毕业设计论文-温室大棚温湿度控制系统

陕西国防工业职业技术学院 毕业设计论文 题 目 温室大棚温湿度控制系统 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 二 年 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 目录 摘要 . 2 第一章绪论 . 1 题概述 . 1 题简介 . 1 题背景及研究意义 . 1 内外研究现状 . 3 外现状 . 3 内现状 . 3 题的目的和意义 . 5 第二章 述 . 6 动控制概述 . 6 原理及其应用 . 6 编程控制器的主要控制功能和特点 . 6 多级控制 . 7 编程控制器的工作原理 . 8 分类及特点 . 9 制系统设计的基本原则及步骤 . 10 制系统设计的基本原则 . 10 制系统设计的步骤 . 11 第三章 控制系统的总体设计方案 . 13 统设计任务 . 13 统控制方案 . 13 统工作原理 . 14 第四章 控制系统的硬件设计 . 15 气控制系统设计 . 15 统主电路设计 . 15 统控制电路设计 . 15 件电路设计 . 18 号 选择 . 18 选型 . 18 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 地址分配 . 19 件接线图设计 . 20 硬件配置 . 20 感器 . 20 第五章 控制系统的软件设计 . 23 . 23 程软件 述 . 23 制系统的程序设计 . 23 序的设计思路 . 23 制程序流程图 . 24 制程序设计及分析 . 25 结论 . 31 致谢 . 32 参考文献 . 33 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 题目 ： 温室大棚温度 制系统设计 专业： 班级 ： 作者 ： 指导老师 ： 摘要 温室，是用来栽 培植物的设施，它能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条件。随着科学技术的迅速发展，农业应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。如何利用科学技术有效地控制温室内的各种环境 因数 ，以提高温室大棚环境的控制效果，已成为目前我国温室业研究的重点课题之一。这对我国温室产业的发展有着不可估量的重要意义。 本文主要介绍了基于 欧姆龙 公司 列的可编程控制器（ 温室大棚温度 制系统设计方案。该研究中，将采用温度 传感器 、光 照 传感器 、 度传感器对温室中各项环境指标进行检测，并将测量值送入 ，由 其与设定值进行比较，再发出相应的指令驱动执行设备来调节温室内的环境参数，从而实现温室的智能化、自动化控制。从而实现了控制系统操作的人性化和过程的可视化，为温室大棚的发展提供了新的方向。 关键词： 温室，环境，控制，可编程控制 器 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 1 第一章绪论 题概述 题简介 温室又称暖房，是用来栽培植物的设施。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。温室控制主要是通过控制温室内的温度、湿度、通风与光照，使得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。现代化温室中具有控制温湿度、光照等条件的设备，并采用电脑进行自动控制，以此创造植物生长所需的最佳环境条件。 题背景及研究意义 中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业 的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。 大棚内的温度、湿度 与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。 因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地 调节大棚内温度、湿陕西国防学院机电工程学院毕业论文 2 度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质高效益的重要环节。 目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。 当前农业温室大棚大多是中、 小规模， 要在大棚内引人自 动化控制系统，改变全部人工管理的方式，就要考虑系统的成本，因此，针对这种状况，结合郊区农户的需要， 设计了一套低成本的温湿度自动控制系统。该系统采用传 感器技术和 上位机和下位机 ( 都用单片机实现 ) 构成，采用 络进行通讯，实现温室大棚自动化控制。 中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保 证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。 大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不 但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。 因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。 目前，随着蔬菜大棚的迅速增多 ， 人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 3 内外 研究 现状 外 现状 西方发达国家在现代温室测控技术上起步比较早。 1949 年，借助于工程技术的发展，美国建成了第一个植物人工气候室，开展了植物对自然环境的适应性和抗御能力的基础及应用研究。 20 世纪 60 年代，生产型的高级温室开始应用于农业生产，奥地利首先建成了番茄生产工厂， 70 年代后荷兰、日本、美国、英国、以色列等国家的温室园艺迅猛发展，温室设施广泛应用于园艺作物生产、畜牧业和水产养殖业。随着计算机技术的进步和智能控制理论的发展，近百年来，温室大棚作为设施农业的重要组成部分，其自动控制和管理技术不断得以提 高，在世界各地都得到了长足的发展。特别是二十世纪 70 年代电子技术的迅猛发展和微型计算机的出现，更使温室大棚环境控制技术产生了革命性的变化。 80 年代，随着微型计算机日新月异的进步和价格大幅度下降，以及对温室控制要求的提高，以微机为核心的温室综合环境控制系统，在欧美得到了长足的发展，并迈入了网络化、智能化阶段。 目前，国外现代化温室的内部设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准。温室内的各环境因子大多由计算机集中控制，检测传感器也较为齐全，如温室内外的温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、营养液浓度等，由传 感器的检测基本上可以实现对各个执行机构的自动控制，如无级调节的天窗通风系统，湿帘与风扇配套的降温系统，由热水锅炉或热风机组成的加温系统，可定时喷灌或滴灌的灌溉系统，二氧化碳施肥系统，以及适用于温室作业的农业机械等。计算机对这些系统的控制己经不是简单的、独立的、静态的直接数字控制，而是基于环境模型上的监督控制，以及基于专家系统上的人工智能控制，一些国家在实现自动化的基础上正在向着完全自动化、无人化的方向发展。 内现状 我国现代温室技术起步较晚， 80 年代以来，政府大力发展以塑料大棚、节能日光温室 为主的设施农业，促进了农村经济的发展和缓和了蔬菜季节性短缺矛盾。其中能充分利用太阳光热资源、节约燃煤、减少环境污染的日光温室为我国所特有。 1997年我国日光温室面积已超过近 公顷。由农业部联合有关部门试验推广的新一代节能型日光温室 ,每年每亩可节约燃煤约 20 吨。随后，以单层薄膜或双层冲气薄膜、玻璃为覆盖材料的大型现代化连栋温室，以其土地利用率高、环境控制自动化程度高和便于机械化操作等优点，自 1995 年以来，便呈现出迅猛的发展之势，目陕西国防学院机电工程学院毕业论文 4 前全国共有大型温室面积 200 公顷，其中自日本、荷兰、以色列、 美国等国家引进的温室面积达 140 公顷。最初，我国的现代温室技术主要从国外引进，然而近几年从国外引进的温室大部分经营亏损，目前已处于停产状态或仅仅利用其玻璃的外壳。随着温室面积的不断增加，温室建造的国产化问题越来越引起人们的重视。目前，现代化大型温室的骨架和覆盖材料国产化已经基本不成问题，但其内部的配套设施和计算机管理系统等现代化管理方法与先进国家相比还有较大的差距，是今后要着力解决的问题。在温室环境自动监控中，各环境参数分别由各自的闭环系统控制，但由于这些受控参数常常相互影响，如光照增加，室温相应增加，温度 的升高，又造成温室相对湿度降低，同时各系统间并不完全独立，回路间相互耦合时可能导致系统不稳而失控，这里可采用模糊控制方法，可较好地解决环境参数之间的相互影响。另外，以前在监控系统的研制开发中，主要针对环境，而很少考虑农业生产过程中的生物因素，没有农业专家的合作参与，很难对系统正确定位，其适应性也差。所以，将农业学科与工程学科结合起来，对果蔬生长的环境参数进行优化设计，对于开发经济有效的温室监控软件系统是非常重要的。 近年来我国的温室控制取得了长足的进步，首先在温室群控制方面，进行了初步的探索和理论研究，其次 在温室控制中引入了人工智能和先进的控制算法，如专家系统、遗传算法、模糊控制等理论和控制策略。当前温室控制系统研究热点己由简单的接数字控制 )发展到分布式控制系统，如 布式控制 )、 性控制 )等网络化的控制系统。目前，在相关行业己经有网络化测量和控制方面的研究，实现网络化、分布式数据采集系统取代传统孤立的、信息闭塞的系统，甚至跨越以太网或行数据采集，实施远程控制。虽然国内温室规模有限，还没有形成规模经济，另外构建的费用也较高，但从长远来看，温室监控系统分布式和网络化将是 一种必然的趋势。 现代温室中常见的能自动控制的调控机构有：顶部通风窗、侧面通风窗、外遮阳帘幕、内遮阳帘幕、轴流通风机、降温湿帘、人工补光灯、二氧化碳施肥器、加热设备、喷雾系统及熏蒸设备。控制器综合调节各个机构，使系统在运行中节约能源的同时保证室内气候满足植物生长需求。使用的控制器可以有很多选择，如单片机、工控机、 用 等。 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 5 题 的目的和意义 大棚 是 蔬菜 栽培生产中必不可少的设施之一，不同种类 作物 对温度及湿度等生长所需条件的要求也不尽相同，为它们提供一个更适宜其生长的封闭的、良好的生存环境， 最终将会给我们带来巨大的经济效益。随着现代科技的发展，电子计算机已用于控制温室环境。该系统可自动控制 浇水 、降温。根据需要，通过按键将温度信息输入 据情况可随时调节环境。温室环境自动化控制系统在大型现代化温室的利用，是设施栽培高新技术的体现。本文将使用 上位机结合 对温度及湿度控制的基本原理实例化，利用现有资源设计一个实时控制 温室大棚 温度 、 湿度 等的控制系统。 目的是通过这次毕业设计，让我们将课本知识与实践相结合，更加深刻的理解自动控制的运作模式及 意义，也能够将所学知识和技能更多 的运用于生活和工作中，学以致用 。 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 6 第二章 述 动控制概述 所谓自动控制 :是指无需人经常直接参与而是通过某一对象施加全乎目的的作用 ,以使其产生所希望的行为或变化的控制 .,由控制器、被控对象等部件为了一定的目的，有机地联结成的一个进行自动控制的总体称为自动控制系统。 原理及其应用 （ 1）概述 可编程控制器是以微处理器为基础，综合计算机技术，自动控制技术和通讯技术而展起来的一种新型工业控制装置，它将传统继电器控制技术和现代计算机信息处理两者 的优点结合起来成为工业自动化领域中最重要，应用最多的控制设备，并已跃居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。可编程控制器（简称 在继电器控制和计算机技术的基础上开发了出来，并逐渐发展成以微处理器为核心，集计算机技术、自动控制技术及通讯技术于一体的一种新型工业控制装置。可编程控制器以其可靠性高，组合灵活，编程简单，维护方便等独特优势被日趋广泛应用于国民经济的各个控制领域，它的应用深度和广度已成为一个国家工业先进水平的重要标志。由于早期的可编程控制器只是用来取代继电 器控制执行逻辑运算、计时、计数等顺序控制功能，因此人们称之为可编程序逻辑控制器（ 称 编程控制器的主要控制功能和特点 制功能 分类 条件控制功能 条件控制（或称逻辑控制或顺序控制）功能是批明智 与、或、非指令取代继电器触点串联、并联及其他各种逻辑连接进行开关控制。 定时 /计数控制功能 定时 /计数控制功能就是用 供的定时器，计数器指令实现对某种操作的定时或计数控制，以取代时间继电器和计数继电器。 步进控制 功能 步进控制功能就是用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能进行下一道工序操作的控制，以取代由硬件构成的步进控制器。 数据处理功能 数据处理功能是指 进行数据传递、比较、移位、数制转换、算术与逻辑运算陕西国防学院机电工程学院毕业论文 7 以及编码和译码等操作。 A/D 与 D/A 转换功能 A/D 与 D/A 转换功能就是通过 A/D、 D/A 模块完成对模拟量和数字量之间的转换。 运动控制功能 运动控制功能是指通过高速计数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴控制。 过程控制功能 过程控制功能是通过 制模块实现对温度速度，流量等物理参数进行闭环控制。 扩展功能 扩展功能是通过连接输入 /输出扩展单元（即 I/O 扩展单元）模块来增加输入、输出点数，也可以通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高 控制能力。 远程 I/O 功能 远程 I/O 功能是指通过远程 I/O 单元将分散在远距离的各种输入、输出设备与 行远程控制、接收输入信号、输出信号。 通讯联网功能 通讯联网功能是指通过 间的联网、 上位机的链接等实现远程 I/O 控制或数据交换，以完成系统规模较大的复杂控制。 监控 功能 监控功能是指 监视系统各部分运行状态和进程，对系统中出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动终止运行，也可在线调整，修改控制程序中的定时器、计数器等定值或强制 I/O 状态。 多级控制 多级控制是指利用的网络通讯功能模块及远程 I/O 控制模块可以实现多台 间的链接， 上位机的链接以达到上位机与 间及 间的指令下达，数据交换和数据共享这种由 行分散控制，计算机进行集中管理的方式能够完成较大规模的复杂控制实现整个工厂生产的自动控制。 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 8 图 2本结构图 编程控制器的工作原理 工作方式是循环扫描的方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。 第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。 是这样周而复始地重复上述循环扫描的。 作的全过程可用 图 2示的运行框图来表示。 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 9 图 2编程控制器运行框图 分类及特点 类方法有多种，按规模（即 I/O 点数）可分为大、中、小型，按结构可分为整体式和组合式。在实际应用中通常都按 I/O 点数来分类。 I/O 点数表明 I/O 端子数。一般来说，点数多的 能较强。 一、小型 型 I/O 点数一般在 256 点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量 I/O 以外，还可以连接模拟量 I/O 以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术、运算数据处理和传送通讯联网以及各种应用指令。 二、中型 西国防学院机电工程学院毕业论文 10 中型 用模块化结构，其 I/O 点数一般在 256 1024 点之间， I/O 的处理方式除了采用一般 用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式即在扫描用户程序的过程中直接读输入刷新输出，它能联接各种特殊功能模块，通讯联 网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。 三、大型 般 I/O 点数在 1024 点以上的称为大型 型 软硬件功能极强，具有极强的自诊断功能、通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块可以构成三级通讯网实现工厂生产管理自动化。 制系统设计的 基本原则及步 骤 理解 基本工作原理和指令系统后，就可以把 用到实际的工程项目中。无论是用 成集散控制系统，还是独立控制系统， 制部分的设计都可以参考如下所述的基本原则及步骤。 制系统 设计的 基本原则 任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象 (生产设备或生产过程 )的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。而在实际设计过程中，设计原则往往会涉及很多方面，其中最基本的设计原则可以归纳为 4 点。 一、最大限度地满足控制要求 充分发挥 能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计中最重要的一条原则。设计人员要深入现场进行调查研究，收集资料。同时要注意和现场工程管理和技术人员及操作人员紧密配合，共同解决重点问题和疑难问题。 二、保证系统的安全可靠 保证 制系统能够长期安全、可靠、稳定运行 ，是设计控制系统的重要原则。 三、力求简单、经济、使用与维修方便 在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。不宜盲目追求自动化和高指标。 四、适应发展的需要 适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要，在选择 型号、 I O 点数和存储器容量等内容时，应留有适当的余量，以利于系统的调整和扩充。 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 11 制系统设计的 步 骤 设计 用系统时，首先是进行 用系统的功能设计，即根据被控对象的功能和工艺要求，明确系统必须要做的工作和因 此必备的条件。然后是进行 用系统的功能分析，即通过分析系统功能，提出 制系统的结构形式，控制信号的种类、数量，系统的规模、布局。最后根据系统分析的结果，具体确定 机型和系统的具体配置。 制系统设计可以按以下步骤进行： 一、分析被控对象并提出控制要求、制定控制方案 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对 制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。 二、确定 I O 设备 根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按 纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与 关的输入 /输出设备，以确定 I/O 点数。 三、选择 择包括对 机型、容量、 I/O 模块、电源等的选择。 四、分配 I/O 点并设计 围硬件线路 1、分配 I/O 点：画出 I/O 点与输入 /输出设备的连接图或对应关系表。 2、 围硬件线路：画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入 由 I/O 连接图和 围电气线路图组成系 统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。 五、程序设计 1、程序设计：（ 1）控制程序；（ 2）初始化程序；（ 3）检测、故障诊断和显示等程序；（ 4）保护和连锁程序。 （ 5）程序的复位 系统。 2、模拟调试：根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。 六、硬件实施 1、设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图； 2、设计系统各部分之间的电气互连图； 3、根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。 4、使用 拟 进行程序的 调试 。 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 12 5 完善 程序的 使用 七、联机调试 联机 调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从 连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到 ，以防程序丢失。 八、整理和编写技术文件 技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、 序以及使用说明书等。 图 2制系统设计步骤 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 13 第三章 控制系统 的总体设计方案 统设计 任务 温室大棚的作用是调节植物生长的环境因素，从而避免四季的气候变化和恶劣气候对植物生长的不良影响，为植物提供一个良好的生长环境，促进植物的生长发育，防止病虫害，以达到增加产量的目的。温室中的温度、光照、湿度、 度、 土壤酸碱度等因素对植物的生长起着重要作用。本设计的主要控制对象为温室中的温度、光照和二氧化碳浓度，应用温度传感器、光照度传感器和二氧化碳浓度传感器对各环境因子进行检测。温度的调节主要通过通风窗、加热器的动作来进行解决，光照度主要通过发光体和遮阳帘来调节， 度主要通过 加器进行补偿。 本温室控制系统就是依据室内外装设的温度传感器、光照传感器、 感器等采集或观测的温室内的温度、光照强度、 度等环境参数信息，通过控制设备对温室通风窗、加热器、发光体、遮阳帘、 加器等执行机构的控制，对 温室环境环境因素进行调节控制以达到栽培作物生长发育的需要，为作物生长发育提供最适宜的生态环境，以大幅度提高作物的产量和品质。 统控制 方案 在温室大棚中，上述控制任务的实现需要有一套完善的硬、软件温室系统进行控制。该温室大棚控制系统以 控制中心，采用传感器对温室温度、光照、二氧化碳浓度等环境因素进行测量，并将结果送到 。由 结果进行处理，然后调控各设备对环境因子进行补尝。 考虑到实际生产生活中的安全性与可靠性，本控制系统设有手动、自动两种工作模式，自动方式是指周期性地进行 制 的方式；而手动方式则是指在出现应急情况等一些突发事件时，通过手动操作控制执行器件的工作。自动工作中，如果被检测量温度高于设定值， 会发出相应的指令控制开启通风窗和冷风机；如果测量值与设定值相等，则关闭通风窗和冷风机；如果测量值低于设定值，则打开加热器和热风机对温室进行加温。当温室的光照低于设定值时，系统打开遮阳帘或开启发光体；当温室的光照高于设定值时，系统关闭遮阳帘或发光体。当温室的二氧化碳浓度低于设定值，系统开启二氧化碳添加器。通过温度，光照和二氧化碳浓度的设定与调节达到适应不同植物生长的需求，从而 广泛应用到实际中。本设计的特点是成本低廉，节约资源，提高产量，实现经济价值最大化。该温室控制系统的总体框图如下所示。 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 14 图 3统 总体框图 统工作 原理 该温室大棚控制系统由 统、传感器系统、执行部件等几个部分组成。该温室控制系统以 控制中心，通过温度传感器、光照传感器、二氧化碳浓度传感器采集温室中环境因子的有关参数，经变送转换为标准电流信号（ 420经由 欧姆龙 制器， 通过 制算法将采集的参数与已设定的值进行分析处理，输出开关量 ，对执行机构进行控制。在此系统中还可以通过串口的形式与 相连，从而实现实时数据的管理与存储，为以后植物生长的研究带来宝贵资料 。 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 15 第四章 控制系统的 硬件设计 在掌握了 硬件构成、工作原理、指令系统以及编程环境后，就可以以 为主要控制器来构造 制系统。 制系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。本章主要从硬件设计角度进行温室控制系统的硬件设计方案，本章节主要介绍了该项目的电气控制系统设计、 件电路及外部配置设计。 气控制系统设计 统主电 路 设计 图 4统主电路图 系统的主电路如图所示，其中通风扇电机、遮阳帘电机（遮阳帘风机配有限位开关）除功率有所不同之外，需通过电机正转、反转和停止来完成相应机构的开启与闭合，因此它们的工作主电路相似。热风机、冷风机、加热器、发光体、 加器则属于开 /关设备。 刀开关，用于控制整个主电路 的启停； 熔断器，分别对各个分线路实施短路和过载保护； 热继电器，对电机、加热器起过载保护的作用。交流接触器的主触头，用其实现电机的正反转、停止以及风机等开 /关设备的启停控制。 统控制 电路设计 从系统主电路图中，可以看出执行机构系统包括遮阳帘、通风扇、热风机、冷风机、加热器、发光体和 加器等部分。通常，温室的执行机构可分为两大类 :一类是正反转运行电机，如通风扇、遮阳帘等，这些电机需要正转、反转和停止，必须有限位开关；另一类是开关控制设备，如风机、 水泵等。 一、正反转设备 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 16 通风扇、遮阳帘均属于正反转设备，其控制电路相似，现以遮阳帘为例，做以下介绍。 1、 遮阳帘主电路 图 4阳帘主电路图 其电路中的熔断器 到过电流保护的作用，热继电器 是电机的过载保护，主要针对遮阳帘由于外界原因打不开或关闭不了的情况。而 电路中起到 控制电机正转与反转的功能，即遮阳帘的拉开与关闭。 2、 遮阳帘控制电路 陕西国防学院机电工程学院毕业论文 17 图 4阳帘控制电路原理图 遮阳帘控制电路原理图如图 4示， 手动 /自动的切换开关 ,总启动按钮， 总停止按钮。按下总启动按钮 流接触器 线圈得电，同时 自锁作用。在 手动状态下， 开帘、关帘切换按钮，当 换至开帘模式，交流接触器 线圈得电，此时电机正转，遮阳帘打开，当遮阳帘开启到最大位置后触碰到限位开关 常闭触点断开， 线圈失电，电机停止转动；同理当 换至关帘模式，遮阳帘关闭，到关闭的最大位置后，电机停转；按下按钮 线圈失电，遮阳帘停止动作，用于急停操作。在自动状态下，