【《基于PLC的智能温室监控系统设计》12000字】

基于PLC的智能温室监控系统设计目录第一章TOC\o"1-2"\h\u绪论 11.1课程研究背景 11.2设施农业的境内外发展趋向及研究现状 11.2.1国内发展趋向 11.2.2国外发展趋向 2第一章系统整体方案分析 42.1温室整体概况 42.1.1温室控制对象 42.1.1温室整体结构 42.2系统整体方案 52.2.1系统控制方案 52.2.2系统结构与技术手段 52.3系统设计流程 6第二章控制系统的硬件设计 73.1PLC的介绍 73.1.1PLC的发展及应用 83.2PLC的选型 93.2.1I/O点数的选择 93.2.2PLC型号选择 10 103.9本章小结 113.4控制系统的I/O分配 133.5传感器选型 133.5.1温湿度传感器选型 133.7本章小结 18第三章温室环境控制系统的软件设计 204.1温室环境控制系统流程图 204.2梯形图程序的编写 204.3组态王软件概述 23绪论1.1课程研究背景世界第一农业大国的称号非中国莫属，农业在我国国民生产序列中所占地位极为重要，是其他产业不可比拟和替代的，作为世界上人口最多的国家，虽然人数占世界总数的20%，但是实际可耕地面积却只占世界的总数的7%，人均可耕地面积只有全球平均水平的33%左右，我国的土地资源十分有限。与此同时，但是环境质量恶化越来越严重是不争的事实，加之消费农产品量的转化，使人们对农产品的消费需求越来越高，发生了巨大的变化，逐渐向绿色健康的方向发展。我国农业发展的重点已在进行调整，粗放式的经营模式已经沿袭了几千年，显然已经不适应时代的发展的需要，向精密、高效和集约的方向转化已成为趋势。这是一个长期持续的过程，越来越多的人认识到温室农业的重要性而予以关注。对农作物生长具有影响力的外界环境因素有多种，植物生产受到二氧化碳浓度的影响而发生变化，除此之外温度湿度、光照强度等因素都会改变植物的生长。为了更好的监测和支配一些环境变量，必须要加大温棚农业的发展速度，这是一项具有针对性和必要性的工作。一直以来外界自然因素直接影响和约束着农作物的生长，但是温室农作物却避开这种约束，能够把最佳的条件留给植物，使其能够与外界环境结合起来，为现代农业发展创造了条件。智能温室控制可以把最优的生长条件提供给植物，不再受到时间和地区的约束，使土地得到更加有效的利用，为农业发展创造了新的机遇，可以使高产高质、环保健康的农业生产目标得以实现。与传统温室比较，智能温室是结合了传感器、自动控制、计算机等高科技手段而发展而来的。在论文中所设计的智能温室监控系统具有更高的实用性与合理性，对农业高效发展起到积极的促进作用。

1.2设施农业的境内外发展趋向及研究现状1.2.1国内发展趋向追溯我国进行温室栽培的历史，最早出现于春秋战国时期，但是从发展情况来看却并不尽如人意，速度缓慢，几乎停滞不前，生产技术难以提升，温室栽培一直没有走出低水平状态。在最近三十年的时间里，我国科学技术水平呈现出飞速发展的局面，温室栽培技术也随之成熟起来，我国学习了国外选进的农业生产技术，并进行自主研发创新，农业设施达到较高水平，作为第一农业大国，不论是规模还是水平都位居世界前列。从权威机构所发布的数据可以看到，我国设施农业回报与投入的比例不断提升，目前已达到4.5：1，相比较于露天农业收入要高过30%以上，究其原因在于投入市场的时间可以人为控制，而且农产品的产量也达到较高水平。表一全国蔬菜设施农业面积年份197819821988199219961998面积0.531.0312.0024.3583.81138.87年份20002002200620082010面积183.27210.63257.70334.67344.33我国早在改革之初就着手对温室农业进行探讨，率先把大批大型先进温室引入到我国，但是我国地理和气候情况较为复杂，加之受到维护费用过高和技术条件有限等因素的限制，温室发展速度较慢，其效果并不理想。我国农业科技人员在进行科技活动时与我国实际情况相结合，充分考虑到地域特色，研发成功智能温室系统，该系统具有先进性和实用性。从我国南北方目前的发展情况来看，南方以夏季简便设施农业为主，而北方则加大温室农业的发展力度。通过多年的努力我国也基本形成了具有自主知识产权结构和特色的设施农业。1.2.2国外发展趋向在外国，古罗马时期就开始了温室栽培。西欧各国早在中世纪时期，已经把简单的温室技术利用起来，进行植物的种植。在第二次世界大战结束后，人们对时令农作物的要求越来越高，加之科学技术呈现出快速发展的良好态势，为设施农业技术的成长成熟创造了条件。尤其是以英国、德国、美国等为代表的欧美科技强国在此方面取得了令人瞩目的成绩。亚洲地区经济飞速发展，这对本地区设施农业发展奠定了基础，以日韩为代表的国家的设施农业技术达到较高水平。以比利时、以色列为代表的国家和地区受到气候等因素的影响，需要引进先进的设施与技术，亟待加大研究力度，使设施农业达到更高水平。各地生产结构不同，加之供需关系与地域气候等诸多差异，对于设施农业有着不同的侧重点。以美洲国家为例，这些国家的特点是生产技术比较发达，生产力的支撑作用比较强大。美国与加拿大在设施农业建设方面取得了令人瞩目的成绩，能够为节约人力成本、大规模机械化生产、提高经济效益等方面提供服务。以色列等国家受到恶劣气候的影响，在这种条件下发展自然农业显然难度较大，所以这些国家以发展温室农业为重点，以智能化控制为重点，同时还要侧重于配套的监控系统，目前温室农业已占据世界前列位置。日本农业由于资源稀少而使农业发展受限，他们对农业发展的重点进行了调整，重视温室农业，为了达到高效生产的目标而把各种环境因素充分利用起来。1.3论文的结构和主要内容1.3.1论文的结构本文以智能温室监控系统作为研究的重点，这是以组态王和PLC为基础而形成的。全文条理清晰，层次分明。第一章绪论部分。向读者介绍了智能温室监管系统的背景，在相关文献资料的基础阐述了国外在此方面的研究情况。第二章针对智能温室监控系统进行了简单的描述，阐明了温室监控系统的支配对象，并对整体方案加以介绍。第三章介绍了智能温棚监控系统的硬件设计的情况，包括PLC选型、各种传感器和PLC的选择。

第四章叙述了控制系统的软件设计，包括程序设计、组态模拟以及仿真调试等。1.3.1论文的主要研究内容(1)确定研究样本，在对温室系统控制方案进行设计时，所选择的控制方案是最优的。(2)对上位机软件进行选择，同时还要把PLC、各种传感器确定下来。(3)设计具有合理性，所设计的监控系统上位机和PLC下位机具有较高的性能，在进行人机互换操作后，可以实现手动或自动控制，具有收集环境变量的功能，并对参数进行研究，把上下限确定下来，同时还要对不同的监测变量进行分析。(4)通过数据分析和PLC调试实验的方法，针对智能监控系统进行深入的分析与验证，确定是否具有可行性。第一章系统整体方案分析2.1温室整体概况2.1.1温室控制对象通过对农作物进行实时监测，对外界环境变量进行实时监测和控制，这是智能温室监控系统的重要功能，能够创造出最佳的生长环境，使温室农业逐渐发展起来。植物的生长过程是复杂的，外界环境变理对其产生重大影响。不同类型的植物对环境因素的依赖程度是不同的。在本次研究中，从以下几个环境变量进行探讨，明确智能温室监控系统对于植物所起的功能与作用。(1)温度

农作物的生长需要一定的温度范围条件，

不同的农作物要求也是不一样的。不同种类的植物都要进行呼吸，并进行光合作用，对温度值的要求也是各不相同的，但要注意的是如果农作物的生产环境达到最佳状态，温度值为最佳，则会导致自身生长呈现出细长状态，显然这并不是人们所希望达到的目标，所以温室的温度变化进行实时监控是极为重要的环节。(2)光照强度如果光照能够达到一定的强度，对植物的光合作用所起的促进作用是明显的。但是如果光照过强也会产生负面影响，叶绿素过度分解，光合作用的强度下降。反之如果光强强度过低，在呼吸作用下会迅速分化掉光合作用所合成的有机物。所以必须要及时对光照强度进行调整，这是发展温室农业所要关注的重点。

(3)湿度

湿度对植物的影响是相辅相成的，一方面植物的蒸腾作用可以增加空气的湿度。另一方面，空气湿度又可以影响植物的生长。空气湿度过低会影响植物进行光合作用和呼吸作用，如果空气温度处于较高状态，则会令植物患病上各种疾病，由此可知监测空气温度的重要性，对研究植物生长过程起到推动作用。2.1.1温室整体结构环境变量受到多种因素的影响，其中温室结构能够产生重要作用。从本论文中所研究的温室的结构来看，由PC材料作为温室顶部材料，其优点是更好的对温度进行控制。四面材料所采用的是玻璃材料，可以更好的对光照强度进行控制。为了对温室的控制更加方便和有效，要安装可开闭的窗户于顶部和四面。从温室面积来看，东西和南北长度分别为7.7米、10米，总面积为77平方米。为了使智能温室监控系统的功能得到更好的发挥，满足相关要求，在本次研究中把各种执行设备充分利用起来，使温室功能得到进一步完善。包括二氧化碳补气装置，补光灯装置，风机，遮阳幕，保温幕等，可以完成不同的环境变量进行采集的工作，并实施有效的控制。2.2系统整体方案2.2.1系统控制方案本文所探讨的智能温室控制系统具有较强的性能，控制模式有两种，一种为手动模式，另一种为自动模式。下面分别进行介绍。(1)自动控制由管理员进行预设操作，在智能温室监控系统的作用下，来设置各环境变量，使其处于合理范围，由传感器进行检测确定环境变量是否合便，如果高于或低于最大值和最小值时，系统会把一系列指令向PLC发送，电机、遮阳、风机等设备在接到指令后会做出反应，启动进入工作状态或关闭停止。当环境变量与预告所设置的合理值保持一致时，则执行部件会做出停止或启动的反应。例如温室内二氧化碳达到较高浓度，超过了用户设置的最高值，则二氧化碳传感器会被触发，信息被PLC所接收到，然后会发出相应的指令，通风扇被启动后进入工作状态进行排风处理。如果二氧化碳浓度已降低，达到用户预先所设置的合理值时，通风扇则会自闭，停止工作。

(2)手动控制

操作员通过点击PC端的组态王软件上的控制画面中的自动手动开关，使得系统进入手动模式。然后根据实际需要打开或者关闭相应的执行器开关，对通扇、制冷器或加热器、二氧化碳添加器等设施进行手动开启并关闭操作，以此来使环境变量发生变化。2.2.2系统结构与技术手段对智能温室监控系统的结构进行研究，其中PC机安装了组态王软件，以此作为上位机来发挥作用，在串行通信接口的作用下，与下位机PLC的联系保持畅通，在此基础上对环境变量参数进行收集。通过对照用户预设的变量进行比较和对照，把相关命令传递给相应的执行部件，为了使系统的稳定性与灵活性不受影响，对于手动和自动两种模式系统都予以支持，用户可以根据情况手动控制相关执行机构。

在对智能温室控制系统进行研究时，中以四种传感器为基础而展开的，分别为二氧化碳、湿度、光照强度、温度传感器，系统硬件结构图见图2。图2系统硬件结构图2.3系统设计流程在对于大棚内部环境的温度和湿度控制需求以及原理充分了解基础之上，下面即将开始着手对大棚内部环境控制的系统进行设计。在整个设计流程之中需要对于大棚自身的环境特点以及系统建设为根本进行以下几个内容的考虑：(1)需要针对在大棚这一条件场景下室温控制中软硬件系统具体要求进行学习和掌握。

(2)要对于可编程控制器自身的输入输出点数进行确定。首先需要根据整个大棚室温控制的具体要求，科学的设计好需要利用到的输入输出硬件，之后再确定本次控制器的输入输出点数，进而选择合适的可编程控制器型号。(3)对于整个系统之中的I/0点进行科学合理分配。利用上面选择好的可编程控制器型号以及本次系统设计相应功能进行点数的分配，这样能够使得每一个接口都有自身的作用，有助于之后的编程环节。(4)通过输入输出点数具体的分配，进而将电气与可编程控制器之间的连接图进行设计。(5)对于可编程控制器的编程语言进行习得，因为梯形图自身编程较为简单，同时灵活性较高，所以本次选择梯型图编程。

(6)对于组态软件的编程进行相应习得，可以绘制出组态画面，将可编程控制器与变量之间进行连接，最终达成动画演示效果。。第三章控制系统的硬件设计3.1PLC的介绍PLC也可以称之为可编程的控制器，这种设备是将计算机技术、机械自动化技术、通信技术等内容结合在一起的工业类控制装置，是可以进行编程的一种新型控制器。同时还可以在工业生产上满足数量较小的柔性设计，其首次产生是在1969年，目前在工业中应用已经有40多年的历史和经验，因为本身性能比较出色、使用简单灵、活性强，可以对不稳定的环境有更强的适应能力，设备稳定性、安全性强等相关特征，使得PLC在工业中被大量使用和推广。但是我国的PLC技术仍然难以和国外发达国家之间进行比较，目前PLC从发展历程上来看，在我国只有30多年的发展时间，虽然目前其已经大量应用在工业生产和生活之中，很多企业对其非常重视。但是伴随着经济的快速发展以及全球化的推进，PLC目前已经被几个龙头公司占据了主要市场相关方面的研究技术，从业者的工作任务，也是设计出具有知识产权保护的PLC设备，不仅仅依赖外国的进口支持，这样有利于PLC在我国范围内的快速发展和整体覆盖。目前从现状上来看国内越来越多的公司能够通过独立的研发团队去设计出符合公司要求的PLC设备。这种设备自身的功能和性能不同，在结构和设计逻辑上也有着很大的差别，但是整体PLC设备在整个设计时，都需要充分保证自身的基本结构符合要求。这种以计算机技术为核心的设计内容，主要是以中央处理单元为主要内容，通过相应的接口设计，融入了硬件和软件的相关装置。从整体上来看，PLC可以分为六个部分，即：中央处理装置，其是整个设备的核心所在，对于信息的流程和记录肩负主要作用，还有中央处理器自身所蕴含的控制器、寄存器以及和接口之间进行数据交换、转换，这主要是通过数据总线或者地址总线的相关内容实现，这些总线可以把数据储存器以及设备接口之间进行数据的交流和连接。同时，CPU的储存内容中，不单纯是对于系统的程序进行储存，还可以对于使用者编程后的程序进行储存、流转的所有数据进行暂时储存、经由PLC计算最后的最终数据进行储存。根据类别不同PLC储存器自身所具有的功能也有很大的差异，同时期还可以与工业相关设备之间进行数据的传送和连接，通过传感器中相应的数据按照相应的接口可以传输到CPU内部进行相关处理，最后CPU将处理后的数据按照特定通道传递给执行单元之中。关于PLC内部的硬件如下图所示：图3PLC的硬件结构图PLC所有优点之中最突出的就是抗干扰能力强，在PLC设计和产生的初级阶段，就是为了能够在嘈杂的工业环境之中避免干扰以及噪音的等相关内容。在工业的使用中是一个非常具有稳定性的重要装置，在工厂应用中设备可连续工作时间较长，但是一般不会出现性能问题。这对于整个机械的稳定性以及控制器性能有着很大的要求，例如西门子公司随身研发的PLC装置信号为s7-200，就可以连续工作300,000个小时而不出现任何问题。这种稳定性在行业内首屈一指，如果使用一些相应的技术对于PLC设备进行处理之后，其稳定性还能够进一步提高，这在工业使用上具有很强的优势。

为了提高整个设备的稳定性和可靠性，其自身的设计结构中有一个先天性的优势所在，初期的设计逻辑都是在内部完成，那么和外部的接口和接线就相对减少，和继电器等相应装置并无关联性。3.1.1PLC的发展及应用

1968年，通用汽车品牌第一次产生了将电器控制和计算机之间进行相融合的设计想法，如此设计出来的设备及能够有计算机的计算功能，同时也能够大大减少控制系统的成本。因此，根据这一设计理念和问题相关研制出来的PLC开始产生。在1969年，数字设备公司第一次成功研发了第一部PLC设备，同时将其应用在通用公司的自动装配线内容上，为公司带来了极大的经济收益。因此，这项技术和设备开始受到了行业内的广泛关注，快速发展起来，就可以称之为PLC控制器的初级发展阶段，最初设计的目的就是为了将原有继电器-接触器进行取代，同时还加入了计算机的强大计算功能、数据处理和储存装置，同时伴随着大型的集成电路的发展和完善，使得PLC自身也随之发展起来，逐步丰富了之前的功能同时PLC的体积在逐渐减小、朝着节约化发展方向发展、系统稳定性强、价格可观、编程方式较为灵活、发现故障时维修方便。之后PLC的整体体积还会更加小巧，在硬件和软件的体积上将会大大进行缩短，增强可靠性，这是未来PLC发展的主要内容之一。2.PLC的应用PLC在初期的设计阶段市场价格较为昂贵，使得不能够在工业中大量应用和拓展。但是伴随着PLC技术的逐渐完善和普及，在使用中可以通过过程数据控制、数据管控、通信技术、运动控制等相关内容进行相应的控制，在我国范围内PLC的应用开始不断普及。在国内一般32点以下的PLC叫做微型PLC，256点以下的叫做小型可编程控制器，1024点以下的叫做中型可编程控制器，4096以下的叫做大型可编程控制器。在整个国内的plc使用情况上来看，64点以内的PLC占据设备整体的一半左右，64-256点以内的PLV占据整体的完成，这样这两种范围就占据整体的8成左右。由此可看出，PLC国内的应用大多为中小型PLC设备。3.2PLC的选型关于PLC课题设计和构建的核心内容为选型工作，对于系统设计的初期一定要考虑到功能可以实现这一问题，例如输入输出的点数、互联网使用功能以及模块的划分等相关内容，还需要对于系统的价格和成本进行考虑。在工业的使用之中一般公司对于成本要求较为严格，因此在进行设计选型的阶段之中，需要根据上面提到的相关因素进行充分考虑同时还需要注重经济的实用性。另外需要考虑到一个内容为可拓展性，也就是在设计完成之后，如果需要对于功能进行增加就需要进行相应的冗余设计，这样可以使得设备自身的拓展性强，最后需要考虑到模块化划分以及输入输出的点数，这样才能够使得系统的功能具有可行性和稳定性，并且不浪费设计成本和资源。这样的设计思路和流程才是最优化的方式，在设计完成之后一定要注重设备的安装便利性，这样有助于后续维修等工作。3.2.1I/O点数的选择在对于可编程控制器自身的输入输出点数进行选取的时候，一定要充分顾虑到冗余这一问题，这样才能够方便系统后续的拓展性功能开展。关于点出变化，其实在行业内也有一定的参考范围，一般是自身所需要的输入输出点数再额外多出20%的余量。在型号的选择时，一定要根据自身所选取的点数、系统设计的功能以及成本方面进行综合考虑，所以本文的设计之中需要17个以上输入点数，14个以上输出点数，还需要额外增加五个冗余点数。3.2.2PLC型号选择(1)PLC的类型

在PLC型号的选择中，以整体型与模块型PLC来确定PLC结构的组成,整体型的PLC一般应用在型号较小的系统之中，并且输入和输出的点数几乎是不变的；模块型PLC的点数是根据项目的变化灵活进行变动，输入输出端口是通过插卡器进行连接，实现这种方式有着很强的拓展性能。所以在大型的系统设计之中，一般更倾向去选取模块型设计模式。

(2)经济角度的考虑

在对于可编程控制器自身型号选取的过程之中，也需要考虑到成本以及使用性等特点。如果说可编程控制器自身的点数加大的话，那么自身的存储量也会提升，系统的复杂程度更会加大，相应的价格也会大大提高。在选择具体型号时需要根据项目的具体内容去进行科学性选取，本文中选取的型号为西门子公司生产的s7-200类型的PLC，具体型号为CPU226，这一PLC主要是通过交流电去提供电流，并且还具有继电器输出等相关功能，一共有24个输入点数、16个输出点数，并且有40个连接端口可以对于本次系统设计进行充分满足。

本次系统中关于环境所参考的因素包含温度、湿度这两个方面，所以在本次的设计之中选择了两个输入模块，一共是有八个模拟类的输入通道，同时也可以对于上面点数的要求进行满足。EM231的特点如下:1、可实现模拟类电流、电压和信号的数字化转变。2、本文其中一共设置了四个通道，每一个通道都可以对模数进行转换，同时通道自身的转换分辨率都维持在12位。

3、直流电压的输入电压维持在-10V-+10V,分辨率为5mA，电流的信号收集维持在-20mA^*+20mA,电流的分辨率是20微安。下面图4主要是在一般的室温条件下，整个控制装置的硬件系统连接图，图中展示了输入和输出接口与硬件之间的连接。图4温室环境控制系统的硬件接线图3.9本章小结图5外部接线图图6模拟块接线图下面图7是主要的回路接线示意图，因为可控制模拟器自身输出的继电器本身容量较小，为了能够对于工业内的电器设备进行相应控制，需要用继电器中间的转化功能。可编程模拟器自身的输出继电器对于中间继电器的触发点和线圈进行连接和控制，这样能够对于工业生产中的加热器、风扇和水泵之间进行设备的开关控制。图7温室环境控制系统的电机控制接线图3.4控制系统的I/O分配在室温条件下的系统设计过程之中，当充分选取好了硬件设备时，就需要对于硬件设备自身所具有的输出点数去科学的分配控制器自身输入输出的电数，才可以对于软件方面进行下一步的设计，下面表2是在常温环境之下系统自身输入输出点数的分配图。表2常温条件下控制器的输入输出点数分配表名称输入点名称输入点手动I0.0自动I0.1供热泵启动I0.2供热泵停止I0.3CO2发生器启动I0.4CO2发生器停止I0.5喷雾泵启动I0.6喷雾泵停止I0.7补光灯打开I1.0补光灯关闭I1.1风机打开I1.2风机关闭I1.3侧窗打开I1.4侧窗关闭I1.5侧窗开到位I1.6侧窗关到位I1.7遮阳帘打开I2.0遮阳帘关闭I2.1遮阳帘开到位I2.2遮阳帘关到位I2.3遮阳帘电机正转Q0.0遮阳帘电机反转Q0.1侧窗电机正转Q0.2侧窗电机反转Q0.3供热泵Q0.4CO2发生器Q0.5喷雾泵Q0.6补光灯Q0.7风机Q1.03.5传感器选型3.5.1温湿度传感器选型在本次设计过程之中，主要是加入了温度和湿度传感器设备，对于环境周围的温度和湿度进行相应的监控，其内部具有感应原件，具体的型号是RS-WS-N01。

整个传感器的内部设计了湿度检测器件，会根据周围环境湿度的变化而调节电压的大小。这种传感器体积较小，但是灵敏度和可靠性较高，几乎不会受到环境温度和湿度方面的影响，同时可以有效防水性能。一般温度的湿度的测试区间是在0%RH—100%RH,并且装备测试的灵敏度较高，能够对0.

4%RH的变化进行灵敏反应。这一传感器本身电压为24伏，可以运行的温度是在-40"C—+60"C区间。

在本文的设计之中需要对于周围环境的温度进行相关的检测，温度是相对重要的一个数据内容，因此也需要涉及温度传感器。这一传感器可以和湿度传感器之间进行合并，但是拥有自身的精度调节系统，可以具有五种调节方式。自身的温度和电流之间呈现正向相关关系，可以检测到的温度最高是80℃，最低温度为20℃，一般测试的误差是在0.5℃以内。同时温度传感器的造价成本较低，在整个市场中的供应范围和面积较为广泛，使用电压从16伏到30伏都可以进行运行。图8温湿度传感器3.5.2光照传感器设计本文的设计之中需要对于室内的光照强度进行相应的检测，同时还可以对于室内的光照进行相应的改变，因为在本次系统之内光照强度并不是非常重要的一大因素。所以对于检测的精准程度并没有很高的要求，在本文之中主要是先去了GM5516的光感传感器，这种型号在市场中的价格较低，可以对于环境中的一些光源进行检测，并且这种传感器自身的设计理念和结构较为简单，体积小巧、灵活性较高，同时反应速率较快，能够在工作中稳定运行。光照传感器自身的工作电压为5伏，电阻值505KQ。不会因为环境的变化而产生自身使用方面的影响，湿度和温度的变化可以忽略不计。一般供电的电压为6伏，温度是在零下20摄氏度到50摄氏度这一区间范围内，并且这一传感器自身的电流控制在30毫安到50毫安。3.6执行机构选型3.6.1电机的选择关于灌溉，水泵，遮阳等相关电机的选取方面，最终选择了三相步电动机，其本身性能稳定性较高，使用范围较为广泛，维护检修比较方便。因此这一类型的电动机在工业生产之中被广泛应用，其主要的工作原理如下文所描述:

如果异步电动机中的三相定子合成的电动机都注入到三相380伏的电压交流电压之中，利用法拉第电磁感应定律可以得知线圈将会自动产生一个旋转式的磁场。这一磁场可以对电击的转子运动进行切割，因此而产生的感应电流。同时，电机转子导体会在磁场的作用之下，产生电磁感应力，这样电机的转轴上就可以因为电磁而形成扭距力。电动机快速旋转旋转方向和磁场的方向为同一方向。在本文的设计过程之中，主要是选择了3000瓦的三相异步电动机。电压为380VAC,电流6安培,额定转速1200rpm。图9电动机实物图3.6.2风机的选择轴流方式的通风即在叶片的螺旋页面旋转时，旋转过程之中气体从轴向吸入，在叶片的旋转作用下又顺着轴向方向排出。在这一过程之中获得了动能和势能，这种风机自身的旋转速度就高，气流会从轴向的方向吸入和排出。根据力学的相关特点和计算公式来说，可以设计出叶片的最佳形状，如果在旋转速度较大的情况下，一定要保证自身的运作效率，所以轴流形式的通风机自身工作效率要远远高出离心机，结构上也较为科学，比较适合在通风量较大、风压低的场景下使用。

在本次的文章之中风机的功率保持在750瓦，同时叶轮的建造材质为铝合金，这样会使得整个风机叶片质量较轻、硬度较高，最终才能够达到风机排风量的工作效率较高，效果较好的最终目标。具体的风机示意图可以参照3.6的内容。3.6.3加热器的选择在大棚内如果想要对于室内温度进行加热，一般是选择加热电缆的途径，通过碳纤维构成的加热电缆，能够将电能转化为热能的形式。同时加热电缆在链接电源之后，根据相关公式可以得出，加热自身的功率和设备本身之间呈现反比例关系，与电压的平方呈现正比例关系，我们之中选择的发热电缆型号为——TZW001，在加热时表面的工作温度高达八十多度，同时使用时间一般是在五十年之上。在整个电缆的内部构造上还设置了铜丝屏蔽层，可以达到屏蔽的作用，同时又能够增强定了自身的柔韧程度，使得电能转化为热能的概率是在98%以上。制造厂家和生产厂家不断进行相应的电路测试，最终证明该产品在使用时有着很强的安全性。3.6.4加湿器的选择在大棚内部如果想要安装加湿器装置，一般会选用你离心形式的加湿机，这种形式加湿器主要是通过不断旋转之后产生的离心力，旋转速度不断加大。水珠会通过转盘被甩出去之后，这些水珠会通过加湿器壁之间碰撞分裂成小水雾。一般加湿器的内部都有高速旋转的风机，其主要是将这些水雾吹出的设备之外，进而产生了生活中可以观看到的水雾形状，这就是湿度加湿器的工作原理。

这一加湿器自身的型号ED858741,输出电压为300伏，电流为1.5安培，自身的功率为500瓦，可覆盖面积为20平方米。3.7本章小结这一章节主要的研究内容为温度和湿度传感器、加湿器等相关硬件设备的选择和设计方面。本次设计之中将可编程控制器相关核心知识进行了探讨和分析，并且将自身的大致结构进行简要描述，选取了和本次设计相关方面较为符合的S7-200型号，编程控制器根据前期设计的相应数据，对于输入输出接口进行科学化分配。将可编程控制器自身的链接模拟图以及相关电机设备的图形进行了设计和展示。最后是对于在文字中需要选取的温度、湿度传感器和加湿器相关装置进行了选择。第四章温室环境控制系统的软件设计4.1温室环境控制系统流程图本此系统之中一些指示灯的设计，例如在按动启动开关键之后，那么启动的指示灯应该相应亮起:那么，按下停止按钮，系统停止，启动指示灯天:系统故确时，故障指示灯亮，系统自动停止:

按下手动按钮，进入手动模式，手动指示灯亮起，之后相关人员可以通过手动的途径去控制各种器械的开关；如果在按下自动化开关之后，系统将会进入到自动运转模式，自动指示灯亮起。

自动模式:温度低于20"C，开启加热器，温度到达30"C，关闭加热器，温度高于40C，开启制冷器，到达30'C,关闭制冷器:

空气湿度低于50%RH,开启加湿器，湿度到达70%RH,关闭加湿器，湿度高于90%RH,开启除湿器，到达70%RH,关闭除湿器;

C02浓度低于20%，开启C02添加器，C02浓度到达40%，关闭C02添加器，CO2浓度高于60%，开启通风扇，C02浓度到达40%，关闭通风扇:

光照强度低于50%，开启补光灯，光照强度到达60%，关闭补光灯，光照强度高于70%，开启遮阳帘，到达60%，关闭遮阳帘:

土壤湿度低于30%时，自动开启灌溉泵，当检测到灌溉完毕后，关闭灌溉泵。4.2梯形图程序的编写图4-4是梯形图程度输入模块的外接线图，其会按照可编程控制器组成的接线具体操作规范执行，输出传感器电流控制在4-20毫安。上面这部分程序是整个系统的主要控制内容，程序分为三大部分：手动控制程序、自动控制程序、模拟量转换程序。上面这一部份的程序为手动程序中的一小部分，