【基于PLC的温室空气温度控制器设计14000字（论文）】

基于PLC的温室空气温度控制器设计摘要温室的主要作用主要是通过改变各类植物的正常生长发育环境,最大限度防止外部环境温度发生变化和严苛的外界气候对各类植物正常生长发育产生不利性的影响,并为保持植物正常生长发育提供良好的环境条件。温室可以有效促进树木生长和植物发展,调节生产,增加产量,预防害虫和病虫害。温室作用环境通常是广泛指水生植物在温室地面上的一种生长作用环境,由一系列环境因素综合组成,例如空气温度,湿度,光和二氧化碳。温室空气温度控制器的主要用途特别是在一些工业应用温室中广泛用来实时控制温室空气中的温度,湿度,通风和控制温室灯光照明。虽然一些大型采暖温室还是非常有限的配备了各种用于空气中的加热,湿度,通风和提供冷却水等采暖设备,但大部分主要操作仍然通过人工完成。当一个区域内的温室空气加热温度区域大或加热湿度范围更大时,操作员的劳动强度大,并且他们通常无法同时手动实现对温室中温度和温室中湿度的准确控制。本文主要详细介绍了基于PLC智能控制温室的监控系统软件设计方案,为了有效检测基于PLC温室的智能温室系统中的环境指标,温度传感器,co2浓度,光照强度传感器将主要用于将我们测量到的值发送到整个plc中,并将在整个plc中它比较值达到一个设定值,然后就会发出一个相应的控制指令,以便于驱动外围设备软件来自动调节智能温室系统中的外围环境参数,从而可以实现温室自动化,温室内部外围环境的自动智能远程控制。这种方式设计的主要优点之一是生产成本低,省去了人力劳动和可以产生不错的经济利益。关键字：PLC；传感器；智能控制目录TOC\o"1-2"\h\u15129第一章绪论 4302931.1课题背景 4182651.2研究的目的和科学意义 4280501.3国内外温室的发展现状 527641.4预期难点及其解决方案 712378第二章系统设计总方案 72992.1系统设计主要任务 7242512.2系统方案介绍 822712第三章系统硬件方案设计 10273043.1PLC的选择 10197913.3主电路的设计 1274353.4控制电路图 15211053.5PLC输入和输出分配表 18194243.6PLC输入和输出接线图 2016485第四章控制系统软件方案设计 2663954.1STEP7

Micro/Win编程软件简介 26312904.2控制系统程序流程图 27115604.3PLC内部使用地址表 2823844.4PLC梯形图程序 298962第五章控制程序的仿真与调试 40250645.1仿真软件介绍 40138285.2仿真与调试准备工作 41316035.3程序仿真与调试 4118769第六章组态设计 4268886.1通讯设置 42295646.2组态王6.55的变量连接 44176436.3组态画面 45137086.4运行画面 494493总结 52第一章绪论1.1课题背景农业在我国三大产业中是最重要的产业，中国现在已经成为世界上位列第一的农业国，我国的经济和社会的发展和农业有重要的联系，因为它起着举足轻重的作用。优质的农业生产离不开适宜的气候和生态环境的条件。我国虽然有大面积的土地资源，但是一些恶劣的气候和生态环境条件极大的制约我国农业生产的发展。中国的农业生产已经经历了几千年历史的淬炼，在世界上才成为了最大的农业国，在这个历史阶段中我们积累了丰富的经验和知识。但是，我国大多数地区的不利因素很多，包括山多，土地少，土壤质量差，可利用土壤资源少，气候条件多变。这些不利条件会干扰农作物的正常生长发育；而且在现代社会急剧发展的大趋势下，从事农业生产和生活的农民人数在不断减少，但是我们社会对农作物的需求却在不断增加。以前的农业种植方法不再适合现代社会的需要。这个时候，我们就应该升级优化我们传统的农业生产技术。因此，我国现代化农业和智慧农业的进步是未来农业发展不可或缺的东西，提高高科技在农业中的作用势在必行。智能温室技术的产生可以极大的推动农业技术的蓬勃发展。1.2研究的目的和科学意义智能温室技术是现代化农业走向成熟的重要组成部分，检测和分析控制现代农业生产工作环境中的一些重要物理参数也是如今现代农业生产过程中的一个重要项目。例如：环境温度、空气湿度、CO2含量等一些环境数据。为了让各地区农作物高质量生长和高产量的能力，必须及时分析不同地区的环境数据，还要及时根据不同地区农作物的生长变化规律，制订不同的环境数据并且及时控制。为了真正实现现代农业温室环境自动化和过程科学管理，环境数据记录和安全控制系统是是非常重要的一部分。温室面积越大，他们的数量就会有所增加，农作物越有价值，管理难度将会增加，遇到风险的可能性会越大，因此，我们就必须要及时了解不同温室的环境状况和作物的生长发育情况。智能温室技术内部拥有的远程监控系统可以对农作物的生长发育进行远程监控。智能温室现在已经属于一种高科技农业生产技术，让传统农业的劣势得到了弥补。这也有助于温室生产更加细致，智能化发展的重要方式。智能温室监控系统减少了人力对数据的采集，加工和运输成本，优化了农业资源,并改善了经营生产者的工作环境。特别是在大规模温室生产中，可以更好地体现应用智能温室监测系统的优势，为更加准确控制温室，提高产量，质量，调整生长周期和提高经济效益提供参考价值。为了让我国农业快速走向智能化发展之路，促进我国的农业发展，科学的进行农业生产和提高农业的研究水平是当下急需解决的主要问题之一。要想实现温室自动化和智能化的生产主要依赖于各种传感器对环境因素的准确检测，并根据农作物的生长阶段设置不同的参数，这样才能提高农作物的品质。1.3国内外温室的发展现状温室别称为暖房，有抵抗寒冷，增加温度和光照的设备。它具有出色的保温性能，适合在寒冷的环境下进行蔬菜生产，太阳能温室可以最大限度的利用光的能量来解决照明，热负荷和保温等等很多问题，尤其很受我国北方广大生产者的欢迎。温室可以在我国寒冷的北方冬天在不加热的情况下生产夏季的蔬菜。解决了我国每年蔬菜供需不平衡的问题，并且还拥有节能，优质，高效的功能。如今，节能型太阳能温室已在我国得到了广泛的应用，并已成为我国蔬菜生产中的大型农业园艺设施。最初使用简单温室种植淡季青菜和水果的国家有法国，英国，荷兰等等。从十七世纪初期开始，上述国家和一些别的国家开始建造和使用玻璃温室。到十九世纪初，英国开始着手研究温室供暖设备和屋顶坡度。因为太阳光的作用，研制出了双层玻璃温室，然后可以用来种植柑橘、西瓜、黄瓜、葡萄、甜橙、菠萝等等。十九世纪末期，温室栽培技术从欧洲引入到全世界。在全世界范围内越来越受欢迎。在1960年代现代温室在全世界范围内逐渐发展起来了。现代温室设施园艺发达国家的现代温室绝大多数都是大型的多范围温室（仅只有我国一直用太阳能温室为主要设施）自二十世纪七十年代以来，西方发达国家在农业设施方面给予了很多方面的投资和补贴，温室设施农业获得了很大的进步。目前，有600000hm2的塑料薄膜大棚分布在亚洲各个地区。大约有40hm2的玻璃分布在欧洲和美国的一些区域。用聚碳酸酯板（pc板）作为新型覆盖材料的温室，在2000年的时候中国就使用了防护设施。温室雏形形式可以用来种植不同种类的淡季蔬菜，然后就成为了最早温室栽培的国家。1958年开始我国开始生产聚乙烯薄膜在农业上使用，在棚盖上面得到了广泛使用。1960年代，规模小，水平低，发展速度慢，是我国正处于的现状。当时拱形棚，规格为高1.0米和宽1.0米。大型的拱棚宽1.5米和宽2米。十九世纪六十年代初，小拱棚改建成为了长春市郊一个高度为两米的广场。但是，有一些问题，不能承受大雪的重量而倒塌的现象。经过多次改进升级，设计并逐步在我国北部推广了一个高为两米，宽为十五米的拱棚。在1980年代，伴随着现代社会经济发展和技术的改进，温室在现在发展速度很快。在这段时间，我国主要发明了覆盖材料为塑料薄膜的太阳能温室，这样就对太阳能温室的生产效率有了极大的促进。基本算是解决了北方淡季蔬菜供需求不足的问题。在这段时间，中国从外国引进了大约为20公顷的温室技术。目前为止,我国已经称为基础设施大型园艺作物种植基地面积最大的农业国家。在二十世纪八十年代中后期,随着我国东北地区高效环保节能的绿色日光温室材料生产工艺技术的成功应用试验,该生产技术在当时我国北部迅速获得发展。各级人民政府把这项活动作为一项重要的政策措施，以加快指导农民摆脱贫困，致富，大力发展农村新的国民经济和社会增长点。各级大型农业科研技术机构也为此投入了大量的资金，人力和物力，专门组织开展了节能型农业日光温室的设计，建设和农业生产应用技术的研究，并取得了成功。取得了巨大的进步。迄今为止，日光温室淡季农业技术的发展已从淡季农业技术生产和园艺技术设施逐步发展和壮大，这些设施主要生产各种淡季新鲜绿叶蔬菜，并扩大以实现各种形式的主要生产。太阳能温室形式的淡季园艺农业。生产技术设施，然后逐渐发展为各种园艺生产设施式的淡季农业，后者逐渐发展并扩展为淡季水产养殖中的淡季蔬菜种植和淡季新鲜水产品。在中国不同的气候区已经建造了大型的多跨温室。但是，由于管理不善和后续技术不成熟问题，这些大型温室没有实现很好的经济效益，必须逐一停止或拆除。自1990年代以来，我国的设施农业正在向规模化,集约化和科学化的道路一步一步的发展。不仅温室的面积得到了迅速增长,并且农作物的质量有了突飞猛进的提高.现代温室经历了太阳能温室,大型玻璃温室和现代温室三个发展阶段.从低水平，基本水平到高水平，从小到中到大，从部分到整体,从一个到几十米的一连串温度箱组算是实现了不同种类的结构,和温室有关的支撑设备和用料也越来越成熟。因为不同地区的生产条件,经济能力和利用的用途的不同,在如今这个时代这三个温室仍然站据有一定市场份额。塑料温室，中棚温室和日光温室是我国农业技术利用温室的主要类型。这里面可以充分利用太阳能和热能资源，节约地球能源，减少对环境污染的日光温室已经在我国开始大范围的建造和使用。1.4预期难点及其解决方案智能温室控制系统是个很巨大的系统，布线也是很复杂，以我目前的能力不能够做出实物，并且它和很多方面的技术都存在联系。所以我用组态王6.55与plc进行模拟设计，在这个智能温室系统中我们需要不同种类的传感器帮助检测数据，这就要求我们对我们以前学习的传感器相关的课程有所熟悉。在这次模拟设计控制系统的过程中可能会遇到很多问题，比如编程的问题、组态王6.55画面的设计、编好的程序如何和组态王连接的问题，这就需要我们多去查阅书籍来巩固我们所学的知识，也可以通过plc相关公司的官网去学习他们的设计方法，还可以去找老师或者同学一起交流，解决不懂得问题，互相促进，最终完成一个优秀的智能温室控制系统的设计。第二章系统设计总方案2.1系统设计主要任务我们在本文中是使用PLC来制作完成智能温室控制系统的。全部控制系统主要是由智能温室的电路设计,温室的硬件选择以及温室的软件程序三个部分组成。本文设计的内容是基于PLC的智能温室控制系统。我们主要使用的是可编程控制器PLC,还有温室中的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度等一些环境数据可以使用温度传感器，湿度传感器，光照传感器和二氧化碳浓度传感器来检测,温室系统中的通风扇，冷/热风机，遮阳帘和二氧化碳添加器等硬件设备通过plc内部软件编程来控制它们,然后再自动调节温室中不同的环境数据。这样就可以基本完成对温室的智能化的控制.2.2系统方案介绍为了实现上文所提出的智能温室的设计要求,一套完整的温室控制系统才能符合以上要求,这个控制系统要以可编程控制器为主要的控制核心，温室大棚中的各种环境数据都可以用传感器进行采集检测，然后将采集数据送去plc，经过plc内部程序控制处理，然后发出不同类型的指令来控制执行设备，从而可以及时准确地控制温室中的数据。对于我这次设计的控制系统，我同时使用手动和自动控制方法，这也是有助于更加符合实际生产提高稳定性和安全性。平时没事就是采用plc周期性的自动控制模式下工作，手动控制方式主要是为了在有突发事件时可以单独控制某一个执行设备，不会造成大的经济损失。保证设备按照预期的任务去运行，我们可以用传感器得到的数据和我们提前设定的数据进行比较，然后通过软件程序去完成不同的命令。这个系统设计拥有成本相对较低，节约人工，能够实现最大化的收益。本文智能温室控制系统总框图如下图2.1所示：图2.1控制系统总框图

由上图可以了解到，智能温室系统是由PLC、传感器系统、外部执行系统和一些指示灯等几个部分组成的，最重要的还是plc控制系统，将传感器系统检测到的数据经过plc模拟量输入模块送入PLC，然后和设定值比较，执行设备进行相应的动作。plc输入方面有启动和停止按钮用来启动和停止这个系统，自动和手动模式选择接在plc的输入端，方便选择系统手动或者自动模式，在手动模式时，通过外部的开关，可以单独控制某一个设备的启动和停止。在自动模式时，系统按照写入的程序自动运行。外部的手动控制开关接在plc输入端，用于单独各个控制。遮阳伞开关到位接在输入，用于控制遮阳伞是否打开，窗打开到位用于控制窗到一定位置停止打开。外部发生加热故障，加湿故障，各种电机故障，接在plc的输入端，用于故障报警。

在plc输出端口，plc连接有加热继电器、加湿继电器、开关窗继电器、开关遮阳伞继电器，plc通过控制各种继电器的线圈通电，在通电的情况下继电器的常开触点闭合，相应的继电器就会动作。比如：启动加热器加热，启动加湿器加湿，开关窗户，开关遮阳伞等。plc输出还连接排气马达，这个排气马达相当于循环风力作用。输出还控制生物灯，CO2,灌溉阀等。plc输出接有各种指示灯，用来各种操作和状态的指示。第三章系统硬件方案设计plc控制系统的设计一般来说可以将其划分成作为控制系统的设计硬件和控制软件两个方面组成。本章简要地详细绍了我设计的智能温室控制系统的软件和硬件方面的设计方法以及解决问题的方案。这系统主要是以下几个方面的设计：主控制电路的设计、控制系统电路的硬件设计、传感器开关型号的选择、plc硬件选择以及plc外部电源接线等。3.1PLC的选择经过前期接线图以及IO分配表的了解，这个智能温室系统需要输入数字量二十五个，输出数字量二十六个，还有六个模拟量的输入，不需要模拟量输出，综上所述这用个小型plc就足够了。

西门子s7-200就满足这一要求，它就属于高性能的小型设备，性价比高，编程比较容易，特别在模拟量输入输出方面有很大优势，接线容易，适合日常使用。其中s7-2200包括24路多个数字值变量的导出输入和16路多个数字值变量的导入输出,外加一块em223包括16路多个数字值变量的导出输入,16路多个数字值变量的导入输出,共40路多个数字值变量的导出输入,32路多个数字值变量的导入输出,可以充分实现满足这两种输入类型的多个数字值变量导出输入和16路多个数字值变量的输入使用需求。另外因为这个系统需要模拟量的输入，我们可以选择两块EM231，每一块都有四个模拟量输入，这样就有了八个模拟量输入可以使用，完全满足我们这个控制系统的需求。3.2PLC的规格参数介绍及特点本文主要使用的是一种小型可编程序控制器（S7-200PLC）,适用于各行业,不同应用场合的检测、监视和控制工作。s7-200系列的优异控制功能让它不管是在独立的运行中,还是在联网的情况下都能够实现繁琐的控制。所以s7-200系列产品就会拥有很高的性能/价格对比，值得我们去使用。s7-200系列产品是一款在集散式工业自动化生产系统中能够得以得到充分利用的。它们的综合使用控制区间覆盖范围很宽,可以完全涵盖从一个自动替换电源继电器的简易过程控制向一个更加复杂的完全自动化过程控制。应用的行业领域自然是极为广泛,涵盖了所有与各类工程机床自动化质量检测,自动化质量管理和过程控制技术相关的机械行业和民用机械领域,包括各类工程机床、机械、电力设备、民用机械装置、环保基础设施等等。例子:机械冲压式工程机床,研磨刀具铣削工程机床,印刷制品工程机械,橡胶制品化工机械,中央空调,电梯自动操纵远程控制,运动监控系统。plc特点3.2.1抗干扰能力强,可靠性高由于工业现场存在着诸如电磁干扰,功率波动,机械振荡,温度和相对湿度的变化等多种环境因素,这些环境因素都会直接影响到计算机的正常工作和运行。plc已经从硬件到软件各个环节中采取了许多先进的抗干扰技术。在硬件设计方面,plc主要是采用大型和超大型的集成电路,采用隔离,滤波,屏蔽和接地等各种抗干扰措施,并且采用了耐热,防潮,防尘及其他预先准备好的静电保护措施。振动保护措施;而且在该软件中使用了数字滤波和其他阻抗干扰、故障自诊断的措施。以上几种措施使得plc具备非常强的抵御干扰能力与良好的可靠性。3.2.2控制系统结构简单,使用方便在这种plc低压控制的电器系统中,只需将一个具有相应的低压信号连接线通过一个接口串联连到一个plc的一个输入/出和输出控制端子上就已经可以,而且再也无需再次将它连接到其他各种低压电器,例如高压继电器和大量复杂的软硬件的连接线控制电路,这在很大一定程度上已经简化了所有plc低压控制电器系统的基本设计。plc它具有产品体积小,重量轻,并且其拆卸安装与检修维护极其方便。另外,plc的编程大部分都可能是基于采用一个类似直流继电器驱动控制电路的梯形图。这样的一种编程设计语言应该是直观且容易被编程人们准确掌握的,编程使用起来很方便。3.2.3强大而多功能plc中包含着数百种特殊的编程元素,它们是一种可以为用户提供必要的工具,它们都是一种强大的特殊控制器。此外,plc产品已经实现了标准化,序列式和模块化,并且还配备了各类软硬件设施供用户选择。用户在工作时可以更加灵活方便的进行配置和维护,形成一套具有不同的功能和大小规模的自动控制系统。3.3主电路的设计本文控制系统的主电路图如下图3-1所示。L1，L2，L3,n连接外部3相380v的三相交流电源，并由此接入供电系统，电源总断路器是QF1，有自动切断电源设备的保护功能。从图中我们还可以看出总熔断器为FU1，能够在电源发生短路故障时熔断保护。R1、QF2、KM1分别是用于加热的加热器，启动加热器的电源断路器，启动加热器电源过载电压保护器和热继电器。FR1可以保护加热器和防止加热器长时间过载运行而让加热器损坏。M1,QF3,KM2分别是加湿器的使用电动机，加湿电机的断路器，加湿器的电动机启动开关和电源启动接触器。FR2是加湿器电动机过载电流保护器和热继电器，它是用来保护加湿器的作用，预防加湿器处于过载状态下长时间运行，而造成设备的损坏。M2是用于打开和关闭窗的电动机，QF4是用于打开和关闭窗电机的断路器,KM3,KM4是用于打开和关闭电动机的起动接触器，FR3是开窗电机的过载保护和高速保护。该继电器有效地保护了窗电机，防止了开合窗起动电机在短时间内无法进行高速过载和保护操作，并通过烧毁保护了开合窗电机。M3是一台遮阳网使用电机,QF5是一台遮阳网开关电机断路器,KM5和KM6是一台开启关闭遮阳网接触器,FR4是一台遮阳网开关电机的过载和保护热继电器,起到了保护遮阳网的开关电机,防止遮阳网的开关电机在持续时间内过载和运行而造成电机的损坏。图3-1主电路图M4为所有排风机和风机的启动电机,QF6为所有排风机和风机的过载电机启动断路器,KM7为所有排风机和风机的电源启动接触器,FR5是热继电器,起到了保护所有排风机和风机的启动电机,防止所有排风机和风机启动电机在连续一段时间内的电机过载保护工作,烧毁了所有排风机和风机的启动电机。M5为一台循环动力风机热继电机,QF7为一台循环动力风机热继电机防止断路器,KM8为一台循环动力风机的防止启动接触器,FR6为热继电器,起到了保护一台循环动力风机热继电机,防止一台循环风机机车进行长期或一段时间的电机过载运行烧毁循环动力风机热继电机的作用。3.4控制电路图该自动控制电路的结构如下图3-2所示。QF8是用于高压控制DC电机的电源断路器，FU2是用于交流控制开关电路的电源保险丝，A1是直流控制高压开关电源，它将高频AC220vDC转换器转换为24vDC功率传输电路为基于PLC的DC模拟电路数据包的输入提供DC电源，为控制电路模块EM231提供DC电源。KM1和KA1分别为启动加热器线圈启动接触器和控制继电器,plc通过启动KA1线圈来启动触点来控制加热，从而为触点供电，继电器KA1将启动加热器常开并且触点开始闭合，接触器启动km1以控制加热器来启动常开线圈为了使触点开始闭合，接触器KM1将开始加热。设备的常开主触点开始闭合，并且加热器开始加热。KM2和KA2分别为为启动加湿器常启动接触器和接触继电器,plc通过启动控制电路继电器KA2线圈启动使其得到供电,KA2为启动加湿器常断开触点然后闭合,接触继电器KM2为启动加湿器通过线圈启动然后让它得到供电,KM2为启动加湿器常开主触点让它闭合,启动加湿器开始加湿。KM3和KA3分别为为保持开窗正常启动接触器和接触继电器,plc通过控制KA3线圈闭合然后的得电,继电器KA3为常开触点进行闭合,接触继电器KM3为常开线圈闭合进行启动得电,KM3为常开的主触发接点进行闭合,启动的三个开关窗口为电机上所执行的开窗启动操作。同样的,KM4为非开关窗常闭启动接触器,KA4为非开关窗常闭启动电机继电器,plc通过开关控制器的KA4线圈接点进行启动得电,KA4为常断开触点进行闭合,接触器通过KM4为常闭线圈接点进行启动得电,KM4为常断开的开关主触网接点进行关闭,同时开关窗启动电机则直接执行相关开关窗动作。同样的,KM5和KM5分别是一个自动遮阳网的自动打开接触器和接触继电器,plc通过自动控制电路KA5线圈自动闭合并通电，KA5继电器常开触点闭合，接触器KM5线圈就会自动闭合然后通电，接触器KM5触点闭合，并启动遮阳网电机以执行以下操作打开遮阳网。同样的,KM6和KA6是收起遮阳网接触器和继电器,进行相同原理的控制过程。图3-2控制电路图3.5PLC输入和输出分配表 温室智能控制系统PLC输入和输出符号表如图3.1、3.2、3.3所示图3.1PLC的模拟量输入图3.2PLC的模拟量输出图3.3PLC的模拟量输入3.6PLC输入和输出接线图PLC输入输出接线图如下图3.3,3.4,3.5所示。图3.3是PLC本身模拟数字量输入和输出接线图，A2是plc的一部分。图3.4是EM223扩展单元数字量输入和输出接线图，A3是EM223扩展单元有6个输入和6个输出口。A4和A5是EM231模拟量输入单元。图3.3PLC输入和输出接线图图3.4EM223数字量输入和输出接线图图3.5模拟量量输入接线图3.7各种传感器的选择温室中的各种环境数据是智能温室控制系统制作过程中不可或缺的信息,由于各种环境数据这些物理量不能直接被可编程控制器所获取,不同种类的环境数据要用专用的传感器将这些环境数据变换成统一能够处理的电信号，这样才会被处理，可以将这些电信号存入模拟量单元中，用以控制装置接受和处理。因此，传感器的选择决定了温室控制系统的精度。1温度传感器选择根据本文温室内的温度控制要求，我们考虑到使用传感器的经济性，然后选择了Sensirion传感器公司新上市的新型SHT1X系列，这个温度传感器运用了CMOSens高科技技术，AD转换器集成一体。这款传感器不仅测量精度高，而且及易安装，反馈速度快，对环境的要求也不高，可靠性好，正常可以稳定运行很长时间，拥有很强的抗干扰能力，它的外观如下图所示：图3.6温度传感器实物图这个传感器的主要性能参数如下：1．温度测量范围：-40℃～80℃；它的精度可以到±0.4%℃2．工作电压：10～30V直流电；3．输出信号：3～30mA，接口简单响应快。2.光照传感器光照控制系统一种用来通过系统自动控制各种遮阳棚屏幕的物理光亮度和光照开关,使各种农作物太阳能够同时得到合理的光照温度和物理光照并有效地同时实现以下几种功能:同时免除了对农作物在接受太阳光照射饱合特定位置时所可能产生的强光干扰,提高其物理光合作用;同时实现了对长时间日照、中日间光照种类作物、短日照种类作品及其他长时间日照种类作品的物理光照强度监测。光照射强度测量传感器一般用户可直接采用中国北京易盛泰和电子科技股份有限公司自主生产的s-poi88-c型激光照射强度测量传感器。该测量系统主要功能用于直接在线实现工业环境中自动光照射强度的实时自动化分析测量,输出具有符合国际相关标准的测量信号,体积小,安装方便,线性范围适宜,传输持续时间长,抗干扰能力优秀,量测也可以随意调节。1.量程：拥有0-200000Lux可选2.供电电压：直流24伏3.输出信号：2-20mA4.响应时间0.1S，精度为±6%（25度环境下）图3.7光照传感器实物图2.二氧化碳浓度传感器的选择植物进行光合作用离不开二氧化碳作为合成有机物的原料。所以，温室中二氧化碳的浓度对植物的光合作用有很大的影响，从而影响发育。但是，二氧化碳浓度过高也会对植物生长发育产生危害。因此适宜的二氧化碳浓度对农作物生长会很有优势。对系统中二氧化碳的含量进行了实时的检查监测,在每次检查监测过程中,当每次检查检测到一个c02的氨氮含量或者超出了监测设定值,则就需要及时打开一个c02储气罐或者关闭c02发生器以从来有效减少对二氧化肥的过度使用。二氧化碳传感器采用NH-Z16B二氧化碳气体传感器，它的组件包括红外光源检测设备，调制器，电子放大器和其他相关的处理电路。这种传感器有很高精度和分辨率，使用时间长，气密性不错等优点。它的整体外观内部结构设计如下如右图:图3.8NH-Z16B二氧化碳传感器实物图NH-Z16B二氧化碳传感器的主要技术参数如下：1.测量范围：30-50000ppm2.供电电源是直流24V3.对湿度依赖性极低，长寿命4.使用温度：-50～+50℃，平均电流小于85mA,响应时间小于60s.4湿度传感器空气相对湿度感应传感器主要指的是一种设备用来用于检测和实时监视室内空气的相对湿度,感应检测元件通常采用了一个非常高分子化的薄膜式湿敏检测电容,它一般位于检测标杆的前端头部,这种用于带有最佳感湿检测性能的薄膜电晶体介质其介电常数也可能会因相对湿度而发生变化。空气气象湿度质量传感器主要广泛应用于各种工业气象湿度监测、环境质量控制、露点空气检测、干燥和空气污水处理、暖房、动植物等的种类以及栽培、博物馆、展示厅(展览场所)、纸张工业生产以及制造、储藏、过程质量管理、养殖和质量控制、纺织机械工业生产、存储推荐使用。图3.9湿度传感器实物图本文采用湿度传感器型号为HTW-211，它的主要技术参数如下：湿度测量范围：0-100%RH。相对湿度精度：±3%RH。输出电压为：2.2-2.4V。第四章控制系统软件方案设计4.1STEP7

Micro/Win编程软件简介step7-micro/win32编程应用软件是一款在windows上运行的新型嵌入式应用软件程序,由德国西门子公司对基于s7-200系列的各种可编程式微控制器软件进行系统设计和技术研究研制开发,它不仅具有功能强大,既同样可以直接操作用来自动开发自己的其他用户程序,又同样可以实时地用来监控自己的其他用户程序在系统运行过程中的正常执行操作情况。step7-micro/win的软件主界面整体效果如下图4-1所示。图4-1西门子PLC编程软件部分功能如下：1.编程可以使用梯形图，语句列表和功能块图。2.可以执行符号编程，并且可以为编程组件定义符号名称和打印输出。3.支持三角函数平方根和对数的部分数学计算能力。4.拥有非常详细的使用说明。5.可以自己选择设置具体的CPU配置。6.你可以将编程软件中运行的程序与所连接PLC中运行程序进行比较，找出故障问题。4.2控制系统程序流程图 智能温室控制程序流程图如下图4-2所示。图4-2控制程序流程图4.3PLC内部使用地址表 为编程简单，我定义了一些PLC内部地址，如表4-3所示。图4-3PLC内部地址4.4PLC梯形图程序主程序的介绍网络一开机初始化，调用子程序，设定具体数据参数网络二调出模拟量读取子程序，然后输入模拟量网络三调用控制范围上下限的子程序，然后根据之前设置的控制参数和适当范围算出控制范围的上下临界条件。网络四调用报警控制子程序，为了我们使用方便，定义报警偏差相为允许控制偏差的两倍网络五调用比较标志子程序，让测量的参数和设定的参数进行比较，然后得知温度高，温度低，湿度高，湿度低，CO浓度高，CO2浓度低，日照高，日照低标志网络六自动运行的条件网络七自动运行的程序网络八故障指示灯控制程序网络九加热控制程序网络十加湿器控制程序网络十一让窗户开的条件网络十二手动开窗的条件网络十三打开窗户网络十四让窗户关闭的条件网络十五手动关闭窗的条件网络十六控制关窗网络十七让遮阳网打开条件网络十八手动控制打开遮阳网的条件网络十九控制启动遮阳网网络二十让遮阳网关闭条件网络二十一手动关闭遮阳网的条件网络二十二让遮阳网收起网络二十三控制排风风机启动网络二十四制循环风机启动网络二十五控制生物灯启动网络二十六控制CO2补充电磁阀启动网络二十七控制滴灌启动网络二十八控制施肥启动网络二十九提示报警,温度高报警指示灯,温度低报警指示灯,湿度高报警指示灯,湿度低报警指示灯网络三十提示报警,日照高或者低报警指示灯,CO2高或者低报警指示灯网络三十一提示报警,土壤湿度高或者低报警,电导率高或者低报警第五章控制程序的仿真与调试5.1仿真软件介绍在本次智能温室系统设计中,使用s7-200仿真软件v3.0汉化版对该仿真模块的自动控制器应用程序功能进行了模拟仿真和自动调试。这个仿真系统的直接仿真处理软件需要能够同时执行多个直接仿真(除了部分的s/s7-200指令、循环运动控制指令、低速无线计数器控制指令、高速无线计数器控制指令及无线通讯控制指令等其他仿真方式所需的无法直接得到的仿真支持外,常用的数位触点控制指令、定时器控制指令、计数器控制指令、比较控制指令、逻辑运算中的指令和其他大量或部分用于数学逻辑运算中的指令可以直接进行仿真)。这款西门子数字仿真应用软件内部不仅有一个文本数字信号进出输入数字开关、两个数字模拟信号电位器和一个LED信号输出数字显示,而且这个仿真应用软件本身也另外支持使用td-200文本数字显示器直接进行数字仿真,在我们平时学习使用过程中的仿真条件不完善的实际情况下,这个仿真软件完全可以作为我们学习s7-200PLC的一个重要学习工具。5.2仿真与调试准备工作仿真软件不能像编程软件一样直接能够梯形图的编辑功能，所以仿真软件就应该和STEP7Micro/Win程序编辑软件共同一起使用。用另一句话说就是在STEP7Micro/Win软件中完成梯形图编辑后，再放到到仿真软件进行后续步骤：

（1）首先我们应该在STEP7Micro/Win中编辑好我们需要的梯形图。

（2）使用软件上菜单让我们编辑好的梯形图导出后缀名为awl的文件，然后保存。

(3)如果我们做的系统程序要用数据块，这时我们可以将它导出一个txt的文件。5.3程序仿真与调试本设计采用s7-200v3.0汉化版仿真软件来仿真和调试我们编好的梯形图，主要是为了让我们系统拥有更好的稳定性，让系统在正常运行工作的环境下能够达到我们预期的目标。仿真和调试我们根据一下几个步骤进行：

（1）首先我们进入仿真软件主界面，选好自己所用的cpu型号为cpu226和EM235，然后再载入自己编好的程序。

（2）点击绿色的run键，让系统处于运行状态。观察plc上相应的绿灯是否亮了。

（3）如果模拟效果符合我们以前设置的控制要求，说明我们程序没有问题。程序仿真图如下图5-1和5-2所示。 图5-1智能温室系统程序仿真界面图5-2智能温室系统程序梯形图和语句表显示第六章组态设计6.1通讯设置 首先我们进入S7-200编程软件里，点击左半部分有个系统块，找到第一个通信端口，进行通讯设置，使用默认设置上面显示PLC地址2，波特率9.6kbps。如下图6-1；图6-1S7-200通信设置然后进入组态王6.55里面，打开工程浏览器点击设备里面找到选择COM1，通讯波特率等使用默认数据。图6-2通信设定在COM1进行设备连接，然后选中西门子S7-200系列PLC中的PPI通讯方式，然后下一步把通讯地址设置为2.图6-3选择PPI通讯6.2组态王6.55的变量连接组态王6.55与PLC连接通信，需要我们自己建立变量连接，下图是我们建立好的变量连接表：图6-4变量连接表6.3组态画面根据我们前文的控制要求我们建立了以下监控画面。实现温度控制以及温度显示和设定的装置；实现湿度控制以及湿度显示和设定的装置；实现光照控制以及光照显示和光照设定的装置；实现CO2浓度控制以及CO2浓度显示和设定的装置；实现了土壤湿度控制以及土壤湿度显示和土壤湿度设定的装置；实现了施肥控制以及电导率显示和电导率设定的装置。实现各指示灯以及指示温度，湿度，光照，CO2浓度，土壤湿度，电导率等高报警，低报警。还有画面切换按钮，用于切换不同的界面。图6-5组态王画面为了能够让我们观察动画效果，在上面画面空白处利用鼠标右键，依次打开画面属性，命令语言，然后在存在时选项里编写命令。将刷新速度尽量改小一点。具体的命令如下：if(\\本站点\PLC启动加热==1){\\本站点\热风机旋转=\\本站点\热风机旋转+20;}if(\\本站点\热风机旋转>=300)\\本站点\热风机旋转=0;if(\\本站点\启动排风风机==1){\\本站点\排风风机旋转=\\本站点\排风风机旋转+30;}if(\\本站点\排风风机旋转>=300)\\本站点\排风风机旋转=0;if(\\本站点\循环风机启动==1){\\本站点\循环风机旋转=\\本站点\循环风机旋转+20;}if(\\本站点\循环风机旋转>=300)\\本站点\循环风机旋转=0;图6-6命令语言设置报警画面，用来显示历史报警具体数据。画面上方有报警测试按钮，可以用于测试报警。图6-7报警画面设置实时曲线画面，依次拥有温度，湿度，光照，二氧化碳浓度，土壤湿度，电导率的实时曲线。这些数据有利于我们后期的研究。图6-8各种数据实时曲线画面设置了能够显示各种历史曲线的画面，比如温度，湿度，二氧化碳浓度，土壤湿度，电导率的历史曲线。图6-9历史曲线画面设置了设置各种数据的菜单。图6-10参数设定画面设置了报表画面，使用数据表格显示实时数据和历史数据，还可以用报表查询按钮，查询以前各时间段数据。图6-11报表画面6.4运行画面首先我们打开组态王开发系统主界面，依次点文件选项然后点击下面（切换到View），组态王就会开始运行。图6-12切换到view处于运行组态王处于运行情况时，开始的画面如下图，组态没有运行，因为PLC没有连接成功，数据显示为不出来，PLC连接成功后，会显示设备的状态和实时的数据。图6-13开始画面依次点击各个执行器件，观察界面的动态变化。图6-14模拟动画点击组态上报警按钮，画面会变到报警界面，然后按报警界面顶部的测试按钮，检验是否报警，绿色的是没有报警，红色的是发生了报警。图6-15组态的报警画面其他内容的实验相似，因为PLC连接没有成功，所以没有数据显示。总结我这篇文章主要