profibus现场总线的温室环境监控系统设计(附件)
农业在我们中国这个世界第一农业大国对于国民经济的作用不言而喻，我国虽然经过长期的发展，但是由于多方面原因，到如今仍然是一个农业国家。但是同时因为现代化科技的发展以及国民经济的稳步提升，人民对于美好生活的需要日益增长。随着国外温室大棚的高速发展，我国对于大规模高质量智能温室大棚的需求也更加明显。本文设计了一套基于PROFIBUS现场总线的温室环境监控系统，本次设计控制系统硬件主要由PLC、传感器、变频器等构成，用来完成温室内的环境参数的检测和加热箱、天窗、通风扇、遮阳网、喷滴灌、补光灯等执行机构的控制。温室环境的监测主要由传感器来完成同时软件部分有WINCC组态软件构成，温室的远程控制以及温室的实时控制都是由WINCC与PLC的通信来完成的。关键词温室，现场总线，自动控制，PLC,WINCC
目录
1 绪论 1
1。1 本课题的意义以及研究背景 1
1。2 国内外发展情况? 1
2 系统的整体设计方案 2
2。1 系统的设计任务 2
2。2 系统主要设计方案 2
2。3 主要功能模块介绍 3
2。4 现场总线概述 4
2。5 影响农作物生长的因素 5
2。6 控制算法介绍 6
3 系统硬件简介 8
3。1 PLC系统简介 8
3。2 I/O接口分配表 10
3。3 器件选型 12
3。4 系统硬件接线图 16
4 软件部分的设计 17
4。1 WINCC部分设计 17
4。2 系统程序控制流程简介 19
5 系统的仿真与调试 22
5。1 PLC的仿真调试 23
5。2 WINCC的仿真调试 23
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
1 绪论
1。1 本课题的意义以及研究背景
温室环境控制是一个集合了当代农业生物学、计算机网络、环境工程、自动控制、管理科学等多种技术的综合性工程，其对于各种现代化技术的应用是非常广泛的。曲目的是为了使 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
作物在最佳的生长条件下，从而达到调节产期、促进发育。从而避免周围环境变化以及病虫害对作物的产量以及质量造成的损失。本设计针对蔬菜大棚温室环境控制系统可靠性低和自动化程度比较落后的现状，设计基于PROFIBUS现场总线的蔬菜大棚温室环境监控系统，来提高蔬菜大棚温室的经济效益。本课题监控系统硬件部分主要由各类传感器、PLC 、控制电路、PROFIBUS现场总线和变频器等构成，软件开发基于WINCC的系统监控软件、通信软件和PLC控制程序等实现蔬菜大棚温度、湿度、二氧化碳浓度和光照度等参数的检测与控制，满足不同蔬菜对大棚生长环境参数的要求，提高用户的生产效益与效率。
1。2 国内外发展情况?
我国温室产业大约是二十世纪70年代末才开始起步，相比于世界发达国家来说，比较晚。当时我国从国外引进了一批相当先进的温室系统，但是国外引进的设备在我国使用的时候，存在诸多问题。所以研究设计并生产出符合我国国情，能够产生较大经济效益，并且能够广泛的使用于我国大部分地区的自动控制（智能控制）温室系统已经是一件相当急迫的事情了。计算机技术的进步以及智能控制理论的发展使得西方发达国家在温室检测控制技术起步较早并且发展迅速，随着温室大棚自动控制技术以及管理技术的不断提高，智能化、网络化的温室环境控制系统使得农业的全球农业得到了长足的发展。尤其是上世纪八十年代，随着计算机技术的发展已经微型计算机价格的大幅下降，以及对温室控制系统要求的提高。
我国智能系统与国外发达温室系统之间的差距就在于国外发达温室系统对于温室内环境因子的控制已经是基于环境模型上的监督控制，以及基于专家系统上的人工智能控制。我们也要从国外温室系统中学习到先进的理念与技术，并与我国国情以及当地情况相结合，设计出符合实际的智能温室系统。这些年来，我国在学习研究国外先进温室系统的基础上，根据我国国内的情况以及各地不同的气候特点，研发出了许多高水平的智能温室系统，不断将最新的传感器技术和控制算法应用于智能温室的控制，大大提高了智能温室的控制水平。
2 系统的整体设计方案
2。1 系统的设计任务
温室大棚的作用就是为作物提供一个良好的生长环境，所以无论是为了提高作物产量还是种植反季节作物，都可以通过改变这几个主要参数来改变温室环境。同时不同的地理条件、不同的气候条件、不同的季节条件以及作物生长的不同阶段都是温室环境进行调控的主要依据。植物生在要在适合的环境当中，在生长过程中会受到很多因素的影响，其中温度、湿度、和光照度影响最大。现代温室有内外遮阳系统、加温系统、加湿系统、灌溉系统等设备，一套很好的监控系统就可以很好的控制温室中的温度、湿度、光照度和二氧化碳浓度等因素对植物的生长起着重要作用的参数，从而提高作物的产量及质量，产生更高的经济效益。
2。2 系统主要设计方案
2。2。1 系统工作原理
本次设计的控制核心就是PLC，传感器传送来的数据经过变送转换成电流信号，然后传到模拟量输入模块，执行机构的控制的根据是PID控制算法对数据的处理而输出的相应开关量。通过PROFIBUS现场总线来实现各个温室子系统间的信息交流，通过从站我们可以采集到温室内的环境参数，从站将采集来的数据传送给主站，主站经过处理并向从站发出指令。数据的管理、系统的报警功能以及温室环境的监控功能都是通过WINCC组态来完成的。我们为各个环境因素设置变量并且为各个因素的上下线设置变量，同时为了保证系统的安全性还要为各个警报灯设置变量，在监控界面上的启动和停止的按钮也需要建立变量。这些设置的目的是为了更好的监控整个温室系统，方便工作人员的操作，保证操作人员以及温室系统的安全。控制系统框图如图21所示。
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图2。1 控制系统框图
2。4 现场总线概述
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1 绪论 1
1。1 本课题的意义以及研究背景 1
1。2 国内外发展情况? 1
2 系统的整体设计方案 2
2。1 系统的设计任务 2
2。2 系统主要设计方案 2
2。3 主要功能模块介绍 3
2。4 现场总线概述 4
2。5 影响农作物生长的因素 5
2。6 控制算法介绍 6
3 系统硬件简介 8
3。1 PLC系统简介 8
3。2 I/O接口分配表 10
3。3 器件选型 12
3。4 系统硬件接线图 16
4 软件部分的设计 17
4。1 WINCC部分设计 17
4。2 系统程序控制流程简介 19
5 系统的仿真与调试 22
5。1 PLC的仿真调试 23
5。2 WINCC的仿真调试 23
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
1 绪论
1。1 本课题的意义以及研究背景
温室环境控制是一个集合了当代农业生物学、计算机网络、环境工程、自动控制、管理科学等多种技术的综合性工程，其对于各种现代化技术的应用是非常广泛的。曲目的是为了使 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
作物在最佳的生长条件下，从而达到调节产期、促进发育。从而避免周围环境变化以及病虫害对作物的产量以及质量造成的损失。本设计针对蔬菜大棚温室环境控制系统可靠性低和自动化程度比较落后的现状，设计基于PROFIBUS现场总线的蔬菜大棚温室环境监控系统，来提高蔬菜大棚温室的经济效益。本课题监控系统硬件部分主要由各类传感器、PLC 、控制电路、PROFIBUS现场总线和变频器等构成，软件开发基于WINCC的系统监控软件、通信软件和PLC控制程序等实现蔬菜大棚温度、湿度、二氧化碳浓度和光照度等参数的检测与控制，满足不同蔬菜对大棚生长环境参数的要求，提高用户的生产效益与效率。
1。2 国内外发展情况?
我国温室产业大约是二十世纪70年代末才开始起步，相比于世界发达国家来说，比较晚。当时我国从国外引进了一批相当先进的温室系统，但是国外引进的设备在我国使用的时候，存在诸多问题。所以研究设计并生产出符合我国国情，能够产生较大经济效益，并且能够广泛的使用于我国大部分地区的自动控制（智能控制）温室系统已经是一件相当急迫的事情了。计算机技术的进步以及智能控制理论的发展使得西方发达国家在温室检测控制技术起步较早并且发展迅速，随着温室大棚自动控制技术以及管理技术的不断提高，智能化、网络化的温室环境控制系统使得农业的全球农业得到了长足的发展。尤其是上世纪八十年代，随着计算机技术的发展已经微型计算机价格的大幅下降，以及对温室控制系统要求的提高。
我国智能系统与国外发达温室系统之间的差距就在于国外发达温室系统对于温室内环境因子的控制已经是基于环境模型上的监督控制，以及基于专家系统上的人工智能控制。我们也要从国外温室系统中学习到先进的理念与技术，并与我国国情以及当地情况相结合，设计出符合实际的智能温室系统。这些年来，我国在学习研究国外先进温室系统的基础上，根据我国国内的情况以及各地不同的气候特点，研发出了许多高水平的智能温室系统，不断将最新的传感器技术和控制算法应用于智能温室的控制，大大提高了智能温室的控制水平。
2 系统的整体设计方案
2。1 系统的设计任务
温室大棚的作用就是为作物提供一个良好的生长环境，所以无论是为了提高作物产量还是种植反季节作物，都可以通过改变这几个主要参数来改变温室环境。同时不同的地理条件、不同的气候条件、不同的季节条件以及作物生长的不同阶段都是温室环境进行调控的主要依据。植物生在要在适合的环境当中，在生长过程中会受到很多因素的影响，其中温度、湿度、和光照度影响最大。现代温室有内外遮阳系统、加温系统、加湿系统、灌溉系统等设备，一套很好的监控系统就可以很好的控制温室中的温度、湿度、光照度和二氧化碳浓度等因素对植物的生长起着重要作用的参数，从而提高作物的产量及质量，产生更高的经济效益。
2。2 系统主要设计方案
2。2。1 系统工作原理
本次设计的控制核心就是PLC，传感器传送来的数据经过变送转换成电流信号，然后传到模拟量输入模块，执行机构的控制的根据是PID控制算法对数据的处理而输出的相应开关量。通过PROFIBUS现场总线来实现各个温室子系统间的信息交流，通过从站我们可以采集到温室内的环境参数，从站将采集来的数据传送给主站，主站经过处理并向从站发出指令。数据的管理、系统的报警功能以及温室环境的监控功能都是通过WINCC组态来完成的。我们为各个环境因素设置变量并且为各个因素的上下线设置变量，同时为了保证系统的安全性还要为各个警报灯设置变量，在监控界面上的启动和停止的按钮也需要建立变量。这些设置的目的是为了更好的监控整个温室系统，方便工作人员的操作，保证操作人员以及温室系统的安全。控制系统框图如图21所示。
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图2。1 控制系统框图
2。4 现场总线概述
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