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目 录
第一章 绪论 ....................................................................................................................... 1 1.1 大棚温度控制系统发展背景及现状 .......................................................................... 1 1.2 大棚温度控制系统研究目的及意义 .......................................................................... 2 第二章 系统概述 ............................................................................................................... 3 2.1 系统设计任务 .............................................................................................................. 3 2.2 系统技术介绍 .............................................................................................................. 3 2.2.1 传感技术 ................................................................................................................... 3 2.2.2 PLC .......................................................................................................................... 4 2.2.3 上位机 ....................................................................................................................... 5 2.3 系统工作原理 .............................................................................................................. 5 2.4小结 ............................................................................................................................... 7 第三章 硬件部分设计 ....................................................................................................... 8 3.1 环境调控系统 .............................................................................................................. 8 3.2 传感器的选择 ............................................................................................................ 10 3.3 系统硬件接线图 ........................................................................................................ 12 3.3.1 系统主电路设计 ..................................................................................................... 12 3.3.2 系统其他部分电路设计 ......................................................................................... 14 3.3.3 PLC部分电路设计 .................................................................................................. 15 3.4小结 ............................................................................................................................. 16 第四章 软件设计 ............................................................................................................. 17 4.1 PLC的I/O分布图 ...................................................................................................... 17 4.2 系统程序 .................................................................................................................... 18 4.2.1 系统温度PID调节程序 ......................................................................................... 18 4.2.2 系统主程序 ............................................................................................................. 18 4.3 小结 ............................................................................................................................ 19
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第五章 结论 ..................................................................................................................... 20 参考文献 ........................................................................................................................... 21 谢辞 ................................................................................................................................... 22
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第一章 绪论
1.1 大棚温度控制系统发展背景及现状
如今塑料大棚、日光温室逐渐成为我国设施结构的主要结构类型。其能够充分
利用阳光、节约燃煤、减轻环境污染等特点。1997年我国的日光温室面积快速增加至16.7万公顷。农业联合部推广的新一代节能型的日光温室，可以节约大量的煤资源，每年没亩能节约燃煤约20吨[1] 。越来越先进的现代化温室大棚采用的覆盖材料也越来越先进，比如PC板。从1995年开始我国大型温室大棚面积迅速增加，截至目前已有约200公顷，一些发达国家也发现了现代化温室大棚土地利用率高、便于机械化操作等优点也大力发展面积也不断增加。
设施农业的发展为大棚实现大型现代化、温室的发展进程提供很好的机会，使其能够快速发展。但是到目前为止，有相当一部分的大棚、温室还要靠种植者的经验来完成，缺乏根本的科学性。这种管理方式缺乏量化的指标，精确度很差，仅仅能够被动的调节温度等，而不能主动的是大棚内的环境因子自动的改变，这就不能发挥大棚的高产特性。由此可知，大棚温度的自动控制对设施农业甚至我国农业现代化的进程都有很大的影响。
根据国内外大棚控制技术的发展形势，其发展阶段可以分为三个：
（1）手动控制：这是大棚环境控制发展的初级阶段，其技术相当落后。传感器也是长期从事农业生产的种植者，其也是该系统的执行者。他们作为该控制技术的核心，在对大棚内外各环境因子和作物情况的基础上结合自己丰富的经验，手动改变大棚内的环境。但其生产效率低，不适合农业现代化的进程，且要求种植者有较高的生产素质。
（2）自动控制：这是大棚控制技术发展的另一阶段，它需要种植者根据棚内作物的生长状况提前设置好作物所需的目标参数，然后控制系统把传感器的实际输出值与预先设置好的目标参数进行比较，从而去控制各环境因子的调节过程，进一步完成各种加热、降温等。该控制技术使生产自动化，利于大规模生产，大大提高的生产效率。改变预先设置的目标值可以使棚内的环境因子得到自动的调节，但该控制不能适应作物生长状况的突变，难以介入作物生长的内在规律。但是目前我国有
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相当一部分的自主开发的现代化温室以及引进的国外设备都运用该控制[2]。
（3）智能化控制：这是大棚控制发展到目前为止为最高阶段，该技术建立在自动控制和生产实践的基础上，是总结和运用各种农业领域知识、技术和实验数据建成的专家系统，通过建立最适宜作物生长的数学模型，开发出一种适合个各种作物生长的专家控制技术。该技术是在手动、自动、自动化控制发展之后发展起来的，也会越来越先进，越来越完备。
截至到目前，我国对于该系统的研究技术还是比较落后，以基本的PID控制为主。它仅仅能够满足常见的温度系统，在一些复杂、时变情况下难以使用，基本都由有经验的工人现场来调试。
目前，我国的设施农业土地利用率低、盲目引进温室、管理技术水平低、劳动生产率低、能源浪费严重[3] 。但是随着科技发展和社会的全面进步，这些问题也会被逐渐解决，逐步向专业化发展，朝着自动化农业型发展，从而为社会大众提供更加丰富可口、安全、优质的绿色健康食品。 1.2 大棚温度控制系统研究目的及意义
虽然目前我国绝大部分的大棚都安装了加热、降温和通风设备，但是大多是通
过人工使其动作，一旦大棚面积很大种植者的劳动强度就会很大，更不用说实现对温度的精确控制了。 该系统结合目前国内外的发展现状，充分发挥PLC的控制优点在结合种植者种植经验的基础上实现对温度的精确自动调节，该温度自控控制系统实现了大棚作物生产的自动化，为推动规模化生产和劳动生产率的提高都起到了很好的促进作用。改变设定目标值就能自动地进行大棚内环境因子的调节。对于推进我国农业现代化起到很大作用。
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