基于plc的智能溫室控制系統的設計畢業論文-資料下載頁

【導讀】智能傳感技術等高科技手段發展起來的。自上世紀90年代以來，我國農。我國自己的智能溫室控制系統。儀等在內各級領導的參觀。術體系研究與產業化示范”被列為國家重點科技攻關內容并成功結題。因此，智能溫室環境控制技術有巨大的市場空間。院校示范基地，受到省市財政的大力支持。島藍天有限公司承建，并于2020年7月完成。裝、調試由本單位獨立完成，計劃2020年11月工程結束。但農產品出口額達。溫室工程生產技術需加大力度進行國產化、自行化研究和推廣使用。免了監測誤差和監測滯后帶來的損失。因此，研究該課題具有深遠的理論意義和重大的現實意義。數據定期發送到對環境氣候進行控制的PC機上。通風、COZ施肥、營養液供給及pH值、EC值等。倫敦大學農學院研制的。為保證COZ氣體在溫室內分布均勻，溫室中通常安裝通風。建立的第一批商業示范農場。

　　

【正文】 室中都安裝電度表以測量通風機耗 電量。為了獲得準確的氣候參數，在溫室的不同部位布置有 3個溫度計 和 3 個濕度計，數據采集由專人定點負責記錄。測試時間為 2020 年 9月 中旬至 2020 年 10 月中旬。 試驗方法 為了進行 2 種溫室通風方式節能效果和溫室內部氣候特征的對比， 2 個溫室的溫度設置飯一致，都設在 24 一 25OC，即室內溫度等一于或高一于 25 ℃時風機開始工作，等于或低于 24OC 時風機停止工作。溫度在 24一 25 ℃之間時，溫室 B 中風機在非變頻控制方式下運行，溫室 A 中的風機 轉速由變頻驅動控制連續運行，其變頻驅動 PLC 采用 PID 參數自整定控 制算法來控制，該算法只考慮室室內外溫度，風機當前轉速與額定轉速 之比為 : NB=(T 一 Ts)+ 式中廠一一室內溫度， 介一一室內溫度設定下限值，本試驗中設定為 24℃。 數據及分析 風機在試驗臺上的性能測試 為了獲得所用風機的運行特征，在室內試驗臺 (按 ANS 工 AMCA21085 和 ANS 工 ASHRE51 一 1985 標準制造 )上測定了風機在不同轉速、不同風壓時 的通風量 Q、主軸功率 P。風機效率和風機單位耗電量可通過其定義計算 得到。試驗中分別測定了風機在 5 3 248r/min 和 O、 1 30pa 時 的通風量、主軸功率。表 5一 1所示數據說明 : ①在同一風壓時，通風量與轉速呈線性關系，而軸功率隨轉速的降 低速度比通風量大，符合風機的一般規律。 ②在同一轉速條件下，軸功率隨風機風壓增加而增加，而通風量隨 風壓增加而減少。風機風壓越大單位耗電量也越大，其最大值在最高轉 速的最大風壓時出現。 ③在小風壓情況下 (O、 15Pa)，風機轉速降低時，其單位耗電量也 相應降低，但值得注意的是 :在高風壓情況下 (如 30Pa)轉速從額定 轉速降到 32Or/min 時，單位耗電量雖有降低，但繼續從 80%降到 60% 時，其單位耗電量未見 降低。 這預示著在實際溫室中當風阻較小時，風機轉速降低后的節電效果 明顯，但在溫室通風路徑上風阻增加后，如果在通風口使用防蟲網等風 機系統的節電效果可能會降低。 耗電量比較 溫室運行試驗在 9 一 10 月份進行，表 5一 2 和表 5一 3 給出了在濕簾不 工作和濕簾工作兩種情況下每個試驗日室外氣候情況和能耗數據。表中 的氣候參數值都為當天 7時到 17 時的平均值，耗電量為相同時間間隔 的累計值。 通過表 5一 2和表 5一 3的數據說明 : ①在室外環境平均溫度為 21一 24OC 時，變頻運行模式與非變頻運行 模式之間并沒有多大的差別。 ②而室外環境平均溫度在 25℃以上時，變頻運行模式 t 匕非變頻運行 模式有顯著的節能效果。 ③濕簾不工作 8 天中室外環境平均溫度為 ℃，變 頻驅動日平 均耗電量為 ，非變頻驅動日平均耗電量 ，兩者之比 約為 %。 ④濕簾工作的 8 天中室外環境平均溫度的總平均為 ℃，變頻運 行模式日平均耗電量為 ，非變頻運行模式日平均耗電量 kw/h，兩者之 之比 約為 %。 可以看到 :由于濕簾使溫室進風口的空氣干球溫度接近環境空氣的 濕球溫度，結果使通風所需的耗能得到明顯降低，同時在濕簾工作的情 況下，變頻運行模式的節能效果比濕簾不工作時好。 試驗結論 降溫排濕風機降低轉速后其通風量相應 減少，但風機主軸功率更顯 著地減少。在風機壓力小的情況下，單位通風率所耗軸功率隨轉速降低 顯著減少，而在風機風壓增加后，單位通風率所耗軸功率隨轉速降低減 少的趨勢減弱。這說明在溫室中通風阻力的增加不利于通過降低風機轉 速來實現節能。 由于在變頻運行模式下風機的工作狀態是連續的，所以溫室中的溫 山東大學碩士學位論文 度、相對濕度的突變幅度明顯小于非變頻運行模式。經過一個月的數據 采集和對 2 種控制方式下累計耗電量的對比得出 :在所做試驗的自然氣 候環境條件下，變頻運行比非變頻運行有明顯的節能效果，在不使用濕 簾的 情況下變頻運行模式的耗電量是非變頻運行模式的 %，在使用 濕簾時，此比值約為 %。同時從單日的耗能數據可以看出，單日的 節能效果因外部不同的氣候條件而不同。 結束語 經過一年多的不斷研究和學習，對智能溫室控制系統做了大量的工 作。 總結本文研究的成果，得出以下主要結論 : 本文根據溫室環境的特點，運用 PLC 技術完成了溫室環境控制 系統的硬件設計。 實現了對溫室內部溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照度等參數 的檢測與采集。 采用 PID 控制的方法建立了溫室內溫度控制模型，經 MATLAB 仿 真，達到了控制要求。 采用組態王 開發了監控系統，實現了溫室實時數據與歷史 數據的顯示，實時控制參數的在線修改，完成了溫室內的實時監控。 對控制系統進行了安裝與調試，達到了預期的結果。并做出了 溫室降溫排濕節能效果試驗。 當然，由于條件的原因，在系統的設計過程中也存在著許多不足， 還有一些問題需要解決 : 為了更好的進行溫室的節能運行，應該考慮到濕簾、室外因素、 內外遮陽網對溫度的影響，實現濕簾、環流風機、風扇的最優控制。 溫度 PID 控制定，雖然進行了 MATLAB 軟件仿真，還有待在實 際 應用中進一步檢驗。 由于作者水平有限，沒有對溫室控制進行模糊控制、專家控制 等智能控制的研究。 引文出處及參考文獻 鄧璐娟，張侃諭，龔幼民，智能控制技術在農業工程中的應用， 現代化農業， 2020 年 12 期 (總 293 期 ):pl 一 p3.(核心期刊 ) 申茂向等，荷蘭設施農業的考察與中國工廠化農業建設的思考， 農業工程學報， (5)， 2020 鄭光華，美 M設施農業發展概述 [J」，世界農業， 1999， (3):13 一 16 崔世安，農業結構調整與農業工程技術。農業工程學報 (l)， 2020 羅中嶺，美國花卉溫室現狀及溫室環境調節最新進展，農業工 程學報， (4).1993 ， TemPoralKnowledgeModellinginPlaguesControl in(寧 reenhouses， ::367 一 :374， 199() 方瑞華，我國設施農業的現狀和發展方向巨 J」，江蘇理工大學學 報， (4):53 一 58 鄭為鍵，花卉栽培用微噴灌智能溫室控制系統的研制，節水灌 溉， 2020， 4一 2425 齊云鶴，陳志武，佐文品基于嵌入式思想的新型準集散式溫室 環境控制系統，鄭州輕工業學院學報， 2020 年 21 卷 2期 80 一 82 北京前景惠邦溫室控制技術有限公司， Cn， 2020 1鄧璐娟，馮巧玲，李淑君，牛月蘭，李寶珍，智能溫室環境控 制的研究現狀與發展方向，鄭州輕工業學院學報 [Jj， 2020，一 5(4):22 一 23 1余泳昌，薛文芳，馬建民，改進型 PID 控制算法在現代溫室環 境參數控制中的應用「 Jj。河南農業大學學報， 1999， 33(2):183 一 185 1朱偉興，毛罕平，李萍萍，遺傳優化模糊控制器在溫室控制系 統中的應用 [J].農業機械學報， 2020， 33(3):76 一 78 1宮赤坤，毛罕平，溫室夏季溫濕度遺傳模糊神經網絡控制「 J〕 . 農業工程學報， 2020， 16(4):106 一 109 1劉金輥，先進 PID 控制及其 MATLAB 實現「 M〕，北京 :電子工業 出版社， 2020 1吳超霞，董寧，基于 BP神經網絡的 P工 D控制方法研究〔 J〕，計 算機仿真， 2020， 12 1易繼揩，侯媛彬，智能控制技術「 M〕，北京工業大學出版社， 2020 1黃忠霖，控制器系統 MATLAB 計算及仿真「 M〕，國防工業出版社， 2020 1汪永斌，呂昂等，溫室群全數字式溫度和濕度綜合控制系統「 J]， 農業機械學報， 2020， 33(5):71 一 74 朱偉興，毛罕平，李萍萍等，遺傳優化模糊控制器在溫室控制 系統中的應用仁 J]，農業機械學報， 2020， 33(3):76 一 79 2陳健，劉九慶 .溫室環境工程技術「 M」，東北林業大學出版社， 2020， 50 一 100 山東大學碩士學位論文 2袁南兒，計算機新型控制策略及其應用，清華大學出版社， 2020 2李星恕，溫室環境智能監控系統的開發與研究，西北農林科技 大學， 2020， 13 一 14 2呂景泉等，可編程控制器技術教程，高等教育出版社， 2020， 5一 6 2孫增沂等，智能控制理論與技術，清華大學出版社， 2020， 3一 8 2胡壽松主編，自動控制原理，科學出版社， 2020， 6 一 28 2付家才，工業控制工程實踐技術，化學工業出版社， 2020， 4一 2 附件： 上圖是由 FS15402 適配器組成的 RS485 通信網絡，其中接計算機的 適配器采用 RS232/RS485 隔離轉換器 FS一 485G，將 RS485/422 選擇開關 設置到“ 485”位置。總線中終端電阻的設置 :設置終端電阻的目的是為 了消除或減小信號在線路中的反射而產生波形畸變，須將總線兩端如圖 中的 FS 一 485G 和最后一個 FS15402 上的終端電阻設置開關撥到“ R”位 置 (接入終端電阻 )，而總線中的其它節點的終端電阻設置開關須撥到 “ OFF”位置 (不接終端電阻 )。當總線的長度超過對應波特率下所允許 的最大長度或總線中的 RS485 節點數量超過 32 個時，須在總線中安裝 RS485 中繼器，推薦型號 :E485GP 或 E485GA。 下圖為 FS15402 適配器的外形及端子信號定義 :FS15402 的輸入 端為 MDSM 插頭，直接插入松下 F尸 O/FPZ/F 尸一 M等 PLC 的編程通信口， RS485 端為二組完全相同的接線端，這樣設計的目的是為了多個 FS15402 連接 時方便接線，避免 RS485 支線產生回波引起信號失真。 關于通信線 根據 RS485 規范，通信線應采用截面為 的雙絞線，上圖中 是采用非屏蔽的雙絞線的連接方法，對于干擾較嚴重的場合，應采用帶 屏蔽層的雙絞線，將各段線路的屏蔽層接到 FG 端子上，在最后一點接大 地。并用另外一條低阻值 (截面約 lmmZ)的導線將各個 RS485 節點的 信號地 SG連接起來以使各個節點的地電位相等，如下圖所示。