基于PLC程序控制的智能果蔬大棚控制系统设计
摘要
当今农业都进行了现代化的转变，目的是提高农业生产效率，减轻人工所带来的不便。智能果蔬大棚控制用运的非常之广泛。因为它能带来更多的方便和更多的效益。根据网上现有的资料。以及图书馆查阅的书籍来看，有必要对果蔬大棚的一些细节进入跟深入的了解，只有更深入的才能做出跟合理的规划设计。同时抽时间去周围的农村去实际观察。才能得出结论。
经过严格的考虑，我觉得现在网上以及图书馆进行调查研究。
首先，智能果蔬大棚控制的目的是让果蔬大棚自动化，按照人们的要求对果蔬大棚内的温度，光照，二氧化碳浓度进行调整，从而达到对棚内果蔬所需要的温度，光照，以及二氧化碳浓度。这样果蔬才能达到最佳的生长环境。
智能果蔬大棚在不同的季节要种不同的农作物，因此对于不同的农作物而言，它们所需要的生长环境是不一样的。所以在规划设计智能果蔬大棚的时候，要考虑到这些。什么时候，农作物需要水，这个时候就要自动的给农作物补水,给适量的水，又不浪费，这才是最科学的。适宜的温度，光照，二氧化碳浓度需要人为的制定最佳的方案，然后编写成应用程序，将这些程序灌入到PLC，由PLC去执行硬件，从而完成一系列的动作，达到农作物所需要的最佳生长条件。根据所查阅的资料，也根据实际情况，我对智能果蔬大棚进行简单的设计，只针对棚内的温度进行控制，伴随相应的通风。大棚内有温度传感器，当检测到的温度大于所设定的值时，风扇启动运行，将棚内的热量带走，并换取新鲜的空气，适当的增加氧气的浓度，有利于农作物的生长。温室的作用是用来改变植物的生长环境 ,避免外界四季变化和恶劣气候对作物生长的不利影响 ,为植物生长创造适宜的良好条件。温室一般以采光和覆盖材料作为主要结构材料 ,它可以在冬季或其他不适宜植物露地生长的季节栽培植物 ,从而达到对农作物调节产期、促进生长发育、防治病虫害及提高产量的目的。温室环境指的是作物在地面上的生长空间 ,它是由光照、温度、二氧化碳浓度等因素构成的。温室控制主要是控制温室内的温度、通风与光照。
关键词：智能果蔬大棚；PLC；控制
Abstract
Modern agriculture is the modernized transformation, the purpose is to improve the efficiency of agricultural production, reduce the inconvenience brought by manual. Used very widely in intelligent greenhouse control. Because it can bring more convenience and more benefits. According to online data available. And the library books, it is necessary to some of the details of the greenhouse into with understanding, only deeper to make reasonable planning and design. At the same time to go around the countryside to actual observation. To arrive at a conclusion.
Strictly considered, I think now online and library research.
First of all, the intelligent greenhouse control objective is to let the vegetable greenhouse automation, in accordance with the requirements of the greenhouse temperature, moderate, adjust the oxygen concentration, so as to achieve the required to shed vegetables temperature, moderate, and the appropriate intensity of sunlight, so that the vegetables in order to achieve the optimum growth conditions.
Intelligent greenhouse vegetables in different seasons to different crops, so for different crops, the growth environment they need is not the same. So in the planning design of intelligent greenhouse vegetables of time, which should be taken into account. When, the crops need water, this time will automatically give water to crops, the amount of water, and not waste, which is the most scientific. The suitable temperature, humidity, water need people make the best solution, and then compile the application, the program will be poured into the PLC, by PLC to perform hardware, to complete a series of actions, to achieve the best conditions for the growth of crops require. According to available information, but also according to the actual situation, I simply design of intelligent greenhouse vegetables, only for the temperature control with the corresponding ventilation. The greenhouse temperature sensor, when the detected temperature is higher than the set value, the fan running, will shed heat away, and in exchange for fresh air, an appropriate increase in the concentration of oxygen, is conducive to the growth of crops.The greenhouse effect is used to change the plant growth environment, avoid outside the four seasons change and the weather adverse effects on crop growth, and create good conditions suitablefor plant growth. Greenhouse in general lighting and covering materials as the main structure material,it can be in the winter or other suitable season cultivation in the plant growth, so as to achieve theregulation, promote the growth of crops, pest control and increase the yield of the objective. The greenhouse environment refers to the floor space of crop growth, which is composed of a lightillumination, temperature, carbon dioxide concentration factors etc.. Greenhouse control is to controlgreenhouse temperature, ventilation and lighting.
Keywords：Intelligent greenhouse；PLC； solenoid valve；control
目 录
第一章 引言……………………………………………………………………………..9
1.1、课题来源及研究意义…………………………………………………………….9
1.2、智能果蔬大棚智能工程概述…………………………………………………….9
1.3、本文的主要研究内容…………………………………………………………….9
第二章 智能果蔬大棚的方案论证………………………………………………………10
2.1、智能果蔬大棚的概述…………………………………………………………….10
2.2、智能果蔬大棚系统工作原理…………………………………………………….10
第三章 智能果蔬大棚系统硬件选择和电路设计……………………………………….11
3.1、硬件的选择……………………………………………………………………….11
3.2、电气控制系统的设计…………………………………………………………….20
第四章 智能果蔬大棚的系统软件设计………………………………………………….24
4.1、PLC简介……………………………………………………………………………24
4.2、PLC控制系统设计的基本原则和步骤……………………………………………28
4.3、PLC程序设计的方法……………………………………………………………….31
4.4、果蔬大棚系统的设计任务…………………………………………………………32
4.5、果蔬大棚系统的控制方案…………………………………………………………32
4.6、PLC选择和控制程序设计………………………………………………………….35
第五章 软硬件系统的调试……………………………………………………………….41
5.1、仿真软件简介……………………………………………………………………….41
5.2、控制程序的仿真与调试…………………………………………………………….41
第六章 结论………………………………………………………………………………42
主要参考文献………………………………………………………………………………42
致谢…………………………………………………………………………………………42
第一章 引言
1.1、课题来源及研究意义
温室果蔬大棚智能控制系统是近年来逐步发展起来的一种资源节约型高效设施农业技术，它是当代农业生物学、环境工程、自动控制、计算机网络、管理科学等多种技术的综合应用，它是在普通日光温室的基础上，结合现代化计算机自控技术，旨在为作物创造最佳生长条件， 避免外界四季变化和恶劣气候的影响，以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害 及提高农作物质量、产量、产值等目的。
1.2、智能果蔬大棚智能工程概述
温室果蔬大棚智能控制系统就是利用自动化技术对温室大棚实现实时采集温室内的土壤及空气温度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数，以直观的数据、图标或曲线方式显示给用户，并可以根据种植作物的需求提供各种声光报警信息。利用环境数据与作物信息，用户可以进行正确的栽培管理，以求达到作物的最佳生长条件，实现最优化管理，收到最优的经济效果。
1.3、本文的主要研究内容
讨论了在温室控制中引入PLC技术构成分布式控制系统的方法,详细介绍了系统的特点、组成、硬件设计、实时动态监控系统及通信问题。分布式的控制结构,使各子系统相对独立,管理与控制功能分开,易于实现群控化管理,提高了系统的可靠性,且易于扩展。系统成本低廉,性能稳定,通用性好,符合中国国情,具有广泛的应用前景。
手动控制。这是在温室技术发展初期所采取的控制手段，其时并没有真正意义上的控制系统及执行机构。生产一线的种植者既是温室环境的传感器，又是对温室作物进行管理的执行机构，他们是温室环境控制的核心。通过对温室内外的气候状况和对作物生长状况的观测，凭借长期积累的经验和直觉推测及判断，手动调节温室内环境。种植者采用手动控制方式，对于作物生长状况的反应是最直接、最迅速且是最有效的，它符合传统农业的生产规律。但这种控制方式的劳动生产率较低，不适合工厂化农业生产的需要，而且对种植者的素质要求较高。
自动控制。这种控制系统需要种植者输入温室作物生长所需环境的目标参数，计算机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标值进行比较，以决定温室环境因子的控制过程，控制相应机构进行加热、降温和通风等动作。计算机自动控制的温室控制技术实现了生产自动化，适合规模化生产，劳动生产率得到提高。通过改变温室环境设定目标值，可以自动地进行温室内环境气候调节，但是这种控制方式对作物生长状况的改变难以及时做出反应，难以介入作物生长的内在规律。目前我国绝大部分自主开发的大型现代化温室及引进的国外设备都属于这种控制方式。
风机控制系统。温室大棚排风机、通风机、温室降温风机系统，降温系统利用水的蒸发降温原理实降温的目的。
参考文献
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[2]何鹏.温室环境控制技术发展与应用[J].传感器世界，2002,8(2):8-11.
[3]工厂电气设备控制
[4]西门子S7-200编程手册
[5]电气CAD制图
