开题报告-基于PLC的智能温室控制系统设计.doc

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院：计算机与控制工程学院专 业：电气工程及其自动化设计题目：基于PLC的智能温室控制系统的设计指导教师:2015 年 3 月 21日 毕 业 设 计 开 题 报 告1 结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右文献综述：文 献 综 述1 本课题选题背景及意义 智能温室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。目前，虽然有不少单位或个人引进了一些国外的计算机智能控制系统1，如温室环境控制系统，施肥灌溉控制系统，工厂化育苗智能控制系统等，这些系统真正实现了温室环境的智能化和自动化，但往往存在投资过大，系统维护不方便等各种发展制约瓶颈2。开发低价位，实用型的农业智能计算机控制系统对于推进我国农业自动化，智能化进程具有重要的意义，同时也具有很大的市场潜力3。据调查，目前市场上迫切需要的是一种低成本，操作使用简便的的实用温室控制系统4。针对这一要求及我国日光温室量大而广但档次较低的特点，研究一种既符合我国农业水平实际又适合农民经济承受能力，技术上不低于国外同类产品智能温室控制系统是非常必要的5。2 本课题的发展历程和现状2.1智能温室控制系统发展历程1、美国在1949年，借助于工程技术的发展，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抵抗能力的基础及应用研究6。20世纪60年代，生产型的高级温室开始应用于农业生产7。2、荷兰园艺温室发展较早，在1974年首次研制出计算机控制系统CECS，成功开发了一系列计算机软件、硬件，实现了温室供水、施肥和环境自动化控制8。他们的全自动化温室成套设备在世界市场上享有很高的技术声誉9。3、以色列开发了一种植物生理生态监测仪：它可以监测株高、植物果实大小、叶片大小与厚薄、茎直径、茎流量、叶温、叶片附近湿度、CO2浓度等，24小时连续工作，每隔一定周期就采集一次数据，得到的数据定期发送到对环境气候进行控制的PC机上10。4、在加拿大，已经开始使用一种计算机辅助温室管理软件帮助生产者判断和解决病虫害问题，同时提高温室的整体管理水平11。这不但降低了生产成本，而且还可以减少农药的使用，达到利用非化学方法控制病虫害的效果闭12。5、日本利用网络技术实现对设施栽培数量多、点点分散的大农场实现异地监控和管理。通过网络不仅可以向种植者提供市场信息、气象信息、专家策略，还可以从远程启动设备，对环境调控13。2.2现今国外研究状况 西方发达国家如美国、荷兰、以色列、英国、加拿大、日本等在现代温室测控技术上起步比较早，都大力发展集约化的温室产业，温室内的温度、湿度、光照度、CO2浓度、水、气、营养液等实现计算机调控14。都已经有了良好的发展和较大的规模15。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16。2.3现今国内研究状况 从20世纪70年代起，我国的农业工程技术人员已经开始学习、借鉴国际上设施农业发展的先进经验17，致力于温室工程的研究与开发工作，逐渐引进了大量的温室18。引进的温室与我国传统温室比较，其空间大，便于进行机械作业，生产率与资源利用率比较高，为我国的温室发展提供了借鉴作用，但这些温室也存在许多不足之处19。 总之，同国外先进水平相比，我国对于温室控制系统的研究还存在比较大的差距20，我们应该根据我国的国情研制出适合我国农业的发展的智能温室控制系统，并在农业设施中广泛推广21。 3 本课题的主要研究工作 设计一套智能温室控制系统，在满足条件的要求。在控制影响因素温室内的温度、湿度、CO2浓度、光照度等等，通过智能调控使之能够植株最合适生长。 具体工作有：（1）熟悉毕业设计内容，学习PLC编程软件、查资料，做出初步的设计方案。（2）通过介绍plc的组成和工作原理，应用特点等，来说明plc应用的可行性和普遍性。（3）对智能温室系统总体设计和选用。（4）参观了解时实际温室大棚的运行及控制，收集资料，准备进行详细设计。（5）温度、湿度等因素控制流程分析设计，对设计好的智能温室系统的仿真和测试结果进行分析。 （6）验证，修改程序是否满足控制要求。（7） 整理毕业设计，查漏补缺，准备答辩。参考文献1 邓璐娟，张侃谕，龚幼民.智能控制技术在农业工程中的应用.现代化农业，2003（12）：1 32 胡琦;杨通清;关于展览型温室气候控制技术的研究J;智能建筑与城市信息;2010年09期3 盖磊;童淑敏;CP243-1在温室集群控制中的应用J;农机化研究;2011年06期4郑为键;花卉栽培用微喷灌智能温室控制系统的研制J;节水灌溉;2005年04期5 方瑞华;我国设施农业的现状和发展方向J;江苏理工大学学报;1998年04期6 余泳昌,薛文芳,马建民;改进型PID控制算法在现代温室环境参数控制中的应用J;河南农业大学学报;1999年02期7崔世安;农业结构调整与农业工程技术J;农业工程学报;2000年01期8宫赤坤,毛罕平;温室夏季温湿度遗传模糊神经网络控制J;农业工程学报;2000年04期9申茂向,何革华,张平;荷兰设施农业的考察与中国工厂化农业建设的思考J;农业工程学报;2000年05期10朱伟兴,毛罕平,李萍萍,李新城,马长华;遗传优化模糊控制器在温室控制系统中的应用J;农业机械学报;2002年03期11 汪永斌,吕昂,孙荣高,应日高,严旬庆,施已平;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年05期12 郑光华;美国设施农业发展概况J;世界农业;1999年03期13梁竹君;武丽;环境监控技术在设施农业中的应用J;安徽农业科学;2009年16期14 亚敏;商庆芳;田丰存;陈香兰;我国设施农业的现状及发展趋势J;北方园艺;2008年03期15申茂向等.荷兰设施农业的考察与中国工厂化农业建设的思考.农业工程学报，2000，16（5）16Fabry-Perot Temperature Sensor for Quasi-Distributed Measurement Utilizing OTDR M.Shanghai: Shanghai University Press, 2007,2017Karl-Heinz.John,Michael TiegelkampState-of-the-Art. PLC Configuration ProgrammingIndustrial Automation SystemsM. 2010, 32: 233-24818Li-yan Huang, Jiang Xiao. Application Reasearch of Intelligent Greenhouses Control SystemBased on Multi-sensor Data FusionC. Second International Conference on ComputerModeling and Simulation, 2010: 211-21419Shihua Li, Shiyan liu, Limei Ju. Application of Adaptive Fuzzy Controller in IntelligentGreenhouse Control SystemC. Proceedings of the IEEE International Conference onAutomation and Logistics. 2008: 1708-171220 Chen Pengzhan, Liu Baifen. Construction of Intelligent Greenhouse Control System Based onCAN busC. International Conference on Computer Application and System Modeling, 2010:631-63421 Shiyong Ma. Design of Intelligent Monitoring System for GreenhouseC. InternationalConference on Multimedia Communications, 2010: 31-34 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1 研究内容 （1）基于PLC设计出智能控制系统控制流程以及控制电路并实现设计要求的基本功能。 （2）I/O地址的分配，以及确定有多少个输入点及其有多少个输出点。 （3）智能温室控制系统流程主/控制电路图的设计及选型。2 拟解决方法 （1）采用中央控制计算机与PLC智能控制器的主从式体系结构，实时多任务操作系统，研制出一套智能型温室控制系统。利用PLC对温室内的温度、湿度、通风与光照以及二氧化碳浓度等参数的变化做出相应的控制。智能温室控制系统应是一种具有良好控制精度、较好的动态品质和良好稳定性的系统。温室控制系统主要由气候监控系统和营养控制系统构成。气候监控系统对影响作物生长的外界环境因素进行实时、动态的测量与分析，包括温度、湿度、二氧化碳含量、光照、风速的检测等。温度测控仪 （2）温度调节设备温度传感器传感变送器执行机构PLC控制器传感变送器报警设备输出继电器风速传感器 图2 温室温度控制系统的组成温室温度控制系统是风速传感器和温度传感器通过传感变送器作用于PLC控制器，温度测控仪既影响PLC，同时也受PLC控制，控制器再通过输出继电器传递到报警设备报警，同时也传递到执行机构从而使得温度调节设备进行温室内温度的调节组成的。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：1 对“文献综述”的评语：