Ⅰ 基于PLC的智能温室控制系统的毕业论文
基于PLC的智能温室控制系统的设计
摘要：温室环境系统是一个非线性、时变、滞后复杂大系统，难以建立系统的数学模型，采用常规的控制方法难以获得满意的静、动
态性能。根据温室环境控制的特点，设计了一个基于PLC的智能温室控制系统。
关键谝：PLC；智能控制：温室控制
智能温室系统是近年逐步发展起来的一种资源节约型高
效设施农业技术。本文在吸收发达国家高科技温室生产技术
的基础上，对温室温度、湿度、CO，浓度和光照等环境因子控
制技术进行研究，设计了一种基于PLC的智能温室控制系统。
1智能温室控制算法的研究
1．1温室环境的主要特点
温室环境系统是一个复杂的大系统，建立精确的控制模
型很难实现。由于作物对环境各气候因子的要求并不是特别
的精确，而是一个模糊区间，比如作物对温度的要求，只要温
度在某一时间段在某一区间内，该作物就能很好地生长，因
此，也没有必要将各种参数进行精确控制。温室气候环境作
为计算机控制系统的控制对象，有以下特点：非线性系统、分
布参数系统、时变系统、时延系统、多变量藕合系统。
1．2智能温室控制对象微分方程
智能温室温度微分方程为：
式中，为智能温室的放大系数；为智能温室的时间常数；
为智能温室内外干扰热量换算成送风温度的变化量；为智
能恒温室室内温度。
2系统总体结构与硬件设计
2．1系统总体结构
2．1．1控制系统设计目标
温室控制系统是依据室内外装设的温度传感器、湿度传
感器、光照传感器、CO，传感器、室外气象站等采集或观测的
温室内的室内外的温度、湿度、光照强度、CO，浓度等环境参
数信息，通过控制设备对温室保温被、通风窗、遮阳网、喷滴灌
等驱动／执行机构的控制，对温室环境气候和灌溉施肥进行
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。
2．1．2控制模式
以时间为基准的变温管理。根据一天中时间的变化实行
变温管理，根据作物的生长需要将l天分成4个时间段，4个时
间段中根据不同的控温要求对温室进行控制。1天中4个时间
段的分段方法用户可以灵活的更改，而且4个时间段中的温度
设定值用户也可以设定修改。
不同季节的控制模式不同，只是自动控制系统启动的调
节机构不相同，但不同季节的控制目的是相同的，即将环境参
数调控到设定的参数附近。随着季节的变化，以及随作物生
长阶段的变化，各时间段所需要的温度也是变化的，这时可通
过修改设定温度值来调整温室的温度控制目标。
2．1-3控制方案
本系统采用自动与手动互相切换控制两种方式来实现对
温室的自动控制，提高设备运行的可靠性。在运行时可通过
按钮对这两种控制方式进行切换。手动控制简单可靠，由继
电器、接触器、按钮、限位开关等电气元器件组成。自动控制
模式采用计算机自动控制。通过传感器对环境因子进行监测，
并对其设定上限和下限值，当检测到某一值超过设定值，便发
出信号自动对驱动设备进行开启和关闭，从而使温室环境因
子控制在设定的范围内。其运行成本较低，可大大节约劳动
力，降低劳动者的劳动强度。
2．2系统的硬件组成
为了实现智能温室的环境监控，本设计建立了温室环境
控制参数的长时间在线计算机自动控制系统。实现了温室内
温度、湿度、CO，浓度、光照强度等参数的长期监测。并可根据
智能温室温湿度的需求，对天窗、侧窗、降温湿风扇、风机、湿
帘、内外遮阳网等设备自动控制。采用计算机作为上位机安装
有组态t6．02监控软件，能将数据汇总、显示、记录、自动形成
数据库，并实现了温室调控设备的自动设置与远程监控。为了
确保系统的可靠性，温室设备的控制采用手动／自动切换方
式，即在某些特殊情况下系统可以切换成手动，使用灵活方
便。
3系统的软件设计
3．1温室控制系统PLC软件的设计
根据基本要求和技术要求列出以下几点：(1)防止接点误
动作：可利用自锁电路加以解决；(2)系统自诊断功能：PIG本
身具有此项功能；(3)风机控制：温室设有一组风机，能同时启
动与停止，当温室内的温度超出预定值时，受PLC的控制先是
4个侧窗自动打开，延时5s后风机启动，再延时5s后湿帘水泵
启动，从而使温室的温度降低；(4)侧窗控制：温室中设有4个
侧窗，侧窗受电机控制，通过电机限位的设定来控制侧窗行
程。解决方法类似上一点，但考虑到程序的精炼性，可配合
PGI的中断功能命令加以解决；(5)系统自动／手动控制：可利
用一个开关量作为PLC的输入信号，实现控制程序的转换；
(6)湿帘泵控制；(7)遮阳网控制；(8)CO，补气(控制；(9)补光灯控制；(1O)可扩展性：在PLC中预留一定的存
储空间和端口即可解决。
3．2控制系统软件设计
系统中对风扇、天窗、侧窗、环流风机、遮阳幕和湿帘泵的
控制是通过PLC发出开关指令，通过交流接触器控制相关机
构的启停。由于PLC检测系统具有较高的灵敏度，能够把温
室内的扰动快速反应出来，同时由于温室较大的传递滞后，执
行机构动作频繁，从而影响使用寿命。为此，在程序中加有时
间可调的延时模块，使用时可根据具体情况调整延时，使控制
效果达到最佳。
3．3系统的组态监控软件的设计
组态软件是可从可编程控制器以及各种数据采集卡等设
备中实时采集数据，然后发出控制命令并监控系统运行是否正
常的一种软件包。其主要功能如下：
(1)远程监视功能。它可以通过通讯线远程监视多座温
室的当前状态，包摇‘户外温度、光照强度、风速、风向、雨雪信
号、室内温度、室内湿度、控制器温度、三组独立通风窗的位置
和开关状态、内外遮阳幕的位置和开关状态以及一级二级风
扇、湿帘、微雾、加热器、环流风扇、补光灯、C0，补气阀、水暖
三通阀的状态和多种形式的报警监视，还能监视各灌溉阀的
照强度、风速、室内温度、室内湿度、CO，浓度、水暖温度等全
月的、全周的、全日的和本时段的最大值、最小值和平均值。
(3)温室设备运行记录功能。它能在线记录各温室设备
状态变化时的时间、当前状态和位置、当前目标温度、室内温
度、目标湿度和室内湿度，并能打印输出。
(4)远程设定功能。可以通过通讯线远程修改可编程控
制器的全部设定参数。
(5)生成曲线图功能。它能以平面图或立体图的方式同
时绘制任意时刻的户外温度、光照强度、风速、目标温度、室内
温度、目标湿度、室内湿度、CO，浓度、水暖温度等全年的、全
月的、全周的、全日的变化曲线并打印输出。
4结语
本文通过分析温室执行机构的相应动作对环境因子的影
响，将可编程控制技术、变频技术、组态监控技术和传感器技
术应用于温室控制系统的设计，开发了基于PLC的智能温室
控制系统。圜
状态
(2)数据统计功能。它可以统计任意时刻的户外温度、光[2]
。
它可以统计任意时刻的户外温度、光
14O
[参考文献】
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)：1～3
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)
Ⅱ 急建温室大棚 有知道的可以给我发设计图以及施工方案
智能温室大棚工程项目设计方案
1.设计理念
本项目属于蔬菜种植智能温室项目，主要用于中、高端蔬菜种植，项目建设内容包括温室基础、温室主体结构、覆盖材料、自然通风系统、内、外遮阳系统、风机湿帘降温系统、苗床系统、灌溉施肥系统、内保温系统、配电和自动微电脑控制系统。单栋温室建设占地面积约1024平方米。我们对这个项目的设计理念是“坚持科学、实用的原则；坚持提高土地资源的利用率、节能、节水、高效的原则；坚持温室结构用材以及设备选购先进、可靠、适用的原则；坚持世界领先的原则”。所以，根据建设要求，我们在各系统的关键部位上均选用进口或国内最优的产品。
2．温室总体
本项目主要设计技术参数
(1)风荷载：0 5kN/m2（20年一遇）
(2)雪荷载：0.45kN/m2（20年一遇）
(3)最大排雨水能力：120mm/h（5分钟历时）
(4)温室恒载：阳光板温室20Kg/m2
(5)温室基础工程要求：需根据现场地质状况，参照国家标准《建筑地基基础设计范围》(GBJ50007-2002)设计
(6)电参数：220V/380V，50HZ，PH2/PH3
温室建筑面积为1024㎡，采用东西排跨4跨、南北排开间8跨，开间形式的文洛式温室。东西宽32m,南北长32m。 温室檐高 4米，顶高5.4米。温室配有内、外遮阳系统、自然通风系统、湿帘风机强制降温系统、苗床系统、灌溉施肥系统、内保温系统、微电脑控制系统和配电系统等。
3．温室基础土建
温室建设场地在地下一米深的范围内应无较大石抉、地下管线、地下设施等障碍物，建设方按照温室建设的要求作好五通一平工作，即通水、通电、通道路、通电话、通排水、平整和压实场地。在未获得场地地质描述或勘察报告前，投标单位暂时按照持力土层容许承载力标准值≥80kpa，地下稳定水位在±0.000下1m进行设计和作概算。独立点式基础埋置深度约为±0.000下0.5m，温室内部采用独立基础；温室四周设0.5米高砖墙裙，其中±0.000下约0.5米，±0.000上0.50m，基础和基础粱顶部预埋锚栓，用于连接上部结构柱，墙裙内外水泥砂浆抹面；温室外四周设80cm宽混凝土散水；温室散水外设施外排水沟。温室四周排水沟由业主建造。设汁参照国家标准《建筑地基基础设计规范》(GBJ50007-2002)。若建设方提供的地质描述与实际情况（如勘察报告）不相符，再进行基础设计，将对温室基础的设计计算和概算做相应调整。在合同签署后，将为用户提供温室结构安装土建条件图，并可根据业主要求进行技术交底。
4．覆盖材料
温室顶部及四周采用8mm两层中空PC阳光板覆盖。铝合金型材按照《GB/T 5237.1~5237.5-2000铝合金建筑型材》国家标准生产制造，主要受力构件为高强度铝合金。表面采用阳极氧化处理。温室顼部四周作加强处理。屋顶按抗暴风设计，VENLO型屋顶，倾斜度22°士l°，适用于APD型天沟。温室屋顶三角型屋面部位全部采用铝台金结构而不采用钢结构以增加透光率。在所有天构下都有“U形”或“几形”铝台金冷凝水回收槽，冷凝水通过水管排到温室外，以更好的降低湿度，有利于作物生长，防止病虫害。玻璃与铝合金型材之间的密封胶条采用专业抗老化的三元二丙黑色密封橡胶条，不容易老化，密封性强，保温性能好，而不是一些厂家采用的密封性差，造价低、使用寿命短的白色PVC扣条。湿帘处配置40目防虫网．防止虫害进入。温室设铝合金推拉门，大小、位置待于甲方商议。温室四周里面玻璃与铝合金型材之间的密封橡胶条外加盖铝合金扣条，以提高温室美观性。
5.外遮阳系统
为了夏季遮阳降温和调节植物生长需要光线，本项目配合外遮阳系统。在夏季，由于进入温室的太阳辐射热负荷太高，温室虽然经过通风，但温室内的高温、低湿环境对植物的生长还是不利的。当使用外遮阳系统时，由于阻隔了部分太阳辐射进入温室，在具有良好通风的温室中可将室内温度控制到只比室外气温高1度的水平。托、压幕线采用高强度黑色uv聚酯线，遮阳网采用外遮阳幕布，遮阳率75%，保质期3年，寿命5年。整个系统限位准确，运行平稳可靠，操作安全。
6．内遮阳系统
为了节能减排冬季保温，温室内配备内帘幕系统，内保温系统及四周外围保温被覆盖。这一系统在白天提供遮荫降温，在寒冷的晚上可减少热量损失，还可起到控制湿度的作用。帘幕系统由于经常运作，在使用过程中经常容易出现故障，必须选用质量最好的产品。因此，为了保证系统的可靠性，在本项目中采用最先进的带限位减速电机+齿轮-齿条驱动系统。该系统由以下部分组成：拉幕粱、减速电机、电机安装底座、链型连轴器、齿条、齿轮副、推拉杆、齿条-推杆接头、驱动轴、驱动轴焊接头、推杆支撑滚轮、幕布牵引型材、推杆-牵引型材连接卡、不锈钢卡、紧线器、LS线、幕布、密封带幕膜等。托、压幕线采用透明聚酯线，抗拉强度178kgf以上。幕布遮阳率约65%，保质期5年，寿命8年。
7．雨水排水系统
温室采用热浸镀锌钢制天沟。天沟与天沟连接使用天沟粘接剂。温室将按照双向坡度建造，为防止冬季冻裂水管，采用立柱排水方式，在山墙立柱内部排出雨水至用户建造的排水沟中。设计最大排水量为121mm/h（5min历时）。
8.移动苗床系统
(1)规格：
温室内部布置移动苗床系统，用来进行作物育苗、栽培养殖等，方便工作人员操作。
(2)特点：
主体结构材质热镀锌, 采用铝合金边框。
网格为100㎜×30㎜（长×宽）,防腐性能高，承重能力好，寿命长。
可左右移动较长距离，高度方向上可以进行微调。
具有防翻限位装置，防止由于偏重引起的倾斜问题。
可在任意两个苗床间产生约0.8米的作业通道。
9.灌溉系统
设计条件：
要求具有一定压力和流量的水源进入温室,水压达到设计要求,水质达到市政自来水洁净程度（以上由业主提供）。
配置说明：
喷头采用以优质微喷头，流量均匀，抗堵性好，寿命可达5年以上。主要用于室内灌溉，同时能增湿、除尘，有利于催芽育苗。
首部控制系统有：电磁阀、过滤器、压力表测量工具等。
喷头说明：
采用了优质产品,质量精良,坚固耐用；
配有专用的防滴装置,在压力小于0.15Mpa时自动关闭；
单组喷头喷洒范围为7.5-8.5平方米,均匀度高；
独特的悬垂结构消除了喷头摆动造成的不利影响。
10．电动控制、配电系统
系统对象适于大型生产或观赏性连栋温室。
系统功能
1）内、外遮阳系统的控制
2）降温（湿帘—风机）系统的控制
3）自然通风系统的控制
（1）技术参数
1）电源参数：220V∕380V ,50Hz
2）电压波动范围：±5％
对于电压波动较大的地区，要求用户在每个强电柜入口前配置稳压器，以保证温室内配置电器的安全运行。
（2）技术说明
1）温室内导线采用防潮型RVV塑料套线（暗管布线），信号线为RVVP屏蔽导线。
2）温室内的所有电源线、控制线、传感器信号线等导线及电气安装敷料。
3）为使温室内美观，布线采用穿管暗敷方式。
11、微电脑控制系统
“温室控制系统”由“气象站”+“环境传感器”+“温室控制器”、+“大屏幕LED屏”“+“悬挂式数字显示屏”+“PC机”组成。
来源:湖南国喜 如果真有需要 可联系