开题报告-基于PLC的温室控制系统设计

一、选题背景及其意义科技的飞速发展，改变着各行各业的工作方式和传统习惯，现代农业装备作为驱动现代农业的发展的关键，越来越受到重视。温室大棚是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的理想场所。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、湿度、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、湿度、通风与光照。中国的现代化温室是在引进国外技术与自我开发的基础上发展起来的。目前，我国的绝大多数温室设备都比较老旧，已经很难跟上生产生活的需要。在这种情况下，开发一种实时性高，精度高，运行可靠、稳定的综合处理多点温度测控系统就显得非常有必要。如果实现温室的温度智能控制，对于提高温室的无人监管性和生产效率节约成本等方面有着重要意义，本课题目的是设计一种基于PLC的温室控制系统，实现温室的智能控制。二、文献综述（国内外研究现状与发展趋势）温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料，可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施的关键技术是环境控制，该技术的最终目标是提高控制与作业精度。从国内外温室控制技术的发展状况来看，温室环境控制技术大致经历:手动控制、自动控制、智能化控制三个阶段，现阶段国内的温室绝大多数还处于手动控制。农业的发展伴随而来的是，设施园艺工程因其涉及学科广、科技含量高、与人民生活关系密切，己越来越受到世界各国的重视。这也为我国大型现代化温室的发展提供了极好的机遇，并产生巨大的推动作用。我国的现代化温室是在引进与自我开发并进的过程中发展起来的。国外对温室环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。目前，一些经济发达的国家和地区已经研制并实现计算机自动控制的现代化高科技温室，并且形成了令人惊羡的植物土厂。而我国的温室系统属于半开放系统，温室内环境控制水平比较低，仍靠人工根据经验来管理。而且，国内的控制系统主要用于单因子控制，因而设施现代化水平低，对温室环境的调控能力差，产品的质量和产量难以得到保证。正是这些塑料大棚和日光温室对于解决城乡人民的蔬菜供应发挥着重要作用。三、研究内容及方案如前文所述，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。温室环境指的是作物在地面上的生长空间,它是由光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等因素构成的。温室环境系统是一个非线性、时变、滞后复杂大系统,难以建立系统的数学模型,采用常规的控制方法难以获得满意的静、动态性能。温室控制主要是控制温室内的温度、湿度、通风与光照。本课题目的在于设计一款基于PLC的温室控制系统：（1）PLC选型PLC选型指标包括：①（I/O）点数，其估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%~20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。②存储器容量的估算，存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10~15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。③控制功能的选择，该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择搜索。（2）室内参数检测传感器选型完成温室内部温度、湿度、二氧化碳浓度、光照度等室内参数的检测。而温室内的温度调节和控制包括保温、加温和降温。温度的调节和控制是通过温度传感器来检测温室内的温度参数，传感器检测的信号转化成数字信号送入到PLC，通过与PLC内部设定的参数进行比较后转化为电信号来控制遮阴帘，改变温室内的温度，是温室内温度保持在设定的范围内。（3）室内参数调节控制根据室内参数检测结果对室内参数进行一定范围内的只能调节，比如：温室内双向天窗、侧窗、湿帘窗角度开闭驱动,内外遮阳网驱动,湿帘水泵,环流风机,节能降温排湿风扇,CO2补气阀、补光灯等执行设备的控制。四、进度计划2016.12.20—2017.3.9查资料,开题报告,中英文翻译2017.3.9-4.30计算、设计、绘图、完成论文草稿2017.5.1-5.7完成论文定稿2017.5.8-5.9答辩前准备2017.5.10-5.11准备答辩五、参考文献[1]王港元．电子技能基础．成都：四川大学出版社，2001．[2]张端等．实用电子电路手册．北京：高等教育出版社，1992．[3]傅丰林．模拟电子线路基础．天津：天津科学技术出版社，1993．[4]潘新民，王燕芳．微型计算机控制技术．北京：高等教育出版社，2001．[5]崔坚.西门子S7可编程控制器—STEP7编程指南[M]．机械工业出版社，2007.4[6]龚运新.PLC技术及应用—基于西门子S7-200[M]．清华大学出版社，2009.9[7]龚仲华.S7-200/300/400PLC应用技术—通用篇[M]．电子工业出版社，2006.4[8]郑凤翼.图解PLC控制系统梯形图和语句表[M].人民邮电出版社.2010-06[9]李超.多功能低温测定器的多路温度控制系统设计[D].大连理工大学2009[10]王立舒，杨广林，徐向峰等．日光温室温、湿度模糊控制系统研究[J]．东北农业大学学报，2005，36(5)：625-627．[11]汪永斌,吕昂等,温室群全数字式温度和湿度综合控制系统[J].农业机械学报,2002,33（5）：71-74[12]洪一前.基于的智能化温室控制系统的设计与应用[J].农业技术与装备，2010，总190期:56-57[13]周笛.基于PLC的智能温室环境控制系统[J].机械研究与应用年，2008,21(4):107-109[14]郑萍,潘世永.一种高性价比的PLC与上位机的通信实现[J]电子技术应用,2001,(04).[15]金钰.工业控制计算机在自动化温室控制中的应用[J]工业控制计算机,2000,(01).[16]卢秋红,张国伟,颜国正.动态数据交换在工业自动控制组态系统中的应用[J]工业仪表与自动化装置,2001,(06).[17][孙兵.工业PC与PLC结合的在线自动检测系统实现[J]制造业自动化,2000,(06).[18]柳青,杨红.PLC在产品自动检验系统中的应用[J].湖南工业职业技术学院学报,2003,(01)[19]温室环境调控自动化系统设计TheAutomationofGreenhouseEnvironmentControl作者:吴洪涛,期刊森林工程FORESTENGINEERING2006年第02期[20]V.J.Vandoren.TheEvolutionofPLC-BasedLoopControl.ControlEngineering.1995,4211,42(11):57-62.指导教师意见指导教师签名：年月日