容与任务
该课题的研究对象为面积是50平方米的温室，查阅文献资料，了解并掌握温室温度以及湿度的要求，对该温室实现智能控制。以绿色节能为目的，西门子S7200 PLC为控制中心，触摸屏为人机界面监控终端，实现温室温度、湿度以及照度的智能化管理，节约电能。通过终端信号采集温室的实时温度，经PLC计算对比是否满足该温室设定要求，输出控制系统中的加热装置以及风机的转速调节达到目的。在温度调节之外，根据室内采集的湿度信号控制风机以及水泵的运行。人机界面作为监控终端，可实现控制方（手动控制，自动控制）的转换，并且可以显示各个区域温度状况以及遮阳板的运行状态。以温湿度参数为输入量，通过PLC处理输出控制信号，达到控制温度和拉幕的目的。
系统主要任务，温湿度信号的采集以及A/D模块转换。
按照课题的设计方案以及成果要求，论文结构如下：
第一章：提出课题并对课题的发展现状做简要的概述，对论文所要实现的功能目的做简要的分析。
第二章：分析系统采用的控制原理，确定系统的机构组成。
第三章：设计系统的总控制框图以及主电路图，选用系统的硬件模块型号，确定PLC I/O口的外部硬件接线并绘图。
第四章：设计系统控制程序以及PID算法的应用。
最后总结本次毕业设计并致谢。
第二章 课题的理论分析及方案的确定
2.1理论分析
2.1.1温室控制系统原理
该课题以可编程控制器西门子PLC为控制中心，由温湿度传感器采集室内信号传输至模拟量模块中，经过PID计算处理过后传输至PLC中处理分析，输出开关量，通过控制电路控制开窗电机、风机、热电阻、水帘等执行单元从而达到控制温室的目的。
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