基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載

圖書分類號(hào):基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載密級(jí)：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于ＰＬC的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)ＤESIGNＯFSEＷAGＥTRＥATＭENＴＣOＮTROLSYＳＴEM摘要隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，污水排放嚴(yán)重危害到了人們的生活環(huán)境質(zhì)量，設(shè)計(jì)一種有效的污水處理控制系統(tǒng)具有重要意義。本文通過比較國(guó)內(nèi)外污水處理控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種基于PLC技術(shù)的污水處理控制系統(tǒng)，具體內(nèi)容如下：(１)敘述了污水處理的基本原理，完成了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，并繪制了系統(tǒng)硬件主電路圖、電源控制電路圖和PLＣ控制電路原理圖；(2）應(yīng)用PLC技術(shù)，完成了對(duì)總系統(tǒng)的手控和自控模式轉(zhuǎn)換以及系統(tǒng)各部分啟停在自控模式下運(yùn)行的軟件設(shè)計(jì)；（3)應(yīng)用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)流程的監(jiān)控和操作。仿真調(diào)試表明，本論文設(shè)計(jì)的污水處理控制系統(tǒng)具有生產(chǎn)效率高、可靠性高、工序流程易實(shí)現(xiàn)、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，可滿足污水處理流程的自動(dòng)控制需要。關(guān)鍵詞污水處理；PLC；軟件設(shè)計(jì)；組態(tài)軟件AbｓtｒactWithtｈｅdeｖelopmｅnｔoｆsocietｙandeｃoｎoｍｙ，thedｉｓchargｅdsewageiｓsｅriouslｙｈarmfultotheｑuaｌｉｔyｏfｐeoｐｌe'slｉvinｇｅnvirｏnment，ｔhｅｄesignofaneｆfｉcｉenｔｓｅｗagetreatｍenｔcontrolｓｙstｅmhaｓｉmportaｎtsigniｆicaｎce。Ｃompaｒｉngwｉththedomestｉcseｗagｅｔrｅａt(yī)mｅｎｔconｔｒolsｙｓｔem，thｅthｅsisｄesignedasewagetｒeａt(yī)mentcoｎtrolsystemｔhatｗaｓbａseｄontｈｅtechnoloｇyofPLC,thespecifiｃcｏnｔeｎｔsaｒｅasfoｌlows：(1）Describedthebaｓicｐrinｃiｐlｅofsewagetrｅatmeｎt,cｏmｐlｅtedthｅoverａｌlｄesignoｆtｈｅsystｅｍ，andｄｒａwedthesystemｈardwarｅthｅmaincircｕit，powersuppｌycｏntrolciｒcｕitａｎｄPLCｃontｒolcｉrｃuiｔ;（2)WithtｈetｅchｎologyofＰLＣ，completeｄthesoftwarｅｄeｓigｎofaｔｏｔａlsyｓｔｅｍfｏｒtｈeconversiｏnbeｔweenhandcontｒoｌaｎｄautomａt(yī)iccontrｏｌmode,ａｎdｅacｈｐａrｔofthesysteｍ＇sstartｉngaｎｄstｏppingｉｎautｏｍatiｃcｏnｔrolｍode；（３）Iｔhadfｉnisｈeｄmonitｏriｎganｄoperatiｎgｔheｓysteｍ’sproceｓses,uｓingthesoftwａrｅofconfiguration。Siｍｕlaｔｉoｎeｘｐｅrimenｔsshｏweｄthat，ｔhedｅsignｏｆseｗaｇｅtｒｅatｍｅntcontrｏｌsｙstemhastheadｖantaｇeｓoｆhiｇhprｏｄuctiｏnefficｉenｃy，higｈreliaｂilｉty，eaｓyｒealizaｔiｏnｏfpｒocesｓｆloｗ，ｓimpｌeoｐｅｒation,ａndｓｏon.Ｉtcanｍeeｔtheｎeｅdｏｆaｕtomaticcontrolｏfｓｅwａgetreatmeｎtpｒoceｓs。Keｙwordssewaｇｅtreａt(yī)ｍentPLCｓofｔｗareｄeｓｉgncｏnｆiguｒaｔionsoftwaｒｅ目錄TOC＼o"1—3＂\h\ｚ\uHＹPERＬＩNＫ\l”_Toc１68444964”1緒論P(yáng)AGERＥF_Tｏc１68４44964\ｈ1HYＰERLIＮK２.1.1污水處理總體概念32．1.２常用污水處理基本原理32。2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)32。2．1工藝總流程設(shè)計(jì)32。2．2系統(tǒng)各部分功能分析42。3本章小結(jié)５3基于ＰLC的電氣控制部分設(shè)計(jì)６３。1PLC的簡(jiǎn)介６HＹＰＥRLINK\l"_Toc16８444９７5”3。1．１PLC選型６３．2污水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)６3。２.1控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)63．２.2控制系統(tǒng)硬件主電路設(shè)計(jì)73.2。3PLＣ的I／O資源配置93.３本章小結(jié)114污水處理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)124。1污水處理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總體概述1２４。1。１手動(dòng)控制模式124.1。2自動(dòng)控制模式１34．2污水處理各個(gè)部分軟件的設(shè)計(jì)１44．2.１粗細(xì)格柵系統(tǒng)程序１44．2.2進(jìn)水泵程序１５4.2。３污泥回流泵程序１６4。2。4模擬/數(shù)字量間的轉(zhuǎn)換184。３本章小結(jié)20５組態(tài)軟件在本系統(tǒng)中的應(yīng)用215.１對(duì)上位機(jī)監(jiān)控軟件的要求215.２上位機(jī)的設(shè)計(jì)215。2.1定義數(shù)據(jù)對(duì)象2１5．2。2主畫面的設(shè)計(jì)２２5。2.3聯(lián)機(jī)調(diào)試２８５。３本章小結(jié)３1結(jié)論３２致謝33工具從元件庫(kù)中選擇所需要的設(shè)備和不同功能的框圖，調(diào)整大小及位置，然后保存。畫完后如圖5—2所示。圖5－2污水處理工藝監(jiān)控畫面監(jiān)控畫面中左邊的六個(gè)電動(dòng)機(jī)圖標(biāo)代表流程中所用到的電機(jī)，旁邊的啟動(dòng)和停止按鈕則是在手動(dòng)控制下對(duì)電機(jī)進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí)的控制按鈕；右邊的滑動(dòng)條則是對(duì)進(jìn)水池和沉淀池中的實(shí)際液位模擬的輸入，滑動(dòng)條上方的橢圓框顯示模擬的實(shí)際液位;中間的框顯示的為電機(jī)運(yùn)行和停止的時(shí)間，水池中上下限制的液位。２、動(dòng)畫連接(1）電機(jī)狀態(tài)顯示動(dòng)畫效果的制作:=1\＊ＧＢ3\*MERGＥFOＲMAT①在監(jiān)控界面中雙擊“進(jìn)水泵”這個(gè)電機(jī)的圖標(biāo)，界面隨即彈出屬性設(shè)置窗口，電機(jī)進(jìn)入“動(dòng)畫連接”操作頁(yè)面,如圖5-3所示.圖5－3將進(jìn)水泵進(jìn)行動(dòng)畫連接=2\＊GB３\＊MＥRＧＥFOＲMＡT②選中折線，即動(dòng)畫連接操作界面上“連接表達(dá)式”下顯示的。＝3＼＊GB3＼＊MERGEFＯRMAT③單擊,進(jìn)入到“動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置"操作窗口。對(duì)＂填充顏色”、“按鈕動(dòng)作"進(jìn)行如圖5—４、圖５—5的屬性設(shè)置.圖5-4將進(jìn)水泵動(dòng)作顏色進(jìn)行設(shè)置圖5－５將進(jìn)水泵的按鈕動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置＝4\*GB3\＊MERGEFORMAＴ④單擊“確認(rèn)”按鈕,就完成了對(duì)“進(jìn)水泵”的電機(jī)圖標(biāo)的狀態(tài)顯示的連接設(shè)置。＝5\*ＧB３\＊ＭEＲGEFORMＡT⑤用同樣的方法建立“粗格柵機(jī)”“細(xì)格柵機(jī)”“曝氣風(fēng)機(jī)"“攪拌機(jī)"“污泥回流泵”的狀態(tài)顯示設(shè)置。(2)界面上需要手動(dòng)控制模式下進(jìn)行操作的按鈕動(dòng)畫效果連接的制作：=1\＊GＢ３\*MERGＥＦORＭAT①雙擊“停止”的方形控制按鈕圖標(biāo)，界面上隨即彈出“標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置”的操作窗口，電機(jī)“操作屬性”進(jìn)行如圖５-6中的“數(shù)據(jù)對(duì)象值操作”進(jìn)行屬性設(shè)置,再單擊“確認(rèn)”按鈕，完成界面中的“停止”按鈕圖標(biāo)的設(shè)置。圖5-6停止按鈕屬性設(shè)置=２\*ＧB3\＊ＭＥRGEFORMAT②雙擊“啟動(dòng)”按鈕，彈出屬性設(shè)置窗口,對(duì)“操作屬性"如圖5—７的“數(shù)據(jù)對(duì)象值操作"屬性設(shè)置,單擊“確認(rèn)”按鈕，完成設(shè)置.圖５—7停止按鈕屬性設(shè)置=3\＊ＧB3\*ＭＥＲＧEFORMAＴ③用同樣的方法建立“進(jìn)水泵"、“粗格柵機(jī)”、“細(xì)格柵機(jī)”、“曝氣風(fēng)機(jī)”、“攪拌機(jī)”、“污泥回流泵”的停止和啟動(dòng)按鈕分別與Ｍ1＿run、Ｍ2＿rｕn、M3_run、M４_ｒｕｎ、M5_run、M6＿ruｎ的“數(shù)據(jù)對(duì)象值操作”的屬性設(shè)置。（3)輸入框動(dòng)畫效果的制作：=1\*GＢ3\＊MERＧEＦORMＡT①雙擊“輸入框”的方形圖標(biāo)，隨即彈出“輸入框構(gòu)件屬性設(shè)置”的操作窗口,電機(jī)“操作屬性”如圖5－8對(duì)“對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象的名稱”和“數(shù)值輸入的取值范圍”進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的屬性設(shè)置,單擊“確認(rèn)”按鈕，完成對(duì)界面上輸入框的動(dòng)畫連接操作的設(shè)置。圖5—8輸入框的屬性設(shè)置=2\＊GＢ3\*MＥRGEＦOＲMAT②用同樣的方法建立“粗格柵運(yùn)行時(shí)間”、“細(xì)格柵運(yùn)行間隔”、“細(xì)格柵運(yùn)行時(shí)間”、“進(jìn)水池上液位"、“進(jìn)水池下液位"、“沉淀池上液位”、“沉淀池下液位"分別與T1_M2run、T２_Ｍ3ｓtoｐ、Ｔ2_Ｍ3rｕn、ＦＬ1＿High、FL1_Ｌｏw、ＦＬ2_High、FL2_Lｏw的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象的連接設(shè)置。（4）模擬液位顯示動(dòng)畫效果的制作：=1\＊ＧB3\*MEＲGEＦORＭAＴ①雙擊根據(jù)滑動(dòng)條位置顯示模擬液位的顯示框，立即彈出“單元屬性設(shè)置”的操作界面窗口,進(jìn)入“動(dòng)畫連接”頁(yè)，如圖5-9所示。圖５-9模擬量顯示框動(dòng)畫連接=２\*GＢ3＼＊ＭＥＲGEＦORMAT②對(duì)顯示框中的“顯示輸出”下的“表達(dá)式"“輸出值類型”和“輸出格式”進(jìn)行如圖５-10所示的屬性設(shè)置。圖5—1０模擬量顯示框輸出顯示設(shè)置＝３\＊ＧＢ３＼*ＭERGEFOＲMAＴ③用同樣的方法對(duì)“沉淀池液位”顯示框與ＦＬ２進(jìn)行動(dòng)畫連接屬性設(shè)置。(5)滑動(dòng)條動(dòng)畫效果的制作:＝1＼*GB３\＊MＥＲＧEＦＯRＭAT①雙擊滑動(dòng)條，彈出屬性設(shè)置窗口，對(duì)滑動(dòng)條的“刻度與標(biāo)注屬性”進(jìn)行如圖5—11所示的設(shè)置.圖5—11滑動(dòng)條刻度與標(biāo)注屬性設(shè)置＝2\＊GB３\*ＭERＧEFＯＲMＡT②對(duì)滑動(dòng)條進(jìn)行如圖5－1２所示的“操作屬性”的屬性設(shè)置。圖5-1２滑動(dòng)條操作屬性設(shè)置=３＼＊ＧB３\＊ＭEＲGＥFORMAT③用同樣的方法對(duì)另一個(gè)滑動(dòng)條與FL2＿in之間的屬性設(shè)置.5。2．３聯(lián)機(jī)調(diào)試在組態(tài)軟件的開發(fā)平臺(tái)上，單擊其中的一個(gè)選項(xiàng)即為“設(shè)備窗口”選項(xiàng)，再單擊其中的一個(gè)選項(xiàng)即為“設(shè)備組態(tài)”選項(xiàng)按鈕后,隨即進(jìn)入到了此時(shí)操作的設(shè)備組態(tài)的設(shè)置操作中。在“設(shè)備工具箱”的選擇項(xiàng)中，選中“串口通訊父設(shè)備”和“西門子_S7－２00PPＩ”，加如到右邊已經(jīng)選擇的設(shè)備并分別對(duì)這兩者的屬性進(jìn)行設(shè)置，保證其串口端口號(hào)和通訊波特率與PLC的I／Ｏ設(shè)置保持一致.圖5-１3通用串口父設(shè)備屬性編輯圖5—14通道連接編輯窗口圖5-1５設(shè)備調(diào)試編輯窗口本設(shè)計(jì)中使用的是PLC的西門子S７-20０系列CPＵ為226型號(hào)的機(jī)子來(lái)完成控制的技術(shù)這幾,其串口端口號(hào)為com2,波特率為１9．2，因此在組態(tài)動(dòng)畫連接的基本設(shè)置中的串口端口號(hào)應(yīng)對(duì)應(yīng)地選擇１—ｃoｍ2,通訊波特率應(yīng)對(duì)應(yīng)地選擇8－１92００。下圖5－16中顯示的即為組態(tài)軟件在模擬系統(tǒng)在自動(dòng)控制模式下的操作的一個(gè)界面。圖5—1６自動(dòng)控制下組態(tài)的顯示界面圖中顯示的為自動(dòng)控制下的操作狀態(tài),由于第一個(gè)滑動(dòng)條上顯示的進(jìn)水池液位為0。8３m低于進(jìn)水池的最低液位1m,進(jìn)水泵運(yùn)行；第二個(gè)滑動(dòng)條上顯示的沉淀池液位為3。2m高于進(jìn)水池最高液位,污泥回流泵運(yùn)行；粗細(xì)格柵機(jī)均在運(yùn)行間隔即停止時(shí)間４min內(nèi)，粗細(xì)格柵機(jī)不運(yùn)行.5.3本章小結(jié)本章根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,應(yīng)用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了模擬的監(jiān)控畫面，并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在操作運(yùn)行上的仿真。結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為課題,根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，繪制了系統(tǒng)硬件主電路圖、電源控制主電路圖和PＬＣ控制電路原理圖，并利用ＰLC技術(shù)完成了系統(tǒng)手動(dòng)與自動(dòng)模式間轉(zhuǎn)換的軟件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)各部分在自動(dòng)模式下啟?？刂频能浖O(shè)計(jì)，同時(shí)運(yùn)用組態(tài)軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)流程的模擬監(jiān)控和操作.通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了如何確定一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,方案的設(shè)計(jì)不單單是參考已有的系統(tǒng),還要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境的需要來(lái)確定，方案需要具有創(chuàng)新性和實(shí)用性;也學(xué)會(huì)了如何將可編程控制器運(yùn)用在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)中,系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了PLC的編程到運(yùn)行的操作過程；同時(shí)對(duì)污水處理工藝流程也有了詳細(xì)地了解。由于本人知識(shí)和能力上的限制,本系統(tǒng)不能確定處理后的水質(zhì)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),本畢業(yè)設(shè)計(jì)中還存在其他不完善的地方，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)［１]張文亮。污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]．湖南大學(xué),2007。［2]唐宇毅。電廠含油工業(yè)污水處理的PLＣ控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［Ｍ］.廣州：廣東工業(yè)大學(xué)出版社,2005．

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摘要溫室大棚是用來(lái)栽培農(nóng)作物的設(shè)施，它能改變農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境,使其能夠外界的四季變化和惡劣氣候，為農(nóng)作物的生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的條件.溫室大棚作為高效農(nóng)業(yè)的重要組成部分,已經(jīng)成為我們研究的方向。如何利用科學(xué)技術(shù)控制溫室內(nèi)的各種環(huán)境因子，已成為我國(guó)溫室大棚行業(yè)研究的重要課題之一。本論文主要介紹了基于PLC控制的溫室大棚系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，該研究中將采用溫度傳感器、CO２濃度傳感器、光照傳感器對(duì)溫室大棚中各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),將測(cè)量值送入PＬC中,在ＰLC中將其與設(shè)定值進(jìn)行比較，再發(fā)出相應(yīng)的指令驅(qū)動(dòng)外圍設(shè)備來(lái)調(diào)控溫室大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了溫室大棚的自動(dòng)化、智能化控制。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)輸出顯示等功能，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)優(yōu)良的人機(jī)界面，為溫室大棚的研究提供新的方向。關(guān)鍵詞:溫室大棚;可編程控制器(PLC）;傳感器;控制；AＢSTRACTGreｅｎhousｅsareuｓedforgrowingplantsinarangeoｆｆaｃiliｔies,ｉtcａｎｃｈａngeｔhecrｏpgｒowingeｎｖｉroｎment,enablinｇittotheｏｕtｓｉｄeofｆｏurseasonsａndhａrshcｌimate，cｒeａt(yī)ingsｕitablecｏndiｔiｏnsforcropｇｒｏwｔh.Ｇreeｎhouseｓaｓiｍpoｒｔantcomｐonentofagricuｌture，haｓbecomｅouｒresｅａrｃhdｉrectionｓ.Hoｗtousescienｃeaｎdｔechnologytｏcontrolｅnｖiroｎmentalfａｃtoｒｓwithｉnｔhegreｅnhｏuse，ｇｒeeｎhｏuseindustrｙｈaｓbecomeaｎiｍpoｒtantｓｕbjectofstudy.Deｓｃrｉbedintｈｉsｐaper，basedｏnＳiemensS7—2０0ｓerieｓPＬCcontrｏｌsysｔeｍdesignofｇreｅｎｈouｓeＴｈｅreｓearchwillｂeusｅdtemｐｅrａt(yī)urｅseｎsoｒ，aｎｄCO2concentrａt(yī)iｏnsensｏr,ａnｄlightsｅnsorongｒｅｅnhousebｉgｓhedｉnthetheindexforｄｅtecｔｉoｎ,ｗillmeaｓuremｅnｔvalueｉntoＰLCiｎthe,iｎＰLCｗillｂeiｔｓaｎdｓetvａluefｏrcoｍｐａred，aｇainissｕedcoｒresｐｏndinｇofinstructｉｏnｄriｖepｅripｈeralｅquipmenｔtoＲegｕlatｉongreenhoｕsebigshedｗitｈｉｎofｅｎvirｏnmentｐａｒameteｒ,toachiｅｖedｈasｇreｅnｈousebigshedofaｕtｏmatｉｏn，ａnｄiｎtelliｇeｎtoｆconｔrol。Ｏｎthiｓbasiｓ，usingcｏnfigurationｓofｔwarｅconｆiｇurａt(yī)iondesignｏｆcｏnｔrolsyｓtｅms,ｍｏnitoring，dataloｇging，dataoｕtｐｕtfｕncｔion，ａchievｉｎｇeｘｃelｌentconｔroｌsysteｍｈuｍan－machineiｎｔeｒfａce，ｆoｒgｒeｅnhousｅｒｅseａrｃhtoｐｒovidenewdirectｉon.Keywordｓ：gｒｅe(cuò)ｎhouse;progrａｍmabｌelｏgiccontrollｅｒs(PLC);ｓｅnsor;ｃontrol；appliｃａt(yī)ｉon．目錄摘要。。。。．．。.。。。.。。.。．。。．．.．．．．...。．.。...。．..。．..．..．。．．．。．。.。．．。。..。.．．。。..．．．．．。．.。.。...。。．。．.。.。..．...．。。．.。。．ⅠABＳTRACＴ..。。。。..。．.．.．.。.．。..．。．.．.。．。．．。．．．。．.．。.．．．.。。.．。..．.．.．。。。．．。．.．。．。．。.。．．...。.．．。．.。。。...。。．。。．.。。。Ⅱ目錄．.。.。。．．。。．...．．。...。。.。..。.．．。.。。。。．。。..。.。.。．．。．...。。..。．.．。。．。..。。．.．。.。...．.。.．.。.。.。。。．．．.．.。。。.．。。。。。.．.。。．.。.Ⅲ1緒論.。.．..。。.。。。.。。.．。。。。。.。．.．．。．。．。.．..。．。。。．。。．.。．。..．。。．.。。。.．。..。.。．。.。。.。．．．。。..。．...。..。.．.。．。.．。．.．．。11。1課題概述．。。．。。．．。．。.。..。.．．..。。...。.．.。。。。．..。..．。．。。..．..．．.．。。。..。.。.。．．。。．...．.。。。.。。．．。.．。．11。1．１課題簡(jiǎn)介。.。．。。.．．..．。.。。.．.．。。。..．。。.。.．.。。．．。。。..。...。...。.。。..。。．．.。．。。..。.。。。．。１１。1.2研究目的及意義.．。.．．。。。．。.。。。．..。。。。．.．．。.。。．。.。.．。．.。。。.．...．．.．.。。.。．.。。．。.。.。．１1。２國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀．。.。．．。。.．．．.．．。。．。。．。．．..．．。。。.．..。.．。。。。。。。.。．.．..．.。．..．.。..。。.．.。．...．．.。.．21。２。1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀。。.．.。。...．.。。．。．..。。.。.。.。．..．。．。..．.．。．。.。。．。。。。。..。。.．。．。...．．．.。。．.。。。.21.2．2國(guó)外研究現(xiàn)狀．.．．。．．。。.。。。．．。．。。．.．。。。。．．．。．．..。。..．．.。。...。。．．。.。.。。．.。．．．．...．。..。．.。．2１。3研究?jī)?nèi)容。.。。.。。。．。．。.。。。。。.。。．．.。．.．。．..．。.。．。．.。..．。。...。.．。。．。。...。..．．.。。.。。．..．..。.．。．．...。．...32控制系統(tǒng)的整體控制方案.。．。．.．。．．。...。。。。．。.．.。。.。。。．。。.。。.。.。。.。.．。．.。．.．。．．。。..。.．...。。。。。．。4２。1控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。.．．.．..。。.。。。。。．．．。..。。.。。.。．。.。．．．．.。.。．．..。。..。.。．。。.。．。．．。..。。．。.。..。.。４2．2系統(tǒng)的控制方案．。.．。.。.．。．。．。.。.。.。。。..．。。..。．．。．。．。。．..。。．。。。.．。。。。．．.．.。。。.．..。.。。。。。.．.４3控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)．。.。．．.。．．。。.。。．...．．。．.。.。．。.．.．..．..。.．.。。．。.．...。。.。.．．．.．。..。。.．..。．．。。.．..。７3。1電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。．.．.。．.。．。.．．。..。．．．。。．。．。．。。.．.。．。.．。。。．..．。...。..．..。。。．。.。。.。。.。.。．。．..。。...７3。１。1系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì).。.。.。。...。.．。。。。...。。。.。.．．。..。。．．.．..。.．。。.。．。..．．．..．．。.。．。．.。．73．１.2控制系統(tǒng)各部分控制電路設(shè)計(jì)．。。。。．.。。．。。。．..。．．。.。.．。。．。.。..。．。。。.。.．。.．73.2PLC簡(jiǎn)介。。。．。。..。。。。。．...。．．.。．．．。。.。．．．．。。。。．...。.．．．.．。．.。。。。.．。。..．。。。。．.。。.．.。。．。．.。．..。．..．．。.．．．。123．2．1ＰLC的產(chǎn)生和系統(tǒng)組成．．..．。。..。。.。.．.．．。．.。.。.。。.．..。。..。。..．．．..。。.。．。．。。。．..。。１23.２。2PLC的工作原理..。。..。.．.．...。.．.。.．．。。．。.．.。..．。．..。。．.．...．。.．.。.。。..。..．..．.。.．123.3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及步驟．..．.．.。。。。。。...．．..。。.．．..．.．．．。。..。．。。。.．．..．1４3．3。1設(shè)計(jì)PＬC控制系統(tǒng)的基本原則。．．。。。。.。。．..。.。．.．．．．..。．。.．。。.。...．。．．。。．。。..143。3.2PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟.。。。.。。..。。．..．。..．。。。。．。。。..。.。．.．。..。..．．..。143。4PLC硬件電路設(shè)計(jì)．。．...。。..。..．...．。.．.。。．．...。．。.。.。。．.。。．..．。。.。。．。。．.．.．。。。。.。。...。．173.4。1ＰＬC型號(hào)的選擇..。..．．..。．。..。.。.。..。。。．。．.．．..。。．.。．。．。.．..．。.．..。．。．。.。．．。．．．.．。1７3。4．２傳感器的選型。．。.．。。...．。.．.．．。。．.．．。..。．．．。．。。.。。。。．.．．。。。。.．..．．．..。。．。.。。..。。．。..。．.１7３.4。3模擬量輸入模塊EM23５。.．。.．。．.。。..。。。..。。...．．.。.。。。．。。。．。．．.．。。。。。。。.。。．.．．。.。．.193。４。4PLCO/Ｉ地址分配表。．。．．．。。..．.。.。。。.。。．．.。.。.。。。。。.．。．。..．。.．。..。．.．。。..２1３.4.５PLC硬件接線圖設(shè)計(jì)．．．。.。．.．.。..．．．.．．..。。...。。。..．。。．.。．...．．。．。.．.。。．。.。。.。．２3４控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。．...。．。。.．。。...。。。。.．。。。。．。。。．．。。。．.。。...．..。.．。.。。。。．..。．.。.。．...．.。．。。。...。２4４。1PLC程序設(shè)計(jì)方法.．.．...。．．。．．．。。。..．。.．...．。。．。.。.．．．。.。。..。...。。。．。。。。。。．。。..。。．。。.．．．．.。。．。。．２44．2編程軟件STEP7—MICＲO/WＩN概述．．。.。。..。.。。.。..．。．.。．。.。。。..。。.。．．．。。.。.．.。．.。..。．.．.．24４。3控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì).。.．。.。..。.．..。。..．．。．..。.。..。。．．。。.。。..。。．..．。.。。.。.．。．。。.。．..。.。。．..．.。。25４.3。1程序的設(shè)計(jì)思路。。。.．..。．。。..．。．。.。。.。..。.。。．.。．.．.。。。．．．..．.。．。.。。.。．.。．.。．.．。.。．２5４．３.2程序控制流程圖.。。。．。。.。。。.。。...。。.．..．．。。.。.。.。。．。...。.。。。。。。。.．.。．．。．.．.．...。.。.．．.264。3。３控制程序設(shè)計(jì)及分析．.。。。..。...．.。。。..．。．。．.。。。...。。..。.．。．。.。...．．.．．。．。．．．.。29結(jié)論。.。.．..。。．..。.．。。．．.。．．.。.。。.。.。．.。.。．。.。。...．..。.。.。...．..．．。.．。.。。。。。。.．。。．．．..。．.。.。．。．.。。。．.。．。.。。.．。..。。。.。36參考文獻(xiàn).。..。。。。．。．.．.。。。.．.．。．．．.．．。。．．。．.。.．.．。。。．。.。．..。．...。。..．。.。。..．。．.。．．．...．。．.．.．.。．．。.。。.37致謝。.。．.。。．。.．.。．.．..．。...。．.。。。。。.。。..．。。。。。。．。。..。.．.。。.．。.。。．.。。.．.．。。..．．.．.．．．．.．.．..。.．．。...．。.．。.．..。.。。。．.．３9附錄1外文資料翻譯。.。.．.．.。。。..。...。．．。.．．．。．.．．。.．。.．。.．...．.。..。.。.．。．．．。．。.．...．．。.。。..40附錄2電氣原理圖．。.．．。．..．。.。。。．。．.。．．。.．.．。。。..．.。。．.。。...。．。.。。。.。。.．．。.．.。．．。．．．。。。．.。。。..。．53附錄3軟件程序.。。。.．．.．．．．。。.。．．..。．。．。。.。．．。.。．..．.。.．。．。.。．。..．．...。．。..。。.。.。..．.。..。..。。。。．。.。.。...。..54１緒論1.1課題概述1．1.1課題簡(jiǎn)介溫室大棚是用來(lái)栽培植物的設(shè)施。溫室是用來(lái)改變農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境,避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)r(nóng)作物的不利影響，為農(nóng)作物生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的條件。溫室環(huán)境指的是農(nóng)作物的生長(zhǎng)空間，它是由光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度等諸多因素組成的。溫室控制主要是通過控制溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度、通風(fēng)與光照等自然因素，使得它可以在不適合農(nóng)作物生長(zhǎng)的季節(jié)和惡劣的環(huán)境下可以高效的種植農(nóng)作物。從而達(dá)到對(duì)農(nóng)作物調(diào)節(jié)產(chǎn)期、促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育、提高產(chǎn)量的目的.現(xiàn)代化溫室中具有控制溫度、光照、氣肥等條件的設(shè)備,并采用電腦進(jìn)行自動(dòng)智能控制，以此創(chuàng)造農(nóng)作物生長(zhǎng)所需最佳的環(huán)境條件。1．1．２研究目的及意義目前的農(nóng)作物栽培設(shè)施中,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝配的鋼管塑料大棚和玻璃溫室僅占全國(guó)大棚面積的一少部分，大多數(shù)的農(nóng)村仍是采用自行搭建的竹木棚。這種簡(jiǎn)單的竹木棚只能起到一定的保溫效果,根本談不上對(duì)光照和二氧化碳的合理充份的利用，而且抗自然環(huán)境的能力很差，面對(duì)突發(fā)的氣象災(zāi)害也無(wú)能為力。即使那些為數(shù)不多的裝配式塑料大棚和玻璃溫室，也都不同程度的缺乏配套的專業(yè)調(diào)控設(shè)備和儀器,所以我國(guó)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)特別是溫室大棚領(lǐng)域的自動(dòng)智能化程度還非常低。中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展,必須走現(xiàn)代化發(fā)展這一條路.隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)在化農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來(lái)越受到重視,特別是溫室大棚,因?yàn)闇厥掖笈镆呀?jīng)成為了現(xiàn)代化高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)最重要的一環(huán)就是對(duì)環(huán)境中影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的因素做檢測(cè)和控制,通過對(duì)溫室環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析,并結(jié)合農(nóng)作物的生長(zhǎng)規(guī)律，對(duì)環(huán)境因素的控制，是作為溫室大棚自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)管理的基本保證，從而能使農(nóng)作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效的栽培目的.所以，現(xiàn)在我們進(jìn)行溫室大棚PＬC監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有積極的現(xiàn)實(shí)意義.本課題通過對(duì)可編程控制器ＰLC、傳感器的學(xué)習(xí)和研究，完成了利用西門子PLC與電腦終端組成的溫室大棚群監(jiān)控系統(tǒng)。1．２國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1。2．1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)溫室大棚技術(shù)起步較晚，政府發(fā)展的以塑料大棚、日光溫室為主的農(nóng)業(yè)栽培設(shè)施,促進(jìn)了農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和緩和了蔬菜的季節(jié)性短缺矛盾。利用太陽(yáng)光熱資源，節(jié)約不可再生能源,減少環(huán)境污染是我國(guó)溫室大棚的一大特色。雖然我國(guó)溫室規(guī)模有限,還沒有形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)，另外構(gòu)建設(shè)施的費(fèi)用也比較高,但從長(zhǎng)期發(fā)展來(lái)看,溫室監(jiān)控系統(tǒng)分布式和網(wǎng)絡(luò)化將是我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。現(xiàn)代溫室大棚中常用的能自動(dòng)控制的調(diào)控機(jī)構(gòu)有:通風(fēng)窗、遮陽(yáng)簾、通風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)機(jī)、冷風(fēng)機(jī)、人工加熱燈、二氧化碳增肥器、噴霧系統(tǒng)及蒸熏設(shè)備?？刂破骶C合調(diào)節(jié)各個(gè)機(jī)構(gòu),使系統(tǒng)在節(jié)省能源的同時(shí)保證室內(nèi)氣候滿足植物生長(zhǎng)需要.使用的控制器也有很多選擇，如單片機(jī)、工控機(jī)、ＰLC、通用PC機(jī)等.１.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀西方發(fā)達(dá)國(guó)家在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的起步比較早。１94９年，美國(guó)借助于工程技術(shù)的發(fā)展，建成了第一個(gè)人工氣候室.隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，溫室大棚作為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)施的重要組成部分，其自動(dòng)控制技術(shù)和管理技術(shù)得到不斷地提高，在世界各地都得到了不錯(cuò)的發(fā)展。目前,國(guó)外的溫室大棚內(nèi)部設(shè)施已經(jīng)發(fā)展到了比較完備的程度,并形成了一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。溫室內(nèi)被控環(huán)境因子由計(jì)算機(jī)控制，傳感器也較為齊全，如溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等等，由傳感器的檢測(cè)基本上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。計(jì)算機(jī)對(duì)于這些系統(tǒng)的控制已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的、獨(dú)立的、靜態(tài)的直接數(shù)字控制,而是基于ＰLC的智能控制系統(tǒng)，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上向著完全自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展。1.3研究?jī)?nèi)容可編程控制器是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)為一體的新型自動(dòng)控制裝置,PLＣ的優(yōu)越性能，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的三大支柱之一。ＰＬC的應(yīng)用已經(jīng)成為了世界潮流，在以后PLC技術(shù)將會(huì)在我國(guó)的到更全面的應(yīng)用。本文研究的是PLC技術(shù)在溫室大棚技術(shù)上的應(yīng)用。從整體上分析研究了溫室大棚控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和人機(jī)界面等.本次的研究?jī)?nèi)容為溫室大棚PLＣ控制系統(tǒng)。溫室大棚的作用是改變植物生長(zhǎng)的環(huán)境,從而避免因四季變化和突發(fā)的惡劣天氣對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的不良影響，為植物生長(zhǎng)提供一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境。在農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境中,溫室大棚中的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)起著非常重要的作用。本次研究以可編程控制器ＰＬＣ為核心，通過傳感器檢測(cè)溫室中的環(huán)境參數(shù),經(jīng)變送為4-2０mA的電流信號(hào)后送入S7-2００的模擬量輸入模塊ＥM２35,經(jīng)分析處理，輸出開關(guān)量，通過驅(qū)動(dòng)電路控制通風(fēng)扇、冷暖風(fēng)機(jī)、遮陽(yáng)簾、二氧化碳發(fā)生器等多種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚智能化控制,從而實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)界面。2控制系統(tǒng)的整體控制方案2.1控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)本控制系統(tǒng)主要針對(duì)的被控對(duì)象是溫度、光照、二氧化碳濃度，通過對(duì)這些因素的檢測(cè)，然后與設(shè)定值進(jìn)行比較,然后進(jìn)行調(diào)節(jié)。溫度的調(diào)節(jié)主要靠通風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、和加熱器進(jìn)行調(diào)節(jié)；光照主要通過遮陽(yáng)簾進(jìn)行控制；二氧化碳濃度主要通過二氧化碳發(fā)生器來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。本次設(shè)計(jì)的溫室大棚就是通過溫度傳感器、光照傳感器、二氧化碳傳感器來(lái)檢測(cè)溫室大棚中的溫度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等信息，然后通過ＰLC控制系統(tǒng)控制溫室大棚的通風(fēng)扇、冷／熱風(fēng)機(jī)、遮陽(yáng)簾、加熱器、二氧化碳發(fā)生器等硬件設(shè)施，對(duì)溫室大棚中的環(huán)境因子進(jìn)行調(diào)控,以使溫室大棚里的環(huán)境為最適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)的環(huán)境。2。２系統(tǒng)的控制方案在溫室大棚中,需要一套完善的溫室控制系統(tǒng)來(lái)控制上述任務(wù).本控制系統(tǒng)以PLＣ為控制核心，采用傳感器對(duì)溫室大棚中的各項(xiàng)環(huán)境因子進(jìn)行檢測(cè),然后將測(cè)量結(jié)果送入PLC中,經(jīng)過PLC的處理，然后對(duì)執(zhí)行設(shè)備發(fā)出指令,通過執(zhí)行設(shè)備對(duì)溫室中的各項(xiàng)環(huán)境因子進(jìn)行調(diào)控?？紤]到實(shí)際生產(chǎn)中的穩(wěn)定性與安全性，本控制系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)兩個(gè)模式，自動(dòng)方式是周期性的按照ＰＬC進(jìn)行控制，手動(dòng)模式是當(dāng)遇到緊急突發(fā)狀況時(shí),改為手動(dòng)操作,進(jìn)而去控制執(zhí)行設(shè)備的運(yùn)行。通過傳感器檢測(cè)到數(shù)據(jù)和設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，然后通過軟件程序去執(zhí)行相關(guān)的命令，本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉，節(jié)約資源,能實(shí)現(xiàn)利益最大化。該溫室大棚的控制系統(tǒng)總體框圖如下圖2。1所示:圖2。1控制系統(tǒng)總體框圖該溫室大棚控制系統(tǒng)由ＰLC系統(tǒng)，傳感器系統(tǒng),外部執(zhí)行系統(tǒng)等幾部分組成,以PLC控制系統(tǒng)為核心，通過傳感器系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，通過PＬＣ模擬量輸入模塊EM23５輸入到PLC,經(jīng)過與設(shè)定值比較,輸出開關(guān)量進(jìn)而對(duì)執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行控制。本系統(tǒng)為一個(gè)溫室大棚的控制系統(tǒng)，以后還可以以大棚群為單位，通過上位機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一控制。具體來(lái)說(shuō)就是按下啟動(dòng)按鈕,系統(tǒng)啟動(dòng)后，接收由溫度傳感器、光照度傳感器、二氧化碳傳感器檢測(cè)到的信號(hào)，然后經(jīng)過PLＣ內(nèi)部處理，由輸出模塊輸出控制信號(hào),以控制外圍的執(zhí)行器件。如果溫度過高,就會(huì)驅(qū)動(dòng)冷風(fēng)機(jī)、通風(fēng)扇來(lái)降低溫室內(nèi)溫度；如果溫度過低，就會(huì)驅(qū)動(dòng)熱風(fēng)機(jī)、加熱器、通風(fēng)扇來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度；光照則由遮陽(yáng)簾和發(fā)光器來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié);二氧化碳濃度則由二氧化碳添加器來(lái)添加.3控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)PLＣ控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要由硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分組成。本章主要從硬件角度介紹了溫室大棚控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案,主要從電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、ＰLＣ外部接線圖及外部硬件配置方面進(jìn)行設(shè)計(jì).3．1電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.１。1系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)溫室大棚控制系統(tǒng)的主電路如下圖3。1所示。其中通風(fēng)扇和遮陽(yáng)簾主工作電路相似，都需要電機(jī)的啟動(dòng)、停止以及正反轉(zhuǎn)來(lái)完成工作，不同點(diǎn)是通風(fēng)扇和遮陽(yáng)簾電機(jī)的功率不同，且遮陽(yáng)簾電機(jī)帶限位開關(guān)。其中冷/熱風(fēng)機(jī)、加熱器、發(fā)光體、CＯ2發(fā)生器的工作原理大致相同,都屬于開關(guān)設(shè)備.圖3.1溫室大棚控制系統(tǒng)主電路原理圖從上圖可以看出,QK為刀開關(guān),其作用為控制整個(gè)主電路的啟停；FR1—FＲ5位熱繼電器，起過載保護(hù)作用；FＵ1—FＵ7為熔斷器,對(duì)各支路起到短路保護(hù)和過載保護(hù)作用;ＫM1－KM9為接觸器的主觸頭，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟停、正反轉(zhuǎn)以及開關(guān)設(shè)備的啟停控制。３.1．２控制系統(tǒng)各部分控制電路設(shè)計(jì)通過系統(tǒng)主電路可以看出，溫室大棚的控制系統(tǒng)的執(zhí)行設(shè)備分為兩大類：開關(guān)設(shè)備和非開關(guān)設(shè)備。開關(guān)設(shè)備包括風(fēng)機(jī)、加熱器等等；非開關(guān)設(shè)備比如正反轉(zhuǎn)的電機(jī)，包括通風(fēng)扇、遮陽(yáng)簾等，這些電機(jī)需要啟停和正反轉(zhuǎn)，需要限位開關(guān)。１.開關(guān)設(shè)備加熱器、二氧化碳添加器、熱風(fēng)機(jī)、冷風(fēng)機(jī)、發(fā)光體都屬于開關(guān)設(shè)備，其控制電路比較相似，現(xiàn)在就以熱風(fēng)機(jī)為例,做以下分析：（1)熱風(fēng)機(jī)