Ⅰ 基於PLC的智能溫室控制系統的畢業論文
基於PLC的智能溫室控制系統的設計
摘要：溫室環境系統是一個非線性、時變、滯後復雜大系統，難以建立系統的數學模型，採用常規的控制方法難以獲得滿意的靜、動
態性能。根據溫室環境控制的特點，設計了一個基於PLC的智能溫室控制系統。
關鍵諞：PLC；智能控制：溫室控制
智能溫室系統是近年逐步發展起來的一種資源節約型高
效設施農業技術。本文在吸收發達國家高科技溫室生產技術
的基礎上，對溫室溫度、濕度、CO，濃度和光照等環境因子控
制技術進行研究，設計了一種基於PLC的智能溫室控制系統。
1智能溫室控制演算法的研究
1．1溫室環境的主要特點
溫室環境系統是一個復雜的大系統，建立精確的控制模
型很難實現。由於作物對環境各氣候因子的要求並不是特別
的精確，而是一個模糊區間，比如作物對溫度的要求，只要溫
度在某一時間段在某一區間內，該作物就能很好地生長，因
此，也沒有必要將各種參數進行精確控制。溫室氣候環境作
為計算機控制系統的控制對象，有以下特點：非線性系統、分
布參數系統、時變系統、時延系統、多變數藕合系統。
1．2智能溫室控制對象微分方程
智能溫室溫度微分方程為：
式中，為智能溫室的放大系數；為智能溫室的時間常數；
為智能溫室內外干擾熱量換算成送風溫度的變化量；為智
能恆溫室室內溫度。
2系統總體結構與硬體設計
2．1系統總體結構
2．1．1控制系統設計目標
溫室控制系統是依據室內外裝設的溫度感測器、濕度傳
感器、光照感測器、CO，感測器、室外氣象站等採集或觀測的
溫室內的室內外的溫度、濕度、光照強度、CO，濃度等環境參
數信息，通過控制設備對溫室保溫被、通風窗、遮陽網、噴滴灌
等驅動／執行機構的控制，對溫室環境氣候和灌溉施肥進行
調節控制以達到栽培作物生長發育的需要，為作物生長發育
提供最適宜的生態環境，以大幅度提高作物的產量和品質。
2．1．2控制模式
以時間為基準的變溫管理。根據一天中時間的變化實行
變溫管理，根據作物的生長需要將l天分成4個時間段，4個時
間段中根據不同的控溫要求對溫室進行控制。1天中4個時間
段的分段方法用戶可以靈活的更改，而且4個時間段中的溫度
設定值用戶也可以設定修改。
不同季節的控制模式不同，只是自動控制系統啟動的調
節機構不相同，但不同季節的控制目的是相同的，即將環境參
數調控到設定的參數附近。隨著季節的變化，以及隨作物生
長階段的變化，各時間段所需要的溫度也是變化的，這時可通
過修改設定溫度值來調整溫室的溫度控制目標。
2．1-3控制方案
本系統採用自動與手動互相切換控制兩種方式來實現對
溫室的自動控制，提高設備運行的可靠性。在運行時可通過
按鈕對這兩種控制方式進行切換。手動控制簡單可靠，由繼
電器、接觸器、按鈕、限位開關等電氣元器件組成。自動控制
模式採用計算機自動控制。通過感測器對環境因子進行監測，
並對其設定上限和下限值，當檢測到某一值超過設定值，便發
出信號自動對驅動設備進行開啟和關閉，從而使溫室環境因
子控制在設定的范圍內。其運行成本較低，可大大節約勞動
力，降低勞動者的勞動強度。
2．2系統的硬體組成
為了實現智能溫室的環境監控，本設計建立了溫室環境
控制參數的長時間在線計算機自動控制系統。實現了溫室內
溫度、濕度、CO，濃度、光照強度等參數的長期監測。並可根據
智能溫室溫濕度的需求，對天窗、側窗、降溫濕風扇、風機、濕
簾、內外遮陽網等設備自動控制。採用計算機作為上位機安裝
有組態t6．02監控軟體，能將數據匯總、顯示、記錄、自動形成
資料庫，並實現了溫室調控設備的自動設置與遠程監控。為了
確保系統的可靠性，溫室設備的控制採用手動／自動切換方
式，即在某些特殊情況下系統可以切換成手動，使用靈活方
便。
3系統的軟體設計
3．1溫室控制系統PLC軟體的設計
根據基本要求和技術要求列出以下幾點：(1)防止接點誤
動作：可利用自鎖電路加以解決；(2)系統自診斷功能：PIG本
身具有此項功能；(3)風機控制：溫室設有一組風機，能同時啟
動與停止，當溫室內的溫度超出預定值時，受PLC的控制先是
4個側窗自動打開，延時5s後風機啟動，再延時5s後濕簾水泵
啟動，從而使溫室的溫度降低；(4)側窗控制：溫室中設有4個
側窗，側窗受電機控制，通過電機限位的設定來控制側窗行
程。解決方法類似上一點，但考慮到程序的精煉性，可配合
PGI的中斷功能命令加以解決；(5)系統自動／手動控制：可利
用一個開關量作為PLC的輸入信號，實現控製程序的轉換；
(6)濕簾泵控制；(7)遮陽網控制；(8)CO，補氣(控制；(9)補光燈控制；(1O)可擴展性：在PLC中預留一定的存
儲空間和埠即可解決。
3．2控制系統軟體設計
系統中對風扇、天窗、側窗、環流風機、遮陽幕和濕簾泵的
控制是通過PLC發出開關指令，通過交流接觸器控制相關機
構的啟停。由於PLC檢測系統具有較高的靈敏度，能夠把溫
室內的擾動快速反應出來，同時由於溫室較大的傳遞滯後，執
行機構動作頻繁，從而影響使用壽命。為此，在程序中加有時
間可調的延時模塊，使用時可根據具體情況調整延時，使控制
效果達到最佳。
3．3系統的組態監控軟體的設計
組態軟體是可從可編程式控制制器以及各種數據採集卡等設
備中實時採集數據，然後發出控制命令並監控系統運行是否正
常的一種軟體包。其主要功能如下：
(1)遠程監視功能。它可以通過通訊線遠程監視多座溫
室的當前狀態，包搖『戶外溫度、光照強度、風速、風向、雨雪信
號、室內溫度、室內濕度、控制器溫度、三組獨立通風窗的位置
和開關狀態、內外遮陽幕的位置和開關狀態以及一級二級風
扇、濕簾、微霧、加熱器、環流風扇、補光燈、C0，補氣閥、水暖
三通閥的狀態和多種形式的報警監視，還能監視各灌溉閥的
照強度、風速、室內溫度、室內濕度、CO，濃度、水暖溫度等全
月的、全周的、全日的和本時段的最大值、最小值和平均值。
(3)溫室設備運行記錄功能。它能在線記錄各溫室設備
狀態變化時的時間、當前狀態和位置、當前目標溫度、室內溫
度、目標濕度和室內濕度，並能列印輸出。
(4)遠程設定功能。可以通過通訊線遠程修改可編程式控制
制器的全部設定參數。
(5)生成曲線圖功能。它能以平面圖或立體圖的方式同
時繪制任意時刻的戶外溫度、光照強度、風速、目標溫度、室內
溫度、目標濕度、室內濕度、CO，濃度、水暖溫度等全年的、全
月的、全周的、全日的變化曲線並列印輸出。
4結語
本文通過分析溫室執行機構的相應動作對環境因子的影
響，將可編程式控制制技術、變頻技術、組態監控技術和感測器技
術應用於溫室控制系統的設計，開發了基於PLC的智能溫室
控制系統。圜
狀態
(2)數據統計功能。它可以統計任意時刻的戶外溫度、光[2]
。
它可以統計任意時刻的戶外溫度、光
14O
[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，2003(12)：1～3
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，2000，16(5)
Ⅱ 急建溫室大棚 有知道的可以給我發設計圖以及施工方案
智能溫室大棚工程項目設計方案
1.設計理念
本項目屬於蔬菜種植智能溫室項目，主要用於中、高端蔬菜種植，項目建設內容包括溫室基礎、溫室主體結構、覆蓋材料、自然通風系統、內、外遮陽系統、風機濕簾降溫系統、苗床系統、灌溉施肥系統、內保溫系統、配電和自動微電腦控制系統。單棟溫室建設佔地面積約1024平方米。我們對這個項目的設計理念是「堅持科學、實用的原則；堅持提高土地資源的利用率、節能、節水、高效的原則；堅持溫室結構用材以及設備選購先進、可靠、適用的原則；堅持世界領先的原則」。所以，根據建設要求，我們在各系統的關鍵部位上均選用進口或國內最優的產品。
2．溫室總體
本項目主要設計技術參數
(1)風荷載：0 5kN/m2（20年一遇）
(2)雪荷載：0.45kN/m2（20年一遇）
(3)最大排雨水能力：120mm/h（5分鍾歷時）
(4)溫室恆載：陽光板溫室20Kg/m2
(5)溫室基礎工程要求：需根據現場地質狀況，參照國家標准《建築地基基礎設計范圍》(GBJ50007-2002)設計
(6)電參數：220V/380V，50HZ，PH2/PH3
溫室建築面積為1024㎡，採用東西排跨4跨、南北排開間8跨，開間形式的文洛式溫室。東西寬32m,南北長32m。 溫室檐高 4米，頂高5.4米。溫室配有內、外遮陽系統、自然通風系統、濕簾風機強制降溫系統、苗床系統、灌溉施肥系統、內保溫系統、微電腦控制系統和配電系統等。
3．溫室基礎土建
溫室建設場地在地下一米深的范圍內應無較大石抉、地下管線、地下設施等障礙物，建設方按照溫室建設的要求作好五通一平工作，即通水、通電、通道路、通電話、通排水、平整和壓實場地。在未獲得場地地質描述或勘察報告前，投標單位暫時按照持力土層容許承載力標准值≥80kpa，地下穩定水位在±0.000下1m進行設計和作概算。獨立點式基礎埋置深度約為±0.000下0.5m，溫室內部採用獨立基礎；溫室四周設0.5米高磚牆裙，其中±0.000下約0.5米，±0.000上0.50m，基礎和基礎粱頂部預埋錨栓，用於連接上部結構柱，牆裙內外水泥砂漿抹面；溫室外四周設80cm寬混凝土散水；溫室散水外設施外排水溝。溫室四周排水溝由業主建造。設汁參照國家標准《建築地基基礎設計規范》(GBJ50007-2002)。若建設方提供的地質描述與實際情況（如勘察報告）不相符，再進行基礎設計，將對溫室基礎的設計計算和概算做相應調整。在合同簽署後，將為用戶提供溫室結構安裝土建條件圖，並可根據業主要求進行技術交底。
4．覆蓋材料
溫室頂部及四周採用8mm兩層中空PC陽光板覆蓋。鋁合金型材按照《GB/T 5237.1~5237.5-2000鋁合金建築型材》國家標准生產製造，主要受力構件為高強度鋁合金。表面採用陽極氧化處理。溫室頊部四周作加強處理。屋頂按抗暴風設計，VENLO型屋頂，傾斜度22°士l°，適用於APD型天溝。溫室屋頂三角型屋面部位全部採用鋁台金結構而不採用鋼結構以增加透光率。在所有天構下都有「U形」或「幾形」鋁台金冷凝水回收槽，冷凝水通過水管排到溫室外，以更好的降低濕度，有利於作物生長，防止病蟲害。玻璃與鋁合金型材之間的密封膠條採用專業抗老化的三元二丙黑色密封橡膠條，不容易老化，密封性強，保溫性能好，而不是一些廠家採用的密封性差，造價低、使用壽命短的白色PVC扣條。濕簾處配置40目防蟲網．防止蟲害進入。溫室設鋁合金推拉門，大小、位置待於甲方商議。溫室四周裡面玻璃與鋁合金型材之間的密封橡膠條外加蓋鋁合金扣條，以提高溫室美觀性。
5.外遮陽系統
為了夏季遮陽降溫和調節植物生長需要光線，本項目配合外遮陽系統。在夏季，由於進入溫室的太陽輻射熱負荷太高，溫室雖然經過通風，但溫室內的高溫、低濕環境對植物的生長還是不利的。當使用外遮陽系統時，由於阻隔了部分太陽輻射進入溫室，在具有良好通風的溫室中可將室內溫度控制到只比室外氣溫高1度的水平。托、壓幕線採用高強度黑色uv聚酯線，遮陽網採用外遮陽幕布，遮陽率75%，保質期3年，壽命5年。整個系統限位準確，運行平穩可靠，操作安全。
6．內遮陽系統
為了節能減排冬季保溫，溫室內配備內簾幕系統，內保溫系統及四周外圍保溫被覆蓋。這一系統在白天提供遮蔭降溫，在寒冷的晚上可減少熱量損失，還可起到控制濕度的作用。簾幕系統由於經常運作，在使用過程中經常容易出現故障，必須選用質量最好的產品。因此，為了保證系統的可靠性，在本項目中採用最先進的帶限位減速電機+齒輪-齒條驅動系統。該系統由以下部分組成：拉幕粱、減速電機、電機安裝底座、鏈型連軸器、齒條、齒輪副、推拉桿、齒條-推桿接頭、驅動軸、驅動軸焊接頭、推桿支撐滾輪、幕布牽引型材、推桿-牽引型材連接卡、不銹鋼卡、緊線器、LS線、幕布、密封帶幕膜等。托、壓幕線採用透明聚酯線，抗拉強度178kgf以上。幕布遮陽率約65%，保質期5年，壽命8年。
7．雨水排水系統
溫室採用熱浸鍍鋅鋼制天溝。天溝與天溝連接使用天溝粘接劑。溫室將按照雙向坡度建造，為防止冬季凍裂水管，採用立柱排水方式，在山牆立柱內部排出雨水至用戶建造的排水溝中。設計最大排水量為121mm/h（5min歷時）。
8.移動苗床系統
(1)規格：
溫室內部布置移動苗床系統，用來進行作物育苗、栽培養殖等，方便工作人員操作。
(2)特點：
主體結構材質熱鍍鋅, 採用鋁合金邊框。
網格為100㎜×30㎜（長×寬）,防腐性能高，承重能力好，壽命長。
可左右移動較長距離，高度方向上可以進行微調。
具有防翻限位裝置，防止由於偏重引起的傾斜問題。
可在任意兩個苗床間產生約0.8米的作業通道。
9.灌溉系統
設計條件：
要求具有一定壓力和流量的水源進入溫室,水壓達到設計要求,水質達到市政自來水潔凈程度（以上由業主提供）。
配置說明：
噴頭採用以優質微噴頭，流量均勻，抗堵性好，壽命可達5年以上。主要用於室內灌溉，同時能增濕、除塵，有利於催芽育苗。
首部控制系統有：電磁閥、過濾器、壓力表測量工具等。
噴頭說明：
採用了優質產品,質量精良,堅固耐用；
配有專用的防滴裝置,在壓力小於0.15Mpa時自動關閉；
單組噴頭噴灑范圍為7.5-8.5平方米,均勻度高；
獨特的懸垂結構消除了噴頭擺動造成的不利影響。
10．電動控制、配電系統
系統對象適於大型生產或觀賞性連棟溫室。
系統功能
1）內、外遮陽系統的控制
2）降溫（濕簾—風機）系統的控制
3）自然通風系統的控制
（1）技術參數
1）電源參數：220V∕380V ,50Hz
2）電壓波動范圍：±5％
對於電壓波動較大的地區，要求用戶在每個強電櫃入口前配置穩壓器，以保證溫室內配置電器的安全運行。
（2）技術說明
1）溫室內導線採用防潮型RVV塑料套線（暗管布線），信號線為RVVP屏蔽導線。
2）溫室內的所有電源線、控制線、感測器信號線等導線及電氣安裝敷料。
3）為使溫室內美觀，布線採用穿管暗敷方式。
11、微電腦控制系統
「溫室控制系統」由「氣象站」+「環境感測器」+「溫室控制器」、+「大屏幕LED屏」「+「懸掛式數字顯示屏」+「PC機」組成。
來源:湖南國喜 如果真有需要 可聯系