苏ICP备112451047180号-6
PLC在温室大棚控制系统的应用
摘要：温室已经变为当今世界的反季节种植的重要方式，由于现代科学的进步，温室技术也比较成熟。温室技术发展的同时，对农业资源合理的分配，提高产量和竞争力，由于这些特点，深受反季节作物育种广大群众的喜爱。如何使自动控制温室减少人为的参与，变成了温室技术的重要课题之一。作为过程控制技术，自动检测技术，通信技术的发展，业内是比较成熟，先进的控制方法和管理方法被引入到农业生产，有效控制的温室环境的实施，已成为一个目前主要的温室技术的方向发展。
这里叙述了温室环境控制原理，叙述了对温室的控制方法，叙述了系统的构成，特点，硬件设计，实时动态监控系统和通信问题。分布式控制结构，使各子系统相对独立，分别管理和控制功能，轻松实现
关键词: 温室大棚;PLC;集散控制；智能控制
ABSTRACT：Greenhouse has become a major place in today's era-season crop cultivation, with the development of technology, greenhouse technology has matured. At the same time, greenhouse technology rational use of agricultural resources, protecting the environment, improving agricultural production and the characteristics of the competitiveness in the international market, the majority of in-season crop breeders alike.
Mainly introduced the conditions of the personal computer and PLC networking communication, personal computer asynchronous communication adapter, and the use of personal computer and high-level language program principle of PLC communication interface.
Key words: Greenhouse;PLC; distributed control; intelligent control
目 录
第一章绪论
1.1引言 1
1.2 本课题产生的背景和意义 1
1.3 国内外研究概况 2
第二章plc控制温室大棚的理论分析
2.1 温室大棚的工作原理 3
第三章 温室大棚控制系统硬件的设计
3.1 温室大棚控制系统的构成方案 4
3.1.1 温度控制 4
3.1.2 湿度控制 4
3.1.3 二氧化碳浓度控制 4
3.1.4 系统的任务设计 5
3.2温度湿度光照和CO2浓度传感器的选择 5
3.3温室大棚控制系统的控制方案 9
3.3.1系统工作原理 10
3.3.2系统主电路设计 10
3.3.3系统控制电路设计 10
3.3.4 PLC型号选择 13
3.3.5PLC I/O地址分配 14
3.3.6硬件接线图设计 15
3.3.7 EM235模拟量输入/输出模块 15
第四章 温室大棚控制系统软件的设计
4.1 常用编程方法 16
4.2 编程软件的简单介绍 17
4.3程序设计思路 17
4.4程序控制流程图 18
4.4.1温度控制流程图 18
4.4.2光照控制流程图 19
4.4.3 CO2浓度控制流程图 20
4.5手自动转换 21
4.6温室大棚控制系统程序的仿真调试 26
第五章 总结与期望
5.1 总结 27
5.2 展望 27
参考文献 27
致谢 28
第一章 绪论
1.1引言
温室也叫做大棚，这个设备是用来种植植物。温室效应是用于改变植物的生长环境，由于植物种植有地域和环境要求的限制，所以温室大棚能够维持植物最合适的生存状态，使植物可以不受任何影响，从而使农户获得最大收益。
温室环境是指作物能够茁长成长的最佳环境，它是由如光，温度，湿度，CO2浓度这些原因决定的。之所以要创造温室环境，是为了迎合当代农业的发展。
1.2 本课题产生的背景和意义
由于社会的发展，原始的农业生产模式已无法达到现代文明发展的要求，新型的设施农业受到业界人士的追捧。我们通常所说的农业设施，主要描述的就是温室设备，它不会受到一些限制，比如时间和空间，可以在高原、荒山、沙漠等特殊环境下进行农业生产。自改革开放以来，中国的农业生产取得了可喜的成绩，但在同一时间，现有的农业在我国的发展的问题正变得越来越明显，如果不解决这个问题，将成为瓶颈制约我国农业的可持续发展。首先是一个人口众多的中国。二是资源短缺。第三个是农产品的成本高，技术含量低，无法形成工业规模。为了解决这些问题，最根本的是要完成中国从原始的农业国家的农业向现代农业的转变，是以高品质，高效率，高产量为目的的。
由于社会和科学的不断进步和发展，农业设施走向区域发展，节能化，统一化，工厂自动化的工业化，农业发展机械化，、这样社会有大量高营养，安全，高品质的绿色生态食品可以被提供。因此，进行的PLC控制系统设计棚有着极其重要的实际意义。本课题通过PLC可编程控制器和组态软件，传感器，学习和研究的数据采集系统，完成了利用西门子PLC和PC板温室温度监控系统
1.3 国内外研究概况
塑料温室
连栋式塑料温室是最近出现并快速发展的一种温室大棚。用玻璃温室和它比较，它有着重量轻、耗材少、透光率告、价格便宜、耐用等优点，它对环境的控制能力与玻璃温室没什么区别，在全世界而言，塑料温室比玻璃温室更容易被接受，所以他成为现代温室的主要发展形式。[5]
玻璃温室
玻璃温室是依靠玻璃透光的性质工作的温室。我国玻璃温室钢结构的设计主要参考荷兰、日本和美国等国的温室设计规范进行。
日光温室
日光温室是只开放向阳方向来收集光照，其余方向用墙体进行保温。日光温室的特点是保温好、投资低、节约能源，非常适合我国经济欠发达农村使用。
第二章plc控制温室大棚的理论分析
2.1 温室大棚的工作原理
温室大棚是利用透光性来是密闭空间里的各个环境因子得到准确的控制的设施。温室的功能是在自然环境的逆境状况下，能创造适于作物生长发育的环境条件，从而进行有效地生产。 温室大棚利用的是温室效应，温室之所以需要利用“温室效益”，是因为作物在露地种植的严寒季节无法正常成长，需要使室内温度提高来为植物营造出适合的环境，这样是为了使非当季的作物能够生长和提高作物的产量。但随着科学技术的进步，温室生产已远远超过“温室效应”的概念。现在的温室大棚已经几乎能够 适应市场的不同需求。
第三章 温室大棚控制系统硬件的设计
3.1 温室大棚控制系统的构成
3.1.1温度控制
在温室大棚中，温度因素是很重要的因素，它对植物的生长有着十分重要的作用，在温室系统中，温度的控制就是三种状态，升温、降温和保温。
升温 传统的单一的屋顶温室在中国，大部分采用炉火取暖，近些年来还可以使用热水或地热水采暖锅炉。大型的温室大棚大多使用集中供热或者用热水或蒸汽为热空气加热装置。
降温 在温室大棚中冷却通风是最直接的方法，但如果温度太高，作物生长的需要得不到满足，自然通风无法满足要求的情况下，必须进行人工降温。冷却包括遮阳降温法，屋顶水冷却，蒸发冷却和强制通风的方法。遮阳冷却方法是有效的温室降温。
保温 为了使温室保持需要而温度，经常使用在各种绝缘罩。具体的方法是增加热绝缘覆盖层，使用了绝缘覆盖材料具有良好的隔热性能，以提高设施的密封性。
3.1.2 湿度控制
同时对土壤水分和空气的水分进行协调从而实现对温室湿度产生有效的控制，湿度控制范围一般在60％RH至80％RH，精度为士5％。加湿和除湿是湿度调节的最常见的方式。
（1）加湿 通常使用水喷和蒸汽加湿。采用双层或更多的控制，实现喷水的方法;蒸汽加湿是通过电极加湿器或水蒸汽加湿器来实现。
（2）除湿 常用于温室除湿以下三种方式：加热控制方法，吸附方法 - 化学除湿机，通过这些方法来排掉温室中潮湿的空气。
3.1.3 二氧化碳浓度控制
CO2在大气中的一般浓度通常是0.03％，振幅小。在冬季，春季温室蔬菜生产，以维持设施处于关闭状态，往往缺乏内部和外部的气体交换，二氧化碳的浓度范围较大，中午设施进行光合作用，二氧化碳浓度降低，接近或低于补偿点，二氧化碳的赤字国家应及时补充二氧化碳。有多种补充的二氧化碳的方法，最主要的的三种是：（1）燃烧法; （2）化学反应法（以设施栽培在我国目前比较）; （3）使用有颗粒有机生物肥料的空气。
3.1.4 系统的任务设计
温室大棚的作用是调节植物生长的环境因素，从而避免四季的气候变化和恶劣的气候对植物生长产生的不良影响，为植物提供一个良好的生长环境，促进植物的生长发育，防止病虫害，以达到增加产量的目的。在温室中作物的生长由有许多不同的环境因素制约着。本设计的主要控制对象为温室中的温度、光照强度和二氧化碳浓度，通过使用温度传感器、光照强度传感器和二氧化碳浓度传感器对每项环境因子进行检测。通风扇等设备可以来控制大棚里的温度，光照度通常使用发光体以及遮阳帘来实现控制，CO2浓度通常使用CO2添加器来实现添加的目的。
本次设计就是用上述装置来实现对环境因子进行控制。
总结与期望
5.1 总结
该系统是基于我们检查的温室气体排放量的控制和情况，其中的两个问题，是在充分调研，从调研和实践得出以下控制的智能控制的基础上的结论：
1，由传感器感测到状态然后发出请求再到传感器系统设计 - 理论设计 - 传感器对温度，湿度和光的控制系统，这些具有精度高，成本低的特点，能够在电子技术的基础上实现控制。
2，通过大棚，里面的哪些因素影响植物，财产和环境生长的植物生长研究，在DAS小气候的测量和的重要因素实施控制。
3，程序 - 控制，特别是在理论的层面证实了计划的有效性。
5.2期望
1，可扩展的控制系统中，可以不必到现场操作通过电脑远程就能解决困难。
2，从系统控制到库中，不同类型的专家的智能控制的显影后的决定。
3，利用灌溉，神经网络理论的控制，在实践中运用和发挥自身优势，改善功能。
4离开,收集场景，以监测环境。
参考文献
[1]周长吉，杨振声，冯广和.现代温室工程[M].北京：化学工业出版社,2003.
[2] 徐文尚，陈 霞，武 超. 电气控制技术与PLC[M]. 北京.机械工业出版社.
[3] 廖常初. PLC的编程方法与工程应用 [M]. 重庆.重庆大学出版社.2001.
[4] 向晓汉，黎雪芬，张爱红，plc控制技术与应用。清华大学出版社
[5] 廖常初，小型plc的发展趋势.电气时代.2007
[6] 严盈富.监控组态软件与plc入门。北京：人民邮电出版社，2006
[7] 杨克冲.数控机床电气控制.武汉：华中科技大学出版社，2005
[8]西门子公司.S7-200系统手册.2008
[9] 吕景泉.自动生产线的安装与调试.北京：中国铁道出版社，2008
[10] 刘光源.电工实用手册.北京：中国电力出版社，2001
[11]左志宇，毛罕平，李俊.基于Internet温室环境控制系统研究设计[J].农机化研究，2003(4):104-107.
[12] 戴星，谢守勇，何炳辉，官平， 农机化研究, 2007(1):129-132．
[13] 梁万用，王凯.可编程控制器应用预实验 [J]. 安徽农业科学, 2009, 37 (19) : 9138 - 9139.
[14]张振国.工厂电气与PLC控制技术[M].第四版.机械工业出版社.
[15] 王建华. 电气工程师手册 [M]. 北京.机械工业出版社. 2006.
[16] 吴晓君. 电气控制课程设计指导 [M]. 北京. 中国建材工业出版社.2007.
摘要：温室已经变为当今世界的反季节种植的重要方式，由于现代科学的进步，温室技术也比较成熟。温室技术发展的同时，对农业资源合理的分配，提高产量和竞争力，由于这些特点，深受反季节作物育种广大群众的喜爱。如何使自动控制温室减少人为的参与，变成了温室技术的重要课题之一。作为过程控制技术，自动检测技术，通信技术的发展，业内是比较成熟，先进的控制方法和管理方法被引入到农业生产，有效控制的温室环境的实施，已成为一个目前主要的温室技术的方向发展。
这里叙述了温室环境控制原理，叙述了对温室的控制方法，叙述了系统的构成，特点，硬件设计，实时动态监控系统和通信问题。分布式控制结构，使各子系统相对独立，分别管理和控制功能，轻松实现
关键词: 温室大棚;PLC;集散控制；智能控制
ABSTRACT：Greenhouse has become a major place in today's era-season crop cultivation, with the development of technology, greenhouse technology has matured. At the same time, greenhouse technology rational use of agricultural resources, protecting the environment, improving agricultural production and the characteristics of the competitiveness in the international market, the majority of in-season crop breeders alike.
Mainly introduced the conditions of the personal computer and PLC networking communication, personal computer asynchronous communication adapter, and the use of personal computer and high-level language program principle of PLC communication interface.
Key words: Greenhouse;PLC; distributed control; intelligent control
目 录
第一章绪论
1.1引言 1
1.2 本课题产生的背景和意义 1
1.3 国内外研究概况 2
第二章plc控制温室大棚的理论分析
2.1 温室大棚的工作原理 3
第三章 温室大棚控制系统硬件的设计
3.1 温室大棚控制系统的构成方案 4
3.1.1 温度控制 4
3.1.2 湿度控制 4
3.1.3 二氧化碳浓度控制 4
3.1.4 系统的任务设计 5
3.2温度湿度光照和CO2浓度传感器的选择 5
3.3温室大棚控制系统的控制方案 9
3.3.1系统工作原理 10
3.3.2系统主电路设计 10
3.3.3系统控制电路设计 10
3.3.4 PLC型号选择 13
3.3.5PLC I/O地址分配 14
3.3.6硬件接线图设计 15
3.3.7 EM235模拟量输入/输出模块 15
第四章 温室大棚控制系统软件的设计
4.1 常用编程方法 16
4.2 编程软件的简单介绍 17
4.3程序设计思路 17
4.4程序控制流程图 18
4.4.1温度控制流程图 18
4.4.2光照控制流程图 19
4.4.3 CO2浓度控制流程图 20
4.5手自动转换 21
4.6温室大棚控制系统程序的仿真调试 26
第五章 总结与期望
5.1 总结 27
5.2 展望 27
参考文献 27
致谢 28
第一章 绪论
1.1引言
温室也叫做大棚，这个设备是用来种植植物。温室效应是用于改变植物的生长环境，由于植物种植有地域和环境要求的限制，所以温室大棚能够维持植物最合适的生存状态，使植物可以不受任何影响，从而使农户获得最大收益。
温室环境是指作物能够茁长成长的最佳环境，它是由如光，温度，湿度，CO2浓度这些原因决定的。之所以要创造温室环境，是为了迎合当代农业的发展。
1.2 本课题产生的背景和意义
由于社会的发展，原始的农业生产模式已无法达到现代文明发展的要求，新型的设施农业受到业界人士的追捧。我们通常所说的农业设施，主要描述的就是温室设备，它不会受到一些限制，比如时间和空间，可以在高原、荒山、沙漠等特殊环境下进行农业生产。自改革开放以来，中国的农业生产取得了可喜的成绩，但在同一时间，现有的农业在我国的发展的问题正变得越来越明显，如果不解决这个问题，将成为瓶颈制约我国农业的可持续发展。首先是一个人口众多的中国。二是资源短缺。第三个是农产品的成本高，技术含量低，无法形成工业规模。为了解决这些问题，最根本的是要完成中国从原始的农业国家的农业向现代农业的转变，是以高品质，高效率，高产量为目的的。
由于社会和科学的不断进步和发展，农业设施走向区域发展，节能化，统一化，工厂自动化的工业化，农业发展机械化，、这样社会有大量高营养，安全，高品质的绿色生态食品可以被提供。因此，进行的PLC控制系统设计棚有着极其重要的实际意义。本课题通过PLC可编程控制器和组态软件，传感器，学习和研究的数据采集系统，完成了利用西门子PLC和PC板温室温度监控系统
1.3 国内外研究概况
塑料温室
连栋式塑料温室是最近出现并快速发展的一种温室大棚。用玻璃温室和它比较，它有着重量轻、耗材少、透光率告、价格便宜、耐用等优点，它对环境的控制能力与玻璃温室没什么区别，在全世界而言，塑料温室比玻璃温室更容易被接受，所以他成为现代温室的主要发展形式。[5]
玻璃温室
玻璃温室是依靠玻璃透光的性质工作的温室。我国玻璃温室钢结构的设计主要参考荷兰、日本和美国等国的温室设计规范进行。
日光温室
日光温室是只开放向阳方向来收集光照，其余方向用墙体进行保温。日光温室的特点是保温好、投资低、节约能源，非常适合我国经济欠发达农村使用。
第二章plc控制温室大棚的理论分析
2.1 温室大棚的工作原理
温室大棚是利用透光性来是密闭空间里的各个环境因子得到准确的控制的设施。温室的功能是在自然环境的逆境状况下，能创造适于作物生长发育的环境条件，从而进行有效地生产。 温室大棚利用的是温室效应，温室之所以需要利用“温室效益”，是因为作物在露地种植的严寒季节无法正常成长，需要使室内温度提高来为植物营造出适合的环境，这样是为了使非当季的作物能够生长和提高作物的产量。但随着科学技术的进步，温室生产已远远超过“温室效应”的概念。现在的温室大棚已经几乎能够 适应市场的不同需求。
第三章 温室大棚控制系统硬件的设计
3.1 温室大棚控制系统的构成
3.1.1温度控制
在温室大棚中，温度因素是很重要的因素，它对植物的生长有着十分重要的作用，在温室系统中，温度的控制就是三种状态，升温、降温和保温。
升温 传统的单一的屋顶温室在中国，大部分采用炉火取暖，近些年来还可以使用热水或地热水采暖锅炉。大型的温室大棚大多使用集中供热或者用热水或蒸汽为热空气加热装置。
降温 在温室大棚中冷却通风是最直接的方法，但如果温度太高，作物生长的需要得不到满足，自然通风无法满足要求的情况下，必须进行人工降温。冷却包括遮阳降温法，屋顶水冷却，蒸发冷却和强制通风的方法。遮阳冷却方法是有效的温室降温。
保温 为了使温室保持需要而温度，经常使用在各种绝缘罩。具体的方法是增加热绝缘覆盖层，使用了绝缘覆盖材料具有良好的隔热性能，以提高设施的密封性。
3.1.2 湿度控制
同时对土壤水分和空气的水分进行协调从而实现对温室湿度产生有效的控制，湿度控制范围一般在60％RH至80％RH，精度为士5％。加湿和除湿是湿度调节的最常见的方式。
（1）加湿 通常使用水喷和蒸汽加湿。采用双层或更多的控制，实现喷水的方法;蒸汽加湿是通过电极加湿器或水蒸汽加湿器来实现。
（2）除湿 常用于温室除湿以下三种方式：加热控制方法，吸附方法 - 化学除湿机，通过这些方法来排掉温室中潮湿的空气。
3.1.3 二氧化碳浓度控制
CO2在大气中的一般浓度通常是0.03％，振幅小。在冬季，春季温室蔬菜生产，以维持设施处于关闭状态，往往缺乏内部和外部的气体交换，二氧化碳的浓度范围较大，中午设施进行光合作用，二氧化碳浓度降低，接近或低于补偿点，二氧化碳的赤字国家应及时补充二氧化碳。有多种补充的二氧化碳的方法，最主要的的三种是：（1）燃烧法; （2）化学反应法（以设施栽培在我国目前比较）; （3）使用有颗粒有机生物肥料的空气。
3.1.4 系统的任务设计
温室大棚的作用是调节植物生长的环境因素，从而避免四季的气候变化和恶劣的气候对植物生长产生的不良影响，为植物提供一个良好的生长环境，促进植物的生长发育，防止病虫害，以达到增加产量的目的。在温室中作物的生长由有许多不同的环境因素制约着。本设计的主要控制对象为温室中的温度、光照强度和二氧化碳浓度，通过使用温度传感器、光照强度传感器和二氧化碳浓度传感器对每项环境因子进行检测。通风扇等设备可以来控制大棚里的温度，光照度通常使用发光体以及遮阳帘来实现控制，CO2浓度通常使用CO2添加器来实现添加的目的。
本次设计就是用上述装置来实现对环境因子进行控制。
总结与期望
5.1 总结
该系统是基于我们检查的温室气体排放量的控制和情况，其中的两个问题，是在充分调研，从调研和实践得出以下控制的智能控制的基础上的结论：
1，由传感器感测到状态然后发出请求再到传感器系统设计 - 理论设计 - 传感器对温度，湿度和光的控制系统，这些具有精度高，成本低的特点，能够在电子技术的基础上实现控制。
2，通过大棚，里面的哪些因素影响植物，财产和环境生长的植物生长研究，在DAS小气候的测量和的重要因素实施控制。
3，程序 - 控制，特别是在理论的层面证实了计划的有效性。
5.2期望
1，可扩展的控制系统中，可以不必到现场操作通过电脑远程就能解决困难。
2，从系统控制到库中，不同类型的专家的智能控制的显影后的决定。
3，利用灌溉，神经网络理论的控制，在实践中运用和发挥自身优势，改善功能。
4离开,收集场景，以监测环境。
参考文献
[1]周长吉，杨振声，冯广和.现代温室工程[M].北京：化学工业出版社,2003.
[2] 徐文尚，陈 霞，武 超. 电气控制技术与PLC[M]. 北京.机械工业出版社.
[3] 廖常初. PLC的编程方法与工程应用 [M]. 重庆.重庆大学出版社.2001.
[4] 向晓汉，黎雪芬，张爱红，plc控制技术与应用。清华大学出版社
[5] 廖常初，小型plc的发展趋势.电气时代.2007
[6] 严盈富.监控组态软件与plc入门。北京：人民邮电出版社，2006
[7] 杨克冲.数控机床电气控制.武汉：华中科技大学出版社，2005
[8]西门子公司.S7-200系统手册.2008
[9] 吕景泉.自动生产线的安装与调试.北京：中国铁道出版社，2008
[10] 刘光源.电工实用手册.北京：中国电力出版社，2001
[11]左志宇，毛罕平，李俊.基于Internet温室环境控制系统研究设计[J].农机化研究，2003(4):104-107.
[12] 戴星，谢守勇，何炳辉，官平， 农机化研究, 2007(1):129-132．
[13] 梁万用，王凯.可编程控制器应用预实验 [J]. 安徽农业科学, 2009, 37 (19) : 9138 - 9139.
[14]张振国.工厂电气与PLC控制技术[M].第四版.机械工业出版社.
[15] 王建华. 电气工程师手册 [M]. 北京.机械工业出版社. 2006.
[16] 吴晓君. 电气控制课程设计指导 [M]. 北京. 中国建材工业出版社.2007.