1、v1.0 可編輯可修改電信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告姓名馬海祥專業(yè)自動(dòng)化班級(jí)自動(dòng)化（ 2）班學(xué)號(hào)08220221指導(dǎo)教師王志文題目類型G題目溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、選題背景及依據(jù)（簡(jiǎn)述題目的技術(shù)背景和設(shè)計(jì)依據(jù)，說(shuō)明選題目的、意義，列出主要參考文獻(xiàn)）1. 溫室控制技術(shù)發(fā)展的背景： 隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，設(shè)施園藝工程因其涉及學(xué)科廣、科技含量高、與人民生 活關(guān)系密切，己越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。這也為我國(guó)大型現(xiàn)代化溫室的發(fā)展提供了 極好的機(jī)遇，并產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。我國(guó)的現(xiàn)代化溫室是在引進(jìn)與自我開(kāi)發(fā)并進(jìn)的過(guò) 程中發(fā)展起來(lái)的。溫室大棚是一種可以改變植物生長(zhǎng)環(huán)境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、 避免外

2、界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙睦硐雸?chǎng)所。 實(shí)現(xiàn)溫室大棚環(huán)境智能控制的目的 是主動(dòng)地調(diào)節(jié)溫度、濕度、光照和二氧化碳?xì)怏w濃度等環(huán)境因素，以滿足作物最佳生長(zhǎng) 環(huán)境的要求。其中，溫度是最重要的環(huán)境因數(shù)。目前，我國(guó)絕大多數(shù)溫室大棚設(shè)備都比 較簡(jiǎn)陋，溫室大棚環(huán)境仍然靠人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)管理。環(huán)境因素的自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制的研究 正處于起步階段，已嚴(yán)重影響了設(shè)施農(nóng)業(yè)的大力發(fā)展。特別是北方地區(qū)因其緯度高，寒 冷季節(jié)長(zhǎng)，四季溫差和晝夜溫差較大，不利于作物生長(zhǎng)，目前應(yīng)用于溫室大棚的溫度檢 測(cè)系統(tǒng)大多采用傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)。 這種溫度采集系統(tǒng)需要在溫室大棚內(nèi)布置大量的測(cè)溫 電纜，才能把現(xiàn)場(chǎng)傳感器的信號(hào)送到采集卡上，安裝和拆卸繁雜

3、，成本也高。同時(shí)線路 上傳送的是模擬信號(hào)，易受干擾和損耗，測(cè)量誤差也比較大，不利于控制者根據(jù)溫度變 化及時(shí)做出決定。在這樣的形式下，開(kāi)發(fā)一種實(shí)時(shí)性高、精度高，能夠綜合處理多點(diǎn)溫 度信息的測(cè)控系統(tǒng)就很有必要。2. 國(guó)內(nèi)外溫室控制技術(shù)發(fā)展概況溫室是一種可以改變植物生長(zhǎng)環(huán)境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變v1.0 可編輯可修改化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱?chǎng)所。它以采光覆蓋材料作為全部或部分結(jié)構(gòu)材料，可在冬季 或其他不適宜露地植物生長(zhǎng)的季節(jié)栽培植物。 溫室生產(chǎn)以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期， 促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育， 防治病蟲害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。而溫室設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，該技術(shù)的 最終目標(biāo)是提高控制與作業(yè)精度。

4、隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，設(shè)施園藝工程因其涉及學(xué)科 廣、科技含量高、與人民生活關(guān)系密切，己越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。這也為我國(guó)大 型現(xiàn)代化溫室的發(fā)展提供了極好的機(jī)遇，并產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。我國(guó)的現(xiàn)代化溫室是 在引進(jìn)與自我開(kāi)發(fā)并進(jìn)的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的。國(guó)外對(duì)溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于 20 世紀(jì) 70年代。先是采用模擬式的組合儀表， 采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、 記錄和控制。 80 年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。 目前正開(kāi)發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子 綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國(guó)的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ) 上正向著完全自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展。目前，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地

5、區(qū)已經(jīng)研制 并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的現(xiàn)代化高科技溫室，并且形成了令人驚羨的植物土廠。而我國(guó) 的溫室系統(tǒng)屬于半開(kāi)放系統(tǒng)，溫室內(nèi)環(huán)境控制水平比較低，仍靠人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)管理。 而且，國(guó)內(nèi)的控制系統(tǒng)主要用于單因子控制，因而設(shè)施現(xiàn)代化水平低，對(duì)溫室環(huán)境的調(diào) 控能力差，產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量難以得到保證。正是這些塑料大棚和日光溫室對(duì)于解決城 鄉(xiāng)人民的蔬菜供應(yīng)發(fā)揮著主力軍的作用。從國(guó)內(nèi)外溫室控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，溫室環(huán)境控制技術(shù)大致經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段 : （1） 手動(dòng)控制（2） 自動(dòng)控制（ 3） 智能化控制3. 溫室控制系統(tǒng)研制與開(kāi)發(fā)的意義 溫室是植物栽培生產(chǎn)中必不可少的設(shè)施之一， 溫度是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育最重要的因

6、 子之一。它的作用是用來(lái)改變植物的生長(zhǎng)環(huán)境 , 避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ψ魑锷?長(zhǎng)的不利影響 , 為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的良好條件。 溫室一般以采光和覆蓋材料作為主要 結(jié)構(gòu)材料 , 它可以在冬季或其他不適宜植物露地生長(zhǎng)的季節(jié)栽培植物 , 從而達(dá)到對(duì)農(nóng) 作物調(diào)節(jié)產(chǎn)期、促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、防治病蟲害及提高產(chǎn)量的目的。溫室環(huán)境指的是作物在 地面上的生長(zhǎng)空間 , 它是由光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度等因素構(gòu)成的。溫室控制v1.0 可編輯可修改主要是控制溫室內(nèi)的溫度、濕度、通風(fēng)與光照。雖然有些溫室也安裝有各種加熱、加濕、通風(fēng)和降溫的設(shè)備 , 但其主要操作大多仍 是由人工來(lái)完成的當(dāng)溫室面積較大或數(shù)量較多時(shí) ,

7、操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度很大 , 而且也 無(wú)法達(dá)到對(duì)溫濕度的準(zhǔn)確控制。 本文介紹一種基于 PLC和數(shù)字式溫濕度傳感器的溫室控 制系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)溫濕度的自動(dòng)測(cè)量和調(diào)節(jié) , 大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng) 度，采用噴灌系統(tǒng)作為改變溫室濕度環(huán)境的方法節(jié)約了水資源。充分利用太陽(yáng)能節(jié)約了 能源。4. 參考文獻(xiàn)1 鄭萍,潘世永. 一種高性價(jià)比的 PLC與上位機(jī)的通信實(shí)現(xiàn) J 電子技術(shù)應(yīng)用 , 2001,(04) .2 金鈺 . 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在自動(dòng)化溫室控制中的應(yīng)用 J 工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 2000,(01) .3 盧秋紅 , 張國(guó)偉 ,顏國(guó)正 . 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換在工業(yè)自動(dòng)控制組態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用 J 工業(yè)儀表與自動(dòng)

8、化裝置 , 2001,(06) .4 孫兵 . 工業(yè) PC 與 PLC 結(jié)合的在線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) J 制造業(yè)自動(dòng)化 2000,(06) .5 賈宏宇,施仁. 大型通用工控軟件設(shè)計(jì)研究 J 信息與控制 , 2001,(01) .6 李道霖 電氣控制與 plc 原理及應(yīng)用(西門子系列)7 工業(yè)以太網(wǎng)8 大溫室溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)9 蔡曉東 . PLC 在草坪噴灌控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 J. 溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) 2004,(02)10 柳青, 楊紅. PLC 在產(chǎn)品自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用 J. 湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué) 院學(xué)報(bào), 2003,(01)11 溫室環(huán)境調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì) The Automation

9、of Greenhouse Environment Control 作者:吳洪濤, 期刊 森林工程 FOREST ENGINEERING 20年06 第 02期12 The Evolution of PLC-Based Loop Control .Control Engineering. 1995,4211, 42(11) :57-62 .13 MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION. FX Series Programmable Controllers Programming Manual .2000, .v1.0 可編輯可修改14 karl H,Michael T.

10、 Programming Industrial Automation System .Benlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2001, . 二、主要設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容、設(shè)計(jì)（研究）思想、解決的關(guān)鍵問(wèn)題、擬采用的技術(shù)方案 及工作流程1. 研究?jī)?nèi)容：溫室的作用是用來(lái)改變植物的生長(zhǎng)環(huán)境 , 避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ψ魑锷?長(zhǎng)的不利影響 , 為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的良好條件。 溫室一般以采光和覆蓋材料作為主要 結(jié)構(gòu)材料 , 它可以在冬季或其他不適宜植物露地生長(zhǎng)的季節(jié)栽培植物 , 從而達(dá)到對(duì)農(nóng) 作物調(diào)節(jié)產(chǎn)期、促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、防治病蟲害及提高產(chǎn)量的目的。溫室環(huán)境指的是作物在

11、地面上的生長(zhǎng)空間 , 它是由光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度等因素構(gòu)成的。溫室控制 主要是控制溫室內(nèi)的溫度、濕度、通風(fēng)與光照。灌溉系統(tǒng)采用電磁閥控制的噴灌系統(tǒng)的 方式，節(jié)約了水源，溫度調(diào)節(jié)主要有遮陰簾風(fēng)機(jī)的動(dòng)作來(lái)解決。2. 研究目標(biāo)和關(guān)鍵問(wèn)題 ：1 .基于 S7-200 系列小型 PLC設(shè)計(jì)出智能控制系統(tǒng)控制流程以及控制電路并實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)要求的基本功能。2 .SIEMENS S7-200系列小型 PLC的 CPU選型。3 .I/O 地址的分配，以及確定有多少個(gè)輸入點(diǎn)及其有多少個(gè)輸出點(diǎn)。4 . 設(shè)定溫室大棚內(nèi)的參數(shù)的上限值及下限值； 把傳感器測(cè)定的溫室大棚信號(hào)輸入 到 PLC，與設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行比較

12、， 控制電機(jī)和電磁閥的啟閉來(lái)調(diào)節(jié)溫室大棚內(nèi)的參數(shù)， 從而使溫室環(huán)境因子控制在設(shè)定的范圍內(nèi)，有利于植物的生長(zhǎng)。5 .溫室大棚智能控制系統(tǒng)流程主 / 控制電路圖的設(shè)計(jì)及選型。3. 控制系統(tǒng)擬采取的總體方案溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)是利用 PLC對(duì)溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度、通風(fēng)與光照以及二 氧化碳等參數(shù)的變化做出相應(yīng)的控制。 本設(shè)計(jì)針對(duì)且前國(guó)內(nèi)對(duì)溫室自動(dòng)控制水平的要求 及自動(dòng)控制系統(tǒng)的需求情況， 采用中央控制計(jì)算機(jī)與 PLC智能控制器的主從式體系結(jié)構(gòu)，v1.0 可編輯可修改實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，研制了這一套智能型溫室控制系統(tǒng)。溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)是一種 具有良好控制精度、較好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和良好穩(wěn)定性的系統(tǒng)。按照系

13、統(tǒng)的控制目的，溫室 控制系統(tǒng)主要由氣候監(jiān)控系統(tǒng)和營(yíng)養(yǎng)液控制系統(tǒng)構(gòu)成 氣候監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)影響作物生長(zhǎng)的 外界環(huán)境因素進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的測(cè)量與分析，包括溫度、濕度、 CO2含量、光照、風(fēng)速 的檢測(cè)等，通過(guò)控制天窗的開(kāi)、關(guān)的角度和遮陽(yáng)簾的開(kāi)合、通風(fēng)、噴淋等措施達(dá)到最佳 控制狀態(tài)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)作物各個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期施肥的最佳配比。上位機(jī)通信端口PLCEM235 輸出端口模擬變送電路 繼電器模塊圖 1. 溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖1）溫度傳感器溫室內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)和控制包括保溫、加溫和降溫。溫度的調(diào)節(jié)和控制是通過(guò)溫度v1.0 可編輯可修改傳感器來(lái)檢測(cè)溫室內(nèi)的溫度參數(shù)，傳感器檢測(cè)的信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)送入到PLC，通過(guò)與 PL

14、C內(nèi)部設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較后轉(zhuǎn)化為電信號(hào)來(lái)控制遮陰簾，改變溫室內(nèi)的溫度，是 溫室內(nèi)溫度保持在設(shè)定的范圍內(nèi)。（2）濕度傳感器濕度傳感器包括空氣濕度和土壤濕度兩類傳感器。 根據(jù)溫室大棚最低和最高濕度的 要求，預(yù)先設(shè)定兩個(gè)控制點(diǎn)，一個(gè)控制點(diǎn)使電路接通，提高濕度，另一個(gè)使電路斷開(kāi)， 室內(nèi)濕度不再增加。從而溫室內(nèi)保持濕度在設(shè)定的范圍值內(nèi)。（3）光照傳感器 光照傳感器是利用光敏電阻的光電效應(yīng)進(jìn)行工作的。 在黑暗的環(huán)境下光敏電阻的阻 值很大，導(dǎo)電性降低，受光線折射后，電阻值降低，導(dǎo)電性增強(qiáng)。（4）二氧化碳傳感器 檢測(cè)二氧化碳含量的方法有導(dǎo)電率法和紅外線二氧化碳檢測(cè)儀測(cè)試法等。 根據(jù)氫氧 化鈉溶液與二氧化碳反應(yīng)時(shí)其導(dǎo)電率會(huì)發(fā)生變化的原理進(jìn)行測(cè)量。 溶液的導(dǎo)電率通過(guò)電 極測(cè)量的信號(hào)經(jīng)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換可輸入 PLC處理后調(diào)控二氧化碳濃度。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)