plc的立体温室种植控制系统设计【字数：10278】
摘 要本文主要阐述了以PLC为核心模拟温室内立体种植的环境的系统，本设计的工作原理是把传感器采集到的数据，通过程序内部运算处理后，向执行设备发出指令，从而控制传动装置的运行。本设计主要使用的设备是西门子的S7-200的PLC，以PLC为主导所设计的立体种植温室控制系统。通过传感器的检测来确定温室内的环境是不是达到农作物生长的标准，若是与作物生长标准有较大的差异，则运用PID调节控制调节，当温室内作物生长条件不满足时，系统就会自动检测出来然后启动相对应的执行设备，用来确保温室内的环境在合适范围之内;在本设计中使用组态王来监视，做出运行画面，以达到设计要求。
Keywords: PLC Stereo planting Kingview PID control 目 录
1. 引言 1
1.1 立体种植环境控制系统概述 1
1.2 立体种植环境控制系统的发展 1
2. 系统总体设计 2
2.1 立体种植温室结构设计 2
2.2 立体种植温室内部设计 2
2.3 立体种植系统控制方式设计 2
2.4 立体种植系统的总体设计 3
3. 立体种植环境控制系统的硬件设计 4
3.1 PLC概述 4
3.2 PLC的特点及选型 4
3.2.1 PLC控制的特点 4
3.2.2 PLC的工作方式和工作过程 4
3.2.3 PLC型号的选择 5
3.3 传感器的选型 5
3.3.1 温度传感器选型 5
3.3.2 湿度传感器 6
3.3.3 光照传感器选型 7
3.4 电气原理图的设计 8
3.4.1 PLC控制电路 8
3.4.2 电机主电路 10
4. 系统PLC程序设计 11
4.1 PLC的I/0分配及流程 11
4.1.1 开关量I/O模块的选择 11
4.1.2 温度控制流程 11
4.2 PID控制的设计 12
4.2.1 PID 的简介 12
4.2.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
PID控制算法 12
4.2.3回路指令 14
4.3 PLC程序分析及设计 14
4.3.1 设计程序的基本方法和步骤 14
4.3.2程序部分介绍分析 15
5. 组态程序设计 18
5.1 组态仿真软件的选择 18
5.2 Kingview6.55软件简介 18
5.3 组态画面的具体设计 18
5.3.1 登录界面的设计 18
5.3.2 变量设计 19
5.3.3 动画连接 20
5.3.4 组态王画面的脚本设计 21
5.4 组态画面的功能分析 22
5.4.1 登录界面 22
5.4.2 主监控界面 22
5.4.3 系统的调试以及分析 23
结论 27
参考文献 28
致谢 29
附录 30
附录一：系统程序 30
附录二：调试系统 32
1. 引言
1.1 立体种植环境控制系统概述
现在国内的农业结构主要由塑料、日光大棚的组成。这些大棚能够有效利用太阳光，有着减轻污染的优点。在改革开放之后，因为乡村劳动力的转移，推动了城市化发展的进度，从而使农业发展到了一个新的高度。在1995年之后，我们国家的立体种植环境的面积瞬间开始飞速的增大。
当前农业发展的速度之快为立体种植向现代化发展提供了保障，从而让他它迅速且高效稳定的发展。直到现在，对大多数的立体种植需要人们的以经验为基础，这导致立体种植在科学性方面打了折扣。若是只能人为去调节内部环境参数，而无法自动调节大棚内的环境，就极大的影响了效率。
目前为止本设计控制系统的发展形式可以分为三个层次；最基础的是手动，其次是自动，最后则是智能控制。其中智能控制是最新且在目前应用最广泛的，智能控制主要在自动控制和生产实践中使用，它总和了农业方面的知识以及现阶段的科学研究，从而将立体种植推向新的领域，这是手动和自动控制所不能实现的。
1.2 立体种植环境控制系统的发展
我国大多数立体种植的设备在现在都配备了加热加湿等功能，但许多功能都是人手动控制的。随着种植面积的变大，劳动力也随之提高，从而工作效率就下滑了。所以将PLC控制和立体种植相结合，再将前人的经验和科学的实验数据相结合，使种植环境的这方面的发展有了显著的提高。
在大棚内立体种植主要为了给种植物更好的生长环境，防止气候变化和糟糕的环境。采光式和覆盖式作为大棚常用的材料，为的是能作物生长在更好的环境中进行高效的生长从而提高生产量。温湿度传感器通过采集温度、湿度信号再通过PLC控制来改善大棚内的环境。在不一样的季节设定都可以设置作物适宜的温度。根据大棚外的温湿度变化，大棚内的温度和湿度同样会随之变化。比如冬天大棚外温度很低，而植物需要一个适宜的温度才能有更好的生长。所以需要控制植物所需要的各项指标，最基本的就是气温、水分、阳光和二氧化碳等，依据大棚内植物或作物的生长需要，自动控制热风机加湿器等设备，来达到大棚内环境的调节，为植物提供好的生长环境从而提高产量。
2. 系统总体设计
2.1 立体种植温室结构设计
目前全国各地使用的立体种植的环境，大多数跨度都是67m。照目前看来，这样的一个跨度需要与相应的屋顶高度相匹配，不然无法保证南屋面的采光度。反之作物的生长空间就得到保障，并且对温度的控制变得更加容易，同时建筑材料的选择也非常便捷。如果在跨度增大后屋顶的高度不变，就会使屋面夹角变小，同时也就降低了采光度。下图为本课题的实物结构图21所示：
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图21 立体种植环境结构实物图
2.2 立体种植温室内部设计
1：温度湿度传感器及检测仪表
Keywords: PLC Stereo planting Kingview PID control 目 录
1. 引言 1
1.1 立体种植环境控制系统概述 1
1.2 立体种植环境控制系统的发展 1
2. 系统总体设计 2
2.1 立体种植温室结构设计 2
2.2 立体种植温室内部设计 2
2.3 立体种植系统控制方式设计 2
2.4 立体种植系统的总体设计 3
3. 立体种植环境控制系统的硬件设计 4
3.1 PLC概述 4
3.2 PLC的特点及选型 4
3.2.1 PLC控制的特点 4
3.2.2 PLC的工作方式和工作过程 4
3.2.3 PLC型号的选择 5
3.3 传感器的选型 5
3.3.1 温度传感器选型 5
3.3.2 湿度传感器 6
3.3.3 光照传感器选型 7
3.4 电气原理图的设计 8
3.4.1 PLC控制电路 8
3.4.2 电机主电路 10
4. 系统PLC程序设计 11
4.1 PLC的I/0分配及流程 11
4.1.1 开关量I/O模块的选择 11
4.1.2 温度控制流程 11
4.2 PID控制的设计 12
4.2.1 PID 的简介 12
4.2.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
PID控制算法 12
4.2.3回路指令 14
4.3 PLC程序分析及设计 14
4.3.1 设计程序的基本方法和步骤 14
4.3.2程序部分介绍分析 15
5. 组态程序设计 18
5.1 组态仿真软件的选择 18
5.2 Kingview6.55软件简介 18
5.3 组态画面的具体设计 18
5.3.1 登录界面的设计 18
5.3.2 变量设计 19
5.3.3 动画连接 20
5.3.4 组态王画面的脚本设计 21
5.4 组态画面的功能分析 22
5.4.1 登录界面 22
5.4.2 主监控界面 22
5.4.3 系统的调试以及分析 23
结论 27
参考文献 28
致谢 29
附录 30
附录一：系统程序 30
附录二：调试系统 32
1. 引言
1.1 立体种植环境控制系统概述
现在国内的农业结构主要由塑料、日光大棚的组成。这些大棚能够有效利用太阳光，有着减轻污染的优点。在改革开放之后，因为乡村劳动力的转移，推动了城市化发展的进度，从而使农业发展到了一个新的高度。在1995年之后，我们国家的立体种植环境的面积瞬间开始飞速的增大。
当前农业发展的速度之快为立体种植向现代化发展提供了保障，从而让他它迅速且高效稳定的发展。直到现在，对大多数的立体种植需要人们的以经验为基础，这导致立体种植在科学性方面打了折扣。若是只能人为去调节内部环境参数，而无法自动调节大棚内的环境，就极大的影响了效率。
目前为止本设计控制系统的发展形式可以分为三个层次；最基础的是手动，其次是自动，最后则是智能控制。其中智能控制是最新且在目前应用最广泛的，智能控制主要在自动控制和生产实践中使用，它总和了农业方面的知识以及现阶段的科学研究，从而将立体种植推向新的领域，这是手动和自动控制所不能实现的。
1.2 立体种植环境控制系统的发展
我国大多数立体种植的设备在现在都配备了加热加湿等功能，但许多功能都是人手动控制的。随着种植面积的变大，劳动力也随之提高，从而工作效率就下滑了。所以将PLC控制和立体种植相结合，再将前人的经验和科学的实验数据相结合，使种植环境的这方面的发展有了显著的提高。
在大棚内立体种植主要为了给种植物更好的生长环境，防止气候变化和糟糕的环境。采光式和覆盖式作为大棚常用的材料，为的是能作物生长在更好的环境中进行高效的生长从而提高生产量。温湿度传感器通过采集温度、湿度信号再通过PLC控制来改善大棚内的环境。在不一样的季节设定都可以设置作物适宜的温度。根据大棚外的温湿度变化，大棚内的温度和湿度同样会随之变化。比如冬天大棚外温度很低，而植物需要一个适宜的温度才能有更好的生长。所以需要控制植物所需要的各项指标，最基本的就是气温、水分、阳光和二氧化碳等，依据大棚内植物或作物的生长需要，自动控制热风机加湿器等设备，来达到大棚内环境的调节，为植物提供好的生长环境从而提高产量。
2. 系统总体设计
2.1 立体种植温室结构设计
目前全国各地使用的立体种植的环境，大多数跨度都是67m。照目前看来，这样的一个跨度需要与相应的屋顶高度相匹配，不然无法保证南屋面的采光度。反之作物的生长空间就得到保障，并且对温度的控制变得更加容易，同时建筑材料的选择也非常便捷。如果在跨度增大后屋顶的高度不变，就会使屋面夹角变小，同时也就降低了采光度。下图为本课题的实物结构图21所示：
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图21 立体种植环境结构实物图
2.2 立体种植温室内部设计
1：温度湿度传感器及检测仪表
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