基于PLC的智能温室控制系统的设计文献综述.doc

附件1：文献综述 智能温室系统概述 专业班级：电气093 姓名：蒋嘉伦 学号：2009017113 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。本次设计控制系统硬件部分主要由 PLC、变频器和各类传感器构成，用来完成温室内部温度、湿度、二氧化碳浓度、光照 度等室内参数的检测与温室内双向天窗、侧窗、湿帘窗角度开闭驱动，内外遮阳网驱动，湿帘水泵，环流风机，节能降温排湿风扇，C02补气阀、补光灯等执行设备的控制。 本系统操作简单、工作稳定可靠、实用性强；并有良好的组态监控界面，能远程控制。 适应了当前现代化农业的需要，适用范围广，其经济效益很好。 关键词:智能温室；可编程控制器；PID控制；变频技术；组态监控 1 概述 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控制的智能化和自动化，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]，再者就是要求温室的管理操作人员本身有较高的文化素质和较丰富的工程技术经验，目前我国广大农民还不具备，这也限制了国外同类产品在国内的推广应用。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、操作使用简便的实用温室控制系。，针对这一要求及我国日光温室量大、面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的日光温室智能集成控制系统是非常必要的。 本文设计的系统可以模拟基本的生态环境因子－温度、湿度、光照、空气成份等，以适应不同生物生长繁育的需要，它由相关的智能控制单元组成，按照事先设定的程序，精确测量温室的气候和土壤参数，并自动启动或关闭不同的电动外围设备（遮阳幕、加热器、湿帘水泵及风机、通风系统等），程序所需的数据通过传感器实时采集[4]。 该系统的使用，可以为植物提供一个理想的生长环境，并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善温室气候、减少病虫害、增加作物产量等作用。 本控制系统具有的特点： （1）预测性 通过对气候参数的分析，可以预测控制设备的运行情况，提高设备的利用率，降低能耗。 （2）强大的扩展功能 通过选用不同的外围设备，可以控制温室环境及灌溉、施肥等。 （3）完善的资料处理功能 通过中央控制软件，可以不间断地记录各种传感器的信息以及各种控制设备的动作记录等。 （4）远程监控功能 即使工作人员不在现场，也可以通过远程监控系统对温室内的设备参数进行监视和控制。 2 智能温室控制的特点及结构 2.1 智能温室控制的特点 智能温室控制主要是根据外界环境的温度、湿度、CO2含量、光照以及风速、风向、雨量等气候因素，来控制温室内的温度、湿度、通风、光照，创造出适合作物生长的最佳环境，同时还需对影响作物生长的各种营养元素进行动态的配方管理[5,6]。在这种控制中，温度、湿度、C02含量、光照等被控量之间存在着强烈的相互关系，某个被控量的改变，会影响到其他被控量的变化。针对智能温室的特点，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。对植物生长不同阶段的需求制定出监测的标准，对温室环境监测，将测得的参数进行比较后进行调整。 2.2 控制系统框架组成 针对智能温室的特点，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，对植物生长不同阶段的需求制定出监测的标准，对温室环境监测，并将测得的参数进行比较后进行调整[3]。?  ?????????????????? 图1 智能温室控制系统构成图?本系统主要由温度传感器(LM35)、湿度传感器(SY—HS一220)、集成运算放大器(LM358)、A／D转换器(ADC0809)、光电耦合器(TLP521)和PLC(三菱FXlN-40MR)组成。温度、湿度传感器分别采集温室内温度、湿度信号，经ADC0809转换成8路并行数字信号，信号通过光电耦合器传人PLC，PLC再将采集的信号经转换后与温湿度设定值进行比较。转换后的温度信号若高于设定温度上限，则开窗降温；若低于设定温度下限，则关窗并驱动加热设备。转换后的湿度信号若高于设定湿度上限，则启动风扇；若低于设定湿度下限，则启动湿帘和风扇。其系统工作原理图如图1所示。3 基于PLC的控制系统的设计 3.1 控制系统概述 3.1.1 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、CO2传感器、外气象站