基于PLC的蔬菜大棚设计.docx

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1、毕业设计说明书（论文）设计（论文）题目：基于P1.C的蔬菜大棚设计专业:班级:学号:姓名:指导教师：2021年7月10日目录第1章绪论31.1 本设计的背景及意义31.2 国内外蔬菜大棚控制技术发展概括313研究内容4第2堂控制系统的整体控制方案51. 1控制系统的设计任务52. 2系统的控制方案6第3章控制系统的硬件设计73. 1P1.C简介71.1.1 P1.C的发展历程71.1.2 P1.C的特点81.1.3 P1.C的型号选择101.1.4 P1.C的I/O地址分配表I1.3.2 传感器型号选择123.3 电气控制系统主电路设计153.4 电气控制系统各部分控制电路设计16第四章控制系

2、统的软件设计191 .1P1.C程序设计方法194 .2控制系统的程序设计205 3控制程序设计22结论28致谢29摘要蔬菜大棚是用来栽培农作物的设施，它能改变农作物的生长环境，使其能够外界的四季变化和恶劣气候，为农作物的生长创造适宜的条件。蔬菜大棚作为高效农业的重要组成部分，已经成为我们研究的方向。如何利用科学技术控制温室内的各种环境因子，已成为我国蔬菜大棚行业研究的重要课题之-%本论文主要介绍了基于P1.C控制的蔬菜大棚系统设计方案，该研究中将采用温度传感罂、C02浓度传感器、光照传感器对蔬菜大棚中各项指标进行枪测，将测量。值送入P1.C中，在P1.C中将其与设定值进行比较，再发出相应的指

3、令聊动外围设备来调控蔬菜大棚内的环境参数，从而实现/选菜大棚的自动化、智能化控制。在此展础上，实现监测、数据记录、数据输出显示等功能，实现了控制系统优良的人机界面，为蔬菜大棚的研究提供新的方向。关键词：蔬菜大棚：可编程控制器(P1.C)；传感器：控制第1章绪论11本设计的背景及意义蔬菜大棚控制技术它是综合性非常强的一门技术，它是当代农业生物学技术、环境工程学技术、自动控制技术、计算机网路技术、管理科学技术等多种技术的综合起来的应用，他的主要目的是用来改善环境条件使农作物生长在最佳的环境状态，从而达到谢节农作物的产期，并且促使它的生长发育，降低病虫杏的发生进而使农作物的质量:、产量等得到大幅度提

4、升的目的.因此，研究开发设计一套适合我国国情、效率高、成本低、并且具有独立性知识产权的蔬菜大棚控制系统非常重要，现实意义重大。首先，可以实现对农作物生长环境的精确控制，促使农作物生长，提高农作物产辰：其次，可以提高蔬菜大棚控制的自动化水平。所以，开发一套功能完善的烧菜大棚控制系统，具有重大的经济效益于社会意义。1.2 国内外蔬菜大棚控制技术发展概括1.2.1 国外蔬菜大棚控制技术概括西方一些发达国家尤其是欧美开始比较快的发展蔬菜大棚种植技术，像美国、以色列、加拿大等发达国家开始采用仪表采集大棚中的现场信息并根据指标进行控制，基本实现了农业生产的机械化以及自动化.但是当时大棚控制中只是利用到单因

5、子控制技术，即只是对温湿度、光线强度、C02浓度等环境条件分别进行控制。大棚环境领域的控制技术伴随着计算机技术的发展与应用也在不断的发生变化。美国出现了一种融合了气候调节、农田灌溉与作物的肥料供应的一个整体的体化的大棚网络管理系统，该系统通过对各种生产管理进行融合然后根据传感器的输入来调节各部分进行执行动作，以达到坡经济最有效的手段进行控制大棚。以色列大栩农业采用计算机环境控制系统，具有先进的蔬菜大棚结构及空气温湿度控制系统，配合幕南、天窗等辅助设备，自动调H光线强度。监控室内的中心计算机与现场控制器相互通信，方便地控制滴灌和微喷灌系统进行灌溉和施肥，可达到80%-90%的水肥利用率.加拿大流

6、菜大棚农业使用计算机辅助蔬菜大棚管理软件，对生产过程中采集的数据进行实时的分析处理，降低生产成本，减少农药使用,提高蔬菜大棚经济效益。总之，国外智能大棚产业发展早，经济效益高，随着微型计算机技术的不断进步，现代智能控制技术、无线网络技术、远程遥测技术以及专家系统技术等在蔬菜大棚的控制与管理上的应用，大大提高了殖菜大棚控制系统的先进性，并且许多研究者都提出了新的控制思想和控制算法来改善蔬菜大棚系统的控制。以计算机为核心的蔬菜大棚综合环境控制系统，真正迈入智能化,网络化阶段。1.2.2 国内蔬菜大棚控制技术概括我国的农业发展已有相当长的历史，花菜、花卉等农作物的种植栽培技术早在两千年前就已经开始发

7、展了。20世纪30年代，我国北方地区就开始在冬季利用原始的鳖料大棚种植蔬菜。但这种蔬菜大棚的光照、温度等环境条件都还不能完全满足喜温作物的生长需求“20世纪80年代，我国农业科研人员在温室环境的控制和管理领域开始应用计算机，对温室中的温度、湿度、光照等环境因子的控制技术进行了研究。1982年，中国农业科学研究院建立了第一个农业系统计算机研究机构，并首次在蔬菜大棚环境的控制中应用计算机系统。蔬菜大棚环境控制系统的研究在我国逐步发展起来。20世纪90年代，根据我国的国情及当时的魂菜大棚，开始设计适合我国的蔬菜大棚控制系统。先后有中国农机化研究院研制出的新型的温室环境智能控制系统；北京农业大学研制出

8、的小型分布式数据采集控制系统“WJGT型温室环境监控计算机管理系统”：江苏理工大学研制的智能温室群集散控制系统：中国农业大学设计研制的山东省济宁“大型育苗温室计算机分布式控制系统”等系列新型的温室控制系统。进入21世纪后，蔬菜大棚环境控制技术在国内又得到了较快的发展。总体上看，我国蔬菜大棚农业的自动化水平及智能化程度与发达国家相比，还处r落后水平，并且与发达国家相比还存在着较大的差距。因此，我们应该研制出适合我国农业发展的蔬菜大棚控制系统，并广泛的推广应用在农业生产中。1.3 研究内容本次的研究内容为蔬菜大棚P1.C控制系统。疏菜大棚的作用是改变植物生长的环境，从而避免因四季变化和突发的恶劣天

9、气对植物生长发育的不良影响，为植物生长提供一个良好的生长环境。在农作物的生长环境中，疏菜大棚中的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等环境参数对农作物的生长起着非常重要的作用。本次研究以可编程控制器P1.C为核心，通过传感器检测湿室中的环境参数，经变送的电流信号后送入P1.C的模拟板输入模块中，经分析处理，输出开关量，通过驱动电路控制通风扇、冷暖风机、遮阳帘、二氧化碳发生器等多种执行机构,进而实现对选菜大物智能化控制.第2章控制系统的整体控制方案1.1 控制系统的设计任务本控制系统主要针对的被控对象是温度、光照、二辄化碳浓度，通过对这些因素的检测，然后与设定值进行比较，然后进行调节。温度的调节主要靠

10、通风扃、风机、和加热器进行调节：光照主要通过遮阳帘进行控制;二氧化碳浓度主要通过二氧化碳发生器来进行调节。本次设计的选菜大棚就是通过温度传感器、光照传感涔、二氧化碳传感器来检测蔬菜大棚中的温度、光照强度、二氧化碳浓度等信息，然后通过P1.C控制系统控制蔬菜大棚的通风扇、冷/热风机、遮阳帘、加热器、二氧化碳发生器等硬件设施，对蔬菜大棚中的环境因子进行调控，以使蔬菜大棚里的环境为最适宜农作物生长的环境.2. 2系统的控制方案在蔬菜大棚中，需要套完善的控制系统来控制上述任务。本控制系统以P1.C为控制核心，采用传感器对温室大棚中的各项环境因子进行检测，然后将测量结果送入P1.C中，经过P1.C的处理

11、，然后对执行设备发出指令，通过执行设备对系统中的各项环境因子进行调控.考虑到实际生产中的稳定性与安全性，本控制系统设有自动、手动两个模式,自动方式是周期性的按照P1.C进行控制，手动模式是当遇到紧急突发状况时，改为手动操作，进而去控制执行设备的运行.通过传感器检测到数据和设定的数值进行比较，然后通过软件程序去执行相关的命令，本设计的优点是成本低廉，节约资源，能实现利益最大化，控制系统总体分配图如下图2-1所示图2-1控制系统总体框图该蔬菜大棚控制系统由P1.C系统，传感活系统，外部执行系统等几部分组成,以P1.C控制系统为核心，通过传感器系统收集的数据，通过P1.c模拟量输入模块输入到P1.C

12、,经过与设定值比较，输出开关量进而对执行设备进行控制。具体来说就是按下启动按钮，系统启动后，接收由温度传感器、光照度传感器、二轨化碳传感器检测到的信号，然后经过P1.C内部处理，由输出模块输出控制信号，以控制外闱的执行器件。如果温度过高，就会驱动冷风机、通风扇来降低温室内温度:如果温度过低，就会驱动热风机、加热器、通风扇来调节室内湿度：光照则由遮阳帘和发光器来进行调节：二氧化碳浓度则由二氧化碳添加器来添加。第3章控制系统的硬件设计3. 1P1.C简介3.1.1 P1.C的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散

13、量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代维电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器。个人计算机（简称PC发屣起来后，为了方便，也为了反映可编程控制牌的功能特点，可编程序控制器定名为ProgramInab1.e1.ogicContro1.1.er（P1.C）,现在，仍常常将P1.C简称PC.P1.C的定义有许多种。国际电工委员会(IEC)对P1.C的定义是：可编程控制器是种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采

14、用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程.可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成-一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪80年代至90年代中期，是P1.C发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，P1.C在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，P1.C逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统.3.1.2 P1.C的特点1、高可靠性、抗干扰能力强(1)各输入端均采用R-C/波器，其

15、漉波时间常数一般为1020ms.(2)各模块均采用屏蔽措施，以防止拓射干扰。2、丰富的1/0接口模块P1.C针对不同的工业现场信号，如:交潦或直流;开关量或模拟量；电压或电潦:脉冲或电位:强电或弱电等。有相应的1/0模块与工业现场的器件或设缶，如:按钮;行程开关，接近开关，传感器及变送器，电磁线圈：控制阀等直接连接。3、配套开全、功能完善、适用性强P1.C发展到今天.已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品.可以用F各种规模的工:业控制场台。除了逻辑处理功能以外，现代P1.C大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来P1.C的功能单元大盘涌现，使P1.C渗透到位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上P1.C通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用P1.C组成各种控制系统变得非常容易。联网的接口模块，等等。4、易学易用，深受工程技术人员欢迎P1.C作为通用工业控制计獴机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易手为工程技术人历接受.梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用P1.C的少增开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。5、体积小，重量轻，能耗低以超小型P1.C为例，新近出产的品种底部尺寸小于100rnm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电体化的理想控制设备2.4P1.C