史博智能日光大棚控制系统设计1.docx

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史博智能日光大棚控制系统设计1

山东华宇工学院

高职毕业生毕业设计（论文）

课题名称智能日光大棚控制系统设计

专业机电一体化技术

班级15级机电一班

学号20152080121

姓名史博

指导教师杨敏

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：

智能日光大棚控制系统设计

专业：

机电一体化姓名：

史博

毕业设计（论文）工作起止时间：

毕业设计（论文）的内容要求：

1、研究智能日光大棚背景，目的与意义。

2、深入了解智能日光大棚的发展状况和前景。

3、了解智能日光大棚的总体构造。

4、研究用PLC控制智能日光大棚的系统软件设计。

5、利用组态软件，仿真模拟智能日光大棚的运行和调试。

指导教师（签名）：

年月日

毕业设计开题报告

一、课题设计（论文）目的及意义

在人类的生活环境中，温湿度扮演着极其重要的角色。

无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度和湿度打着交道。

自18世纪工业革命以来，工业发展与是否能掌握温湿度有着密切的联系。

在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温湿度的因素。

温湿度不但对于工业如此重要，在农业生产中温度的监测与控制也有着十分重要的意义。

我国人多地少，人均占有耕地面积更少。

因此，要改变这种局面，只靠增加耕地面积是不可能实现的，因此我们要另辟蹊径，想办法来提高单位亩产量。

温室大棚技术就是其中一个好的方法。

温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件，创造一个人工气象环境，来消除温度对生物生长的约束。

而且，温室大棚能克服环境对生物生长的限制，能使不同的农作物在不适合生长的季节产出，使季节对农作物的生长不再产生过度影响，部分或完全摆脱了农作物对自然条件的依赖。

由于温室大棚能带来可观的经济效益，所以温室大棚技术越来越普及，并且已成为农民增收的主要手段。

随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，温室大棚的温湿度控制便成为一个十分重要的课题。

传统的温湿度控制是在温室大棚内部悬挂温度计和湿度计，通过读取温度值和湿度值了解实际温湿度，然后根据现有温湿度与额定温湿度进行比较，看温湿度是否过高或过低，然后进行相应的通风或者洒水。

这些操作都是在人工情况下进行的，耗费了大量的人力物力。

现在，随着国家经济的快速发展，农业产业规模的不断提高，农产品在大棚中培育的品种越来越多，对于数量较多的大棚，传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。

温室大棚的建设对温湿度检测与控制技术也提出了越来越高的要求。

今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为PLC的小电脑在为我们服务。

PLC在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测控领域的应用中独占鳌头。

时下，家用电器和办公设备的智能化、遥控化、模糊控制化已成为世界潮流，而这些高性能无一不是靠PLC来实现的,PLC在日常生活中也发挥越来越大的作用。

因此，PLC对温湿度的控制问题是一个工农业生产中经常会遇到的问题。

所以，本课题围绕基于PLC的温室大棚控制系统展开了应用研究工作。

二、课题设计（论文）提纲

1、收集相关资料并仔细研读和思考。

2、通过资料，做出概述和实验步骤，归纳总结。

3、智能日光大棚控制系统设计。

4、系统的调试。

三、课题设计（论文）思路、方法及进度安排

第1周:

利用图书馆书籍及网络浏览，查阅相关资料，理清论文思路。

第2周：

确定论文选题，收集论文相关资料，对论文进行详细了解分析，完成开题报告。

第3周：

查阅大量文献，运用多种研究方法，并认真思考基础上完成初稿。

第4周：

集合设计难点进行资料检索，并进一步完善设计。

第5周-第6周：

在老师指导下完成修改，确定论文终稿。

完成毕业设计并统一打印。

四、参考文献

[1] 郁汉琪.可编程控制器原理及应用.中国电力出版社，2004

[2] 努尔哈孜·朱玛力.可编程序控制器在电炉温度控制系统中应用的研究.新疆大学学报，2006,13

（2）:

267-268

[3] 黄柱深，黄超麟. 基于PLC的高精度温度控制系统. 机电工程技术, 2006，10

（2）：

123-125

[4] 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例. 人民邮电出版社，2004

[5] 赵燕.可编程控制器原理及应用. 中国林业出版社，2006

[6] 李方园.人机界面设计及应用. 化学工业出版社，2008

[7] 严盈富. 触摸屏与PLC入门. 人民邮电出版社，2006

[8] 张扬. S7-200PLC原理与应用系统设计. 机械工业出版社，2007

[9] 付家才. PLC实验与实践. 高等教育出版社，2006

[10] 刘继修. PLC应用系统设计. 福建科技出版社，2007

[11] 徐亚飞，刘官敏，高国章. 温箱温度PID与预测控制. 武汉理工大学学报交

通科学与工程版，2004，28（4）：

554-557

[12] 曾贵娥,邱丽,朱学峰. PID控制器参数整定方法的仿真与实验研究.石油化

工自动化, 2005，7（4）:

89-91

[13] 肖宝兴. 西门子S7-200PLC的使用经验和技巧. 机械工业出版社

基于智能日光大棚控制系统设计

姓名：

史博学号：

20152080121班级：

15级机电一班

指导教师：

杨敏

摘要：

温室是现代农业生产所必需的基本设备，用它有效地控制温度、光照、湿度、二氧化碳浓度等是改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的前提。

通过设计可以对植物生长过程中的土壤湿度、环境温度、光照度以及二氧化碳浓度进行了实时地、连续地检测、直观地显示并进行自动地控制。

克服了传统的人工测量方法不能进行连续测量的弊端，节省了工作量，并避免了人为的疏漏或错误造成的不必要的损失。

关键词：

PLC，西门子，大棚，智能控制，组态软件

前言

现代社会随着科技的发展尤其是农业科技的日新月异，使得人们能通过创造适合农作物生长的环境来改变其生长周期。

满足人们对作物优质，高产和低耗的需求。

而随着计算机技术在农业中的运用，以及现代控制技术的飞速发展。

现代农业逐渐的趋向于农业的自动化，专业化。

温室智能控制系统是微电子技术，计算机技术和自动控制技术的结晶。

他大概经历了四个阶段：

最开始的原始的手工阶段，对于温室环境的改变大多只能依靠种植者的经验以避免环境的过度变化导致的农作物的减质减产。

手工阶段过后出现了各种各样的机械设备，大片温室安装了这样的机械来作为控制器。

二十世纪七十年代计算机的出现使得各种机械设备退出了历史的舞台。

而温室的智能控制便是于二十世界九十年代中期问世。

温室温湿度、光照控制系统是温室管理者对于温室环境的一种微电子技术，计算机技术和自动控制系统相结合的一种创新发明。

它更精确和系统的控制着温室的环境。

使得温室更适合农作物的生长。

现在一般的温室都有实施温室温湿度、光照控制系统的硬件条件。

采用温室控制系统更能方便管理者的操作，提高工作效率节约各种资源，也提高了农作物的产量，使其质量和数量都能达到很高的标准，符合我国的现代化发展。

运用温室控制系统进行温室的管理，能更有效的提高温室管理者的工作成绩。

温室的管理，特别是大型温室的管理具有农作物数量大，品种多，需求的最佳环境变化大能缺点。

利用计算机的强大记忆和计算能力，对各种环境需求进行集中系统有效的控制。

大大降低了温室管理者的劳动强度。

第一章绪论

1.温室市场现状与技术发展形式

1.1 温室产业的现状 

1.1.1 发达国家温室产业的现状

温室产业及相关技术在国内外的发展速度很快。

如在荷兰的阿姆斯特丹RAI展览馆每年11月举办一次国际花卉展览会，2003年就有来自世界各国的477个厂商展示了各自的产品和实力。

荷兰、日本、以色列、美国、韩国、西班牙、意大利、法国、加拿大等国是设施农业十分发达的国家，温室以大型温室为主。

这些高水平大型温室的环境控制系统能够根据传感器采集室温、叶湿、地湿、室内湿度、土壤含水量、溶液浓度、二氧化碳浓度、风速、风向、以及植物作物生长状态等有关参数，结合作物生长所需最佳条件，有效调节有关设备装置，将室内温、湿、光、水、肥、气等诸因素综合协调调节到最佳状态。

欧美等国家在30年代就相继建立了人工气候室。

温室调控技术至今经历了几十年的发展过程。

初期是使用仪表对温室设施中的光照、温度等参数进行测量，再使用手动或电动执行机构（如幕帘、通风设备等）施行简单控制，随着传感元件、仪表及执行器技术的进步，逐步发展成为对温度、湿度、光照等几乎所有室内环境参数分别进行自动控制。

计算机技术的发展使环境参数的综合控制成为可能。

70年代中期，荷兰、日本、美国、意大利等国家已使用微型计算机控制植物生长环境。

从80年代开始，根据不同作物、不同生长阶段及外界环境变化对温室环境进行综合调节控制的技术得到了快速的发展。

目前，在温室控制技术方面，荷兰、美国、以色列、日本等国较为先进。

由于借鉴了工业、航空航天等领域的先进成果，技术水平不断提高，它能根据作物生长的最佳生长条件，调节温室气候使之一年四季满足植物生长需要，不受气候和土壤条件的影响，在有限的土地上周年地生产蔬菜和鲜花。

除了对温室进行监控外，计算机优化环境参数、节能、节水及设施装备的可靠性等很多方面都取得了很好的技术成果，并推出了许多新产品。

美国开发的冬天保温用的双层充气膜、高压雾化降温加湿系统以及夏季降温用的湿帘降温系统处于世界领先水平；韩国的换气、灌水、二氧化碳浓度控制等设施比较先进；荷兰的顶面涂层隔热、加热系统、人工补光等方面有较高的水平；以色列的灌溉系统比较先进，室内设施齐全。

日本、韩国开发了瓜类、茄果类蔬菜嫁接机器人。

日本开发了育苗移栽、耕耘、施肥移动机器人，可完成多项功能的多功能机器，能在温室内完6成各项作业的无人行走车，用于组织培养作用的机器人，柑橘、葡萄收获机器人等。

资源相对贫瘠的荷兰温室生产最值得研究。

 国土面积不大的荷兰已经成为世界农业发展的典范。

1999年一年四季全天候生产的大型温室有1.1万hm2，其中90%为玻璃温室。

国外现代温室单位面积的产量高经济效益高，荷兰温室番茄年产量达到60kg/m2，5000hm2用于种植花卉，花卉产业每天向世界鲜花市场上出口1700万支鲜花和170万盆盆花，鲜花出口占全世界鲜花市场的60%以上，年收入高达110亿美元，占全国农业总产值的35%，经济效益高，成为欧洲的“菜篮子”，“花篮子”。

荷兰大量投资与温室相关的基础研究。

建立“蔬菜工厂”、“花卉工厂”、“苗

木工厂”等用于研究和示范，成为温室业的坚实科研后盾。

重视作物生理、产量、品质与环境因子之间的定量关系等方面研究，因而设施内综合环境控制系统智能化水平高，设施种植技术实现了规范化和标准化。

1.1.2 国内温室产业的现状及存在的问题 

改革开放以来，我国的农业生产取得了可喜的成绩，但同时，我国农业发展中存在的问题也越来越凸现出来，如果这些问题得不到解决，将成为严重制约我国农业可持续发展的瓶颈。

首先是我国人口众多。

其次是资源短缺。

第三是我国农产品成本高，科技含量低，无法形成产业规模。

要解决这些问题，根本在于实现我国农业从传统农业向以优质、高效、高产为目的的现代化农业转化。

农业环境综合控制作为农作物优质、高效、高产的手段，是农业现代化的重要标志，随着社会经济的发展，以温室为代表的设施农业将成为现代农业的发展主要方向之一，成为21世纪最有活力的农业新产业。

20世纪50年代末，我国在华北地区曾建造过屋脊式大型玻璃温室，到60年代初，在东北地区建成1hm2的大型玻璃温室。

由于国内设施农业技术比国外落后，必然走一条引进、消化、吸收、创新的路子。

1979-1987年，从保加利亚、荷兰、罗马尼亚、美国、日本、意大利等六国，引进现代温室24座，共19.2hm2,分别建造在北京、黑龙江、广东