plc的温度监控系统设计(附件)【字数：15713】
摘 要摘 要温室环境系统本身具有集成因素复杂，瞬间变化，非线性等诸多特点，在控制上难以确定精确的控制模型对其进行控制，沿用传统的控制方法是很难使其获得所需的动态及静态性能的。本文分析了环境因素与温室执行机构动作间的关系，开发了以PLC为基础的自动化温室监测系统，采用PID温控方法，尽可能满足温室环境的理想控制状态。温室自动化系统的设计硬件部分主要使用PLC和各种传感器，用于完成温室温度，CO2浓度，光强等室内环境参数的检测，同时实施风扇正反转，冷热风机的作用，遮阳网驱动，加热炉和CO2阀工作。自动化控制温室所需软件有两大部分，分别是上位机的温室监控软件和下位机的用户终端使用软件。主机监控软件采用KINGDEMO 6.55进行监控，在对温室环境信息的检测的同时，也可以对温室内部的相关执行机构下达动作命令。下位机系统软件由Siemens的STEP 7-MicroWIN V4.0编程软件开发。关键词自动化温室；PLC；监控测量
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2研究的意义 1
1.3国内外温室环境控制技术的研究现状 2
1.3.1国外研究现状 2
1.3.2国内研究现状 3
1.4温室环境检测技术发展趋势 3
1.5研究方案 5
1.6研究内容和方法 5
1.6.1研究的内容 5
1.6.2拟解决的关键问题 5
1.6.3研究方法和研究路线 6
第二章 自动化温室控制算法的选择 7
2.1温室环境的主要特点 7
2.2自动化温室的数学模型 7
2.2.1自动化温室控制对象的微分方程 7
2.2.2自动化温室控制对象的微分方程解析 9
2.2.3自动化温室特性的确定 10
第三章 系统总体结构与硬件选择 13
3.1系统的总体结构 13
3.1.1控制系统的设计目标 13
3.1.2控制模式 13
3.1.3控制方案 14 3.2系统的硬件选择 14
3.2.2信息采集系统的硬件选择 17
3.2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3执行机构的硬件选择 19
第四章 系统的软件设计 20
4.1自动化温室控制系统PLC软件的设计 20
4.1.1控制系统软件设计要求 20
4.1.2自动控制系统的程序设计 20
4.1.3控制系统的软件设计 22
4.2自动控制系统的组态监控界面的设计 22
4.2.1自动化温室的远程监视画面的设计 23
4.2.2报警功能的实现 26
4.2.3趋势曲线功能的实现 27
4.2.4手动控制功能的实现 28
总结与展望 29
致谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
近年来自动化温室已逐步发展成为农业技术的中心，它是基于对原始温室的控制，结合自动控制技术，自动化传感器技术等高科技手段发展的现代技术。中国的工程师和农业技术员吸收20世纪90年代国外的先进温室技术，使用先进的生产技术与研究技术，控制温室内温度，光强和CO2的浓度等环境因素，研究和开发适用于中国自动化温室控制系统。
1.1 研究的背景
农业自动化是不基于人的感觉和手动操控，通过检测对比手段，改变设备的操作状态。传统的农业机器，诸如拖拉机，喷雾器等，单一的输出类型无法对诸多环境因素进行整体控制。随着传感器和微处理器的快速发展，人们已开发了多输入多输出的自动控制装置，可以显著提高自动化级别。在自动化高度发展的今天，我们有必要提高农业生产的安全系数，借此来满足人们对农副产品的日益增长的各种需求。因此，当农业机械化已经完全实现后，农业生产过程中的各种预期想法将会对高精度农业生产的推动产生动力。当然，对先进农业技术的进一步发展，过于强调高程度的自动化，却不符合自动化技术的实际需求，是不可取的。所以应合理调配资源，有针对性的进行设计，利用先进技术在生产中实现生产高品质，生产高性能以及生产高效率，最终实现自动化农业生产模式全面推广应用。
1.2 研究的意义
1农业作为中国重要产业，依然受到各级政府的重视，农业现代化是我们的目标，以计算机与自动化技术为基础的自动化温室系统是农业现代化发展的重要方向。
2最近几年来，由于农民收入的增长和农业经济的快速发展，我国农业形式一片大好，大部分地区的农业发展速度越来越快。在改革开放之后，农村经济体制发生改变，农业机械也逐步走进千家万户。当人们接触到这些能够有效提高劳动生产率的机械时，革新装备显得尤为重要。截止到今天，我国在主要作物的领域内大体上实现了大机械收割。到2009年底，全国农业机械动力达到了800万千瓦，年均增长速度为6.6％，全国翻地，播种，机器的收入水平已经达到61.8％，40.5％，35％，机械化农业的收入水平为48％，根据1978年的相关调查显示，在所有类型家庭中，农机服务组织增加25%，达到了3760多万，相关从业人员达40余万人次，因此中国的农业 机械化应该在当今的基础上，向大规模的方向发展，同时也应该在技术装备上进行更广泛的推动。
今天，农机从过去到单机到多功能运行的发展，从过去对大粮食作物生产机械设备的需求到经济作物种植，收获加工机械设备需求向多元化延伸，如饲料机械，园艺机械，青贮机械等，收割机械将成为未来农机发展的重点。
3自动化控制温室系统，其设计理念符合目前中国农业发展需求，自主研发相关技术，可以减少资金消耗，为研究人员进行科研提供了相关技术经验。
自动化温室控制系统将完成农业生产过程中管理者希望出现的精确管理，通过可编程逻辑控制器实时检测温室温湿度等环境因素，但是其精确度相比于旧有的温湿度计来说有一定欠缺。员工通过这些手段监控实时准确了解情况，完成相关设备调整工作，避免检测错误等经济损失带来的问题。
因此研究该课题有良好的理论与实践意义。
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在现代温室环境的控制技术上，诸多西方发达国家起步早于中国，都在进行集约化温室的产业大力发展，逐渐使用计算机控制技术监控农产品生长的诸多因素，如光照，湿度，温度等。
2加拿大的温室类型与种植结构不断优化，区域分布明显，且环境控制和栽培技术现金，温室蔬菜高产高效。加拿大温室的高度自动化和机械化，为本国带来了生产资源的最优管理以及生产水平的最佳表现。温室内采用生态控制和生物防治病虫害，生产过程已经基本实现高度社会化。尽管优点多多，但高成本的生产过程依旧是加拿大技术人员未解决的一个问题。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2研究的意义 1
1.3国内外温室环境控制技术的研究现状 2
1.3.1国外研究现状 2
1.3.2国内研究现状 3
1.4温室环境检测技术发展趋势 3
1.5研究方案 5
1.6研究内容和方法 5
1.6.1研究的内容 5
1.6.2拟解决的关键问题 5
1.6.3研究方法和研究路线 6
第二章 自动化温室控制算法的选择 7
2.1温室环境的主要特点 7
2.2自动化温室的数学模型 7
2.2.1自动化温室控制对象的微分方程 7
2.2.2自动化温室控制对象的微分方程解析 9
2.2.3自动化温室特性的确定 10
第三章 系统总体结构与硬件选择 13
3.1系统的总体结构 13
3.1.1控制系统的设计目标 13
3.1.2控制模式 13
3.1.3控制方案 14 3.2系统的硬件选择 14
3.2.2信息采集系统的硬件选择 17
3.2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3执行机构的硬件选择 19
第四章 系统的软件设计 20
4.1自动化温室控制系统PLC软件的设计 20
4.1.1控制系统软件设计要求 20
4.1.2自动控制系统的程序设计 20
4.1.3控制系统的软件设计 22
4.2自动控制系统的组态监控界面的设计 22
4.2.1自动化温室的远程监视画面的设计 23
4.2.2报警功能的实现 26
4.2.3趋势曲线功能的实现 27
4.2.4手动控制功能的实现 28
总结与展望 29
致谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
近年来自动化温室已逐步发展成为农业技术的中心，它是基于对原始温室的控制，结合自动控制技术，自动化传感器技术等高科技手段发展的现代技术。中国的工程师和农业技术员吸收20世纪90年代国外的先进温室技术，使用先进的生产技术与研究技术，控制温室内温度，光强和CO2的浓度等环境因素，研究和开发适用于中国自动化温室控制系统。
1.1 研究的背景
农业自动化是不基于人的感觉和手动操控，通过检测对比手段，改变设备的操作状态。传统的农业机器，诸如拖拉机，喷雾器等，单一的输出类型无法对诸多环境因素进行整体控制。随着传感器和微处理器的快速发展，人们已开发了多输入多输出的自动控制装置，可以显著提高自动化级别。在自动化高度发展的今天，我们有必要提高农业生产的安全系数，借此来满足人们对农副产品的日益增长的各种需求。因此，当农业机械化已经完全实现后，农业生产过程中的各种预期想法将会对高精度农业生产的推动产生动力。当然，对先进农业技术的进一步发展，过于强调高程度的自动化，却不符合自动化技术的实际需求，是不可取的。所以应合理调配资源，有针对性的进行设计，利用先进技术在生产中实现生产高品质，生产高性能以及生产高效率，最终实现自动化农业生产模式全面推广应用。
1.2 研究的意义
1农业作为中国重要产业，依然受到各级政府的重视，农业现代化是我们的目标，以计算机与自动化技术为基础的自动化温室系统是农业现代化发展的重要方向。
2最近几年来，由于农民收入的增长和农业经济的快速发展，我国农业形式一片大好，大部分地区的农业发展速度越来越快。在改革开放之后，农村经济体制发生改变，农业机械也逐步走进千家万户。当人们接触到这些能够有效提高劳动生产率的机械时，革新装备显得尤为重要。截止到今天，我国在主要作物的领域内大体上实现了大机械收割。到2009年底，全国农业机械动力达到了800万千瓦，年均增长速度为6.6％，全国翻地，播种，机器的收入水平已经达到61.8％，40.5％，35％，机械化农业的收入水平为48％，根据1978年的相关调查显示，在所有类型家庭中，农机服务组织增加25%，达到了3760多万，相关从业人员达40余万人次，因此中国的农业 机械化应该在当今的基础上，向大规模的方向发展，同时也应该在技术装备上进行更广泛的推动。
今天，农机从过去到单机到多功能运行的发展，从过去对大粮食作物生产机械设备的需求到经济作物种植，收获加工机械设备需求向多元化延伸，如饲料机械，园艺机械，青贮机械等，收割机械将成为未来农机发展的重点。
3自动化控制温室系统，其设计理念符合目前中国农业发展需求，自主研发相关技术，可以减少资金消耗，为研究人员进行科研提供了相关技术经验。
自动化温室控制系统将完成农业生产过程中管理者希望出现的精确管理，通过可编程逻辑控制器实时检测温室温湿度等环境因素，但是其精确度相比于旧有的温湿度计来说有一定欠缺。员工通过这些手段监控实时准确了解情况，完成相关设备调整工作，避免检测错误等经济损失带来的问题。
因此研究该课题有良好的理论与实践意义。
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在现代温室环境的控制技术上，诸多西方发达国家起步早于中国，都在进行集约化温室的产业大力发展，逐渐使用计算机控制技术监控农产品生长的诸多因素，如光照，湿度，温度等。
2加拿大的温室类型与种植结构不断优化，区域分布明显，且环境控制和栽培技术现金，温室蔬菜高产高效。加拿大温室的高度自动化和机械化，为本国带来了生产资源的最优管理以及生产水平的最佳表现。温室内采用生态控制和生物防治病虫害，生产过程已经基本实现高度社会化。尽管优点多多，但高成本的生产过程依旧是加拿大技术人员未解决的一个问题。
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