基于PLC的智能温室远程监控系统设计
摘要：随着人民生活水平的提高，温室蔬菜的季节性种植越来越重要，温室技术变得越来越重要，温度控制是最重要的因素。基于PLC的温度控制系统的设计考虑到了PLC系统的灵活性和操作简便性等优点。
本文介绍了温室大棚控制系统的组成，包括信息收集、智能控制以及最后的实施机制。由于温室大棚有许多变化因素，包括温湿度、照明、湿度、通风等，因此本文设计的系统包括冷却系统、光补偿系统、避阳系统、湿度系统、CO2系统和通风系统，以调整温度变化，确保温度的准确性。西门子S7-200 PLC的控制是根据设计要求和经济考虑而选择的，既能满足输入和输出控制要求，又能提供更高的性价比。在设计中给出了控制系统的硬件和软件设计，STEP7软件用于梯形的输入、调整和仿真，完全符合设计要求。
关键词：传感器；PLC；模糊控制器；MCGS组态软件；电机
Abstract：With the improvement of people's living standards, seasonal planting of greenhouse vegetables is becoming more and more important, greenhouse technology is becoming more and more important, and temperature control is the most important factor. The design of temperature control system based on PLC takes into account the advantages of flexibility and easy operation of PLC system.
This paper introduces the composition of greenhouse control system, including information collection, intelligent control and the final implementation mechanism. Because there are many changing factors in greenhouse, including temperature and humidity, lighting, humidity, ventilation, etc., the system designed in this paper includes cooling system, light compensation system, sun protection system, humidity system, CO2 system and ventilation system to adjust the temperature change and ensure the accuracy of temperature. The control of Siemens S7-200 PLC is selected according to the design requirements and economic considerations, which can not only meet the input and output control requirements, but also provide higher cost performance. In the design, the hardware and software design of the control system are given. STEP7 software is used for trapezoidal input, adjustment and simulation, which fully meets the design requirements.
Key words: sensor; PLC； Fuzzy controller; MCGS configuration software; electrical machinery
目录
1绪论 7
1.1课题背景 7
1.2 国内外研究现状 7
1.2.1国外温室大棚控制技术概况 7
1.2.2 国内温室大棚控制技术概况 8
1.3 内容安排 8
2系统总设计方案 10
2.1 系统总体设计思路 10
2.2 设计概要图 10
3系统硬件方案设计 13
3.1 信息采集电路的设计 13
3.1.1 温/湿度传感器的选择 13
3.1.2 光照传感器的选择 13
3.1.3 CO2传感器的选择 14
3.2 主控制电路设计 15
3.2.1 PLC的选择 15
3.2.2 PLC内部接线图 16
3.2.3 模糊控制器设计原理 17
3.3 系统执行部分设计 17
3.3.1 正反转部分设计 18
3.3.2 开关类设计 19
3.4 系统主电路图 20
4系统软件方案设计 22
4.1 STEP7 Micro/Win软件简介 22
4.2 STEP7-Micro/WIN编程软件主要功能 22
4.3 STEP7-Micro/WIN编程方法 23
4.4 PLC系统软件介绍 23
5系统调试 31
5.1 仿真软件简介 31
5.2 控制程序的仿真与调试 31
5.2.1 仿真与调试准备工作 31
5.2.2 程序仿真与调试 31
结论 33
参考文献 34
1绪论
1.1课题背景
温室大棚温湿度控制系统是一项高度集成的技术，结合了现代农业生物学、环境工程、自动控制、计算机网络、管理和技术等技术。其主要目标是改善环境条件，使作物能够在最佳环境条件下生长，从而调整作物生产周期，促进作物生长，减少虫害和疾病，从而大大提高作物质量和生产力。
随着高效工业农业示范项目的推进，中国温室控制体系在规模和技术上取得了长足进步，但配套设施的完善程度、控制体系的稳定性和产品工业化程度只能看作是第一批智能温控系统旨在应对现有技术的缺陷，在高质量温室中提供智能温控技术，替代人工温控操作，广泛应用，结构简单，使用方便，温度资源利用率高，能力弱对温室环境的控制需要调节许多环境因素，以实现调整成熟周期和加速增长与发展的目标。对温室环境的控制可确保高效和稳定的农业生产，可以在一定程度上取代劳动力，降低生产成本，同时提供简单结构和易用性的好处。
1.2 国内外研究现状
1.2.1国外温室大棚控制技术概况
一些西方发达国家，特别是欧洲和美国，已开始更快地发展温室作物技术，而美国、以色列和加拿大等发达国家已开始使用工具收集实地温室信息，并按指标进行监测，主要是实现机械化和机械化。然而，当时对温室气体的控制只采用单一因素控制技术，即控制温度和湿度、光线强度和二氧化碳等环境条件。温室控制技术正在发生变化，信息技术的发展和使用正在发生变化，美国正在形成一个综合温室控制系统，将气候、土壤灌溉和作物肥料供应结合起来。通过整合不同的生产管理方法并随后调整不同的方法，控制以色列温室经济的最佳和最有效的方法是使用计算机环境监测系统、高级温室结构和温度和湿度控制系统，并使用窗帘和天窗等辅助设备自动调整照明强度。监测室的主机与现场控制器进行通信，以便于监测滴灌系统和微喷射系统，以便灌溉和喷洒肥料，这可能导致80%至90 %的水肥用量。在加拿大，温室气体农业使用计算机温室气体管理软件，该软件可以实时分析生产过程中收集的数据，降低生产成本，减少农药使用量，提高温室气体的经济效益。
总之，国外智能温室气体产业发展早，经济效益高微型计算机、现代测量和控制技术、无线网络技术、运输遥感和专家系统技术在温室气体控制和管理方面的不断进步极大地改善了温室气体控制系统的发展，许多研究人员提出了新的控制思想，基于智能控制的综合温室控制系统确实进入了智能网络化阶段。
1.2.2 国内温室大棚控制技术概况
中国农业发展源远流长，蔬菜、花卉等作物栽培技术两千年前开始发展。20世纪30年代，该国北部地区开始在塑料棚冬季种植蔬菜。然而，这些温室的光线和温度等环境条件尚未充分满足炎热作物生长的需要。1980年代，我们的农业研究人员开始使用计算机控制和管理温室环境，并研究控制温室温度、湿度和光线等环境因素的技术。1982年，中国农业科学院成立了第一个农业系统计算机研究所，并首次实施了温室环境控制计算机系统。我国温室环境控制制度研究逐步发展。
1990年代，中国开始设计适合中国国情和当时温室的温室控制制度。中国农业研究所开发了一个新的温室环境智能控制系统；北京农业大学开发的WJG-1型温室环境监测计算机管理系统；江苏理工大学开发的温室气体浓度智能控制系统；中国农业大学设计开发了山东省济宁大型计算机分布式种子控制系统等一系列新型温室气体控制系统。在进入21世纪之后，控制温室大棚的技术在我国发展得更快。但是，由于单片机综合测控系统被普遍采用为控制系统，并由单片机系统构成，人机界面十分敌对，使用非专业人员很难操作，因此自动控制模式一般处于闲置状态，造成浪费总的来说，中国温室气体农业的自动化水平和智能技术水平仍然落后于发达国家，与发达国家差距仍然很大。因此，我们应该制定适合本国农业发展情况的温室大棚控制制度。
1.3 内容安排
温室是利用先进的科学技术建造的，这些技术能够有效地提高作物产量和经济效益。本文根据对影响温室温度控制因素的深入了解，提出了智能温室温度控制系统的总体设计方案。该系统是由PLC作为设备核心构建的，能够满足实际需求。
本文研究温室温度控制算法。由于温室环境是一个复杂的系统，本文在初步处理数据时使用了模糊算法。随后，采用PLC网络配置方法来解决过程控制层与监控层之间的通信等问题，并根据温度控制环境系统的要求使用编程软件编写监控程序，从而实现了多种监控功能。本文中设计的系统可显着提高设备利用率并降低功耗，而强大的扩展功能则使设备选择更加轻松，从而提高了系统容错能力并大大减少了系统构建过程中的困难。
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