基于PLC控制的草莓一体化种植系统设计

收藏关注不迷路文末获取源码数据库感兴趣的可以先收藏起来还有大家在毕设选题免费咨询指导选题项目以及论文编写等相关问题都可以给我留言咨询希望帮助更多的人文章目录一、摘要二、课题研究内容三、系统总体设计方案四、系统硬件控制设计五 、系统效果六 、目录一、摘要本项目是利用现代工业装备PLC控制器及信息技术实现草莓生产过程中的草莓环境控制包括温湿度、光照强度、二氧化碳浓度控制进行种植一体化智能控制系统应用效果研究。从而促进了农业向高产高效优质生态安全及可持续发展方向发展。草莓是成书时间较为固定的作物在种植过程中往往需要计算好种植时间进行采摘。草莓种植一体化控制系统的应用将大大减少人力的投入提高草莓种植经济效益。本文通过采用由温湿度传感器、光线传感器、二氧化碳传感器、西门子PLC、等控制设备构成的控制系统对草莓大棚内温度和湿度、光线强度、二氧化碳浓度等进行准确的控制,维持大棚内的各项指标值在一定范围内动态的变化。二、课题研究内容基于国内草莓温室大棚环境参数控制存在的一系列问题[4]。论文旨在设计一种大棚自动监控可以对大棚内的温湿度、二氧化碳浓度、光照强度等影响草莓生长的环境要素进行实时的检测对超标的环境参数实施报警并且当湿度超过预定的范围时会对草莓进行适时适量的灌溉起到高效、节水、节能的作用[5]。经过调查研究以及资料的整理对基于环境参数的大棚监控系统进行了深入的研究论文在设计这套系统的过程中所研究的内容主要体现在以下几个方面。研究国内外大棚监控系统的现状及草莓生产方面的相关知识确定影响草莓生长的主要因素对系统进行可行性分析与需求分析完成系统总体系统方案设计及个功能模块的划分依据系统总体方案设计确定相关传感器的选型并完成下位机总体硬件电路的设计和实现草莓大棚内出现不利于草莓生长的环境参数时设计方案进行调节控制。同时根据设计的电路使用组态王软件模拟系统运行。三、系统总体设计方案论文系统的设计思想是在总结分析国内外现有的大棚监控系统的利弊上总结出来的。系统不仅能适应目前的软件硬件的需要又要有预见性的扩充在进行了系统的国内外现状分析、需求分析以及可行性分析以后得出系统的方案功能模块如图所示。本系统以PLC为控制核心高精度的数字式温度和光照强度传感器作为测量设备并结合组态控制技术以达到对草莓大棚内的环境参数进行实时监测、控制及数据分析[6]。图2.1 总体结构框图四、系统硬件控制设计3.1 方案设计3.1.1 方案一的设计思路把温湿度传感器采集到的温湿度信号直接传输至控制器在控制器中进行数据比较先比较湿度在比较温度湿度。控制器根据比较的结果来启停相应的温湿度控制设备。温湿度信号传至控制器后在控制器中先比较湿度的大小比较得出三个支路湿度高于75%的、湿度在55%75%之间的和湿度低于55%的接着对应于湿度比较后的每个支路再比较温度跟湿度比较的一样得出三个支路:温度高于32℃的、温度在3032℃之间的和温度低于30℃的。最后总共得出九个支路。‏例如‏温湿度‏传至控‏制器后‏先比较‏湿度‏湿度介‏于55‏%7‏5%之‏间再‏比较温‏度温‏度高于‏32℃‏在打开温室前后窗后需要停止后窗风机、启动湿帘风机水泵、停止供热泵、停止降湿设备并启动制冷器。随后等待60秒后再返回去进行温湿度的比较。其他支路的处理方式也类似。控制思路简单明了但如果使用PLC作为控制器这种方案可能不可行‏因为P‏LC内‏部没有‏数据比‏较这个‏功能。‏采用单‏片机来‏控制是‏可行的‏单片‏机可以‏进行数据的比较但是单片机最大的缺点就是稳定性不强抗干扰能力差。3.1.2 方案二的设计思路由于单片机的抗干扰性和稳定性都不强而PLC的抗干扰性和稳定性都比较好所以还是考虑用PLC来控制‏PLC通常无法直接进行数据比较因此可以在PLC外部进行数据比较然后将比较结果作为信号传入PLC由PLC根据信号来控制相应的点位启停[7]。PLC会根据输入的信号来启停温湿度、光照强度、CO2浓度控制设备。例如,利用温度传感器获取当前温度通过经典PID算法结合PLC内部CPU判断控制温度调节装置来获取精准控温效果[8]。当输入信号表示高温高湿时PLC将打开风机、降湿设备、制冷器和警示灯并同时关闭湿帘风机水泵、供热泵和报警器。随后等待60秒后再进行温湿度的检测。图3.1 方案二温湿度信号处理图方案二采用了PLC进行控制具有较高的稳定性和抗干扰能力[9]同时控制思路也清晰明了。3.1.3最终控制方案的确定单片机是单片微型计算机的简称它将微型计算机的各个功能部件包括中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时/计数器以及I/O接口电路等集成在一块芯片上构成一个既小巧有完善的计算机硬件系统可实现微型计算机的基本功能。PLC技术在实际应用过程中系统的接线更加简单安全且工作效率更高、更安全。一般情况下PLC技术主要有处理数据所用的CPU、储存器、电源、固定程序、通信模块、处理模块等[10]。相较于PLC单片机的稳定性和抗干扰能力较弱。此外单片机使用的语言通常是汇编语言相较于PLC使用的梯形图或状态转移图而言编程复杂度较高不易于被广大电气技术人员理解。经过对比考虑考虑到PLC内部不能进行数据比较而单片机可以进行数据比较但同时单片机的稳定性和抗干扰能力较弱因此最终决定采用方案二。五 、系统效果六 、目录目录第一章 绪论 11.1 课题研究目的及意义 11.2 国内外研究现状 21.2.1 国外研究现状 21.2.2 国内研究现状 31.3 课题研究内容 4第二章 系统总体设计方案 52.1 系统需求分析 52.2 系统的可行性分析 52.2 系统的设计思想及总体结构 5第三章 系统硬件控制设计 73.1 方案设计 73.1.1 方案一的设计思路 73.1.2 方案二的设计思路 73.1.3 最终控制方案的确定 83.2 PLC主控制电路设计 83.2.1 PLC介绍 83.2.2 PLC机型选择的基本原则 93.2.3 PLC容量的选择步骤 103.2.4 PLC的选型 103.2.5 电路设计 103.3 传感器节点设计 123.3.1 温度传感器 123.3.2 湿度传感器 133.3.3 光照度传感器 133.3.4 二氧化碳浓度传感器 14第四章 PLC编程及组态软件设计 154.1 PLC编程介绍 154.2 组态仿真 174.3 控制界面开发设计 174.4 控制系统的程序调试 22第五章 总结 23致谢 24参考文献 25