電氣自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)--- 基于plc的溫室大棚控制

1、<p>　　基于PLC的溫室大棚</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　討論了在溫室控制中引入PLC技術(shù)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)的方法，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的特點(diǎn)、組成、硬件設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及通信問(wèn)題。分布式的控制結(jié)構(gòu)，使各子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，管理與控制功能分開(kāi)，易于實(shí)現(xiàn)群控化管理，提高了系統(tǒng)的可靠性，且易于擴(kuò)展。系統(tǒng)成本低廉，性能穩(wěn)定，通用

2、良好，符合中國(guó)國(guó)情，具有廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC；傳感器；控制器；程序設(shè)計(jì)；溫室大棚 </p><p>　　The Green House Design for PLC</p><p><b>　　Abstract </b></p><p>　　Automation is the inevit

3、able trend of development for the future, not only the work and life. The programmable controller is referred to as PLC, PLC reliability, environmental adaptability, versatile, easy to use, simple maintenance, PLC applic

4、ation is rapidly expanding. The early PLC, where the relay can be used. PLC today can almost be said to those who need to control the system will need to PLC. The design is to write the PLC program by setting greenhouse

5、control, reduce labor, increase prod</p><p>　　Key words: PLC; sensors; controllers; program design </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p>

6、<p>　　1.1 課題背景.........................................................4</p><p>　　1.2 課題研究的意義...................................................4</p><p>　　1.3 溫室環(huán)境的主要特點(diǎn)...................

7、............................4</p><p>　　1.4 課題的主要研究工作...............................................5</p><p>　　1.5 PLC的現(xiàn)狀........................................................5</p><p

8、>　　第二章 基于PLC設(shè)計(jì)的整體方案</p><p>　　2.1硬件整體設(shè)計(jì)方案..................................................6</p><p>　　2.2軟件整體設(shè)計(jì)方案..................................................6</p><p><b&g

9、t;　　第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)...................................................6</p><p>　　3.2 設(shè)計(jì)的控制原則...................................................7</p><p>　　3.3

10、 設(shè)計(jì)的控制方案...................................................7</p><p>　　3.4 控制系統(tǒng)硬件組成.................................................7</p><p>　　3.4、1 PLC的選擇........................................

11、.............8</p><p>　　3.4、2 PLC機(jī)型和容量的選擇步驟與原則.................................8</p><p>　　3.5 傳感器的選擇.....................................................11</p><p>　　3.6 信息采集系統(tǒng)......

12、...............................................12</p><p>　　3.7 執(zhí)行機(jī)構(gòu).........................................................14</p><p><b>　　第四章 軟件部分</b></p><p><b>　

13、　4.1 梯形圖</b></p><p><b>　　4.2 指令表</b></p><p><b>　　結(jié)論 </b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p><b>　　謝詞</b></p><p

14、><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　智能溫室系統(tǒng)是近年來(lái)逐步發(fā)展起來(lái)的一種資源節(jié)約型高效設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)，它是在普通日光溫室的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)自控技術(shù)、智能傳感器技術(shù)等高科技手段發(fā)展起來(lái)的。自上世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國(guó)家科技溫室生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)溫

15、室內(nèi)溫度、濕度、CO2濃度等環(huán)境因子的控制技術(shù)的研究，研發(fā)了我國(guó)自己的智能溫室控制系統(tǒng)。 </p><p><b>　　1.1研究背景</b></p><p>　　“工廠化農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范——現(xiàn)代大型溫室標(biāo)準(zhǔn)化栽培技術(shù)體系研究與產(chǎn)業(yè)化示范”被列為國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)內(nèi)容并成功結(jié)題。為了推廣溫室技術(shù)，國(guó)家農(nóng)委強(qiáng)調(diào)在每一個(gè)地區(qū)都要建立溫室示范工程。因此，智能溫室控制技術(shù)

16、有巨大的市場(chǎng)空間。</p><p>　　山東省處于中國(guó)的中部，占據(jù)重要的位置，是全國(guó)的蔬菜種植地，研究溫室的智能控制是很有意義的。 </p><p><b>　　1.2研究意義</b></p><p>　　近年來(lái)，農(nóng)業(yè)作為國(guó)家優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)正受到各級(jí)政府的高度重視，增加農(nóng)民的收入是我們國(guó)家當(dāng)前的基本國(guó)策，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是我們追求的目標(biāo)，基于計(jì)算機(jī)和自

17、動(dòng)化技術(shù)的智能溫室是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一個(gè)標(biāo)志。</p><p>　　智能溫室控制系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)管理。通過(guò)控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)溫度、濕度，與普通簡(jiǎn)單溫度濕度測(cè)量相比，更準(zhǔn)確可靠。人們能夠通過(guò)這些監(jiān)測(cè)手段實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地了解情況，完成相關(guān)設(shè)備的調(diào)節(jié)，避免了監(jiān)測(cè)誤差和監(jiān)測(cè)滯后帶來(lái)的損失。</p><p>　　智能溫室將自動(dòng)化技術(shù)引進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，為農(nóng)業(yè)科研活動(dòng)提供了有利的科學(xué)手段。通過(guò)參數(shù)設(shè)置及

18、自動(dòng)數(shù)據(jù)記錄，為農(nóng)藝工作者完成相關(guān)農(nóng)藝科研，了解不同生產(chǎn)條件對(duì)作物的生長(zhǎng)、品質(zhì)影響及生產(chǎn)方法的改進(jìn)都提供了簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的手段。</p><p>　　1.3溫室系統(tǒng)主要特點(diǎn)</p><p>　　非線性系統(tǒng)。溫室內(nèi)部的氣候處于熱平衡混沌狀態(tài)。大量隨機(jī)的、不確定的因素使得對(duì)其精確建模比較困難。</p><p>　　分布參數(shù)系統(tǒng)。由于溫室面積比較大，造成溫室內(nèi)部各個(gè)物理量的分

19、布是不均勻的。比如溫度，溫室內(nèi)部各點(diǎn)溫度都不一樣，四周一般都比較低，頂部和底部的溫度也有一定的差別，其值的大小依賴(lài)于空間位置和氣流方向等因素，在溫室中氣候分布是緩慢變化的。</p><p>　　時(shí)變系統(tǒng)。作物在生長(zhǎng)周期的不同階段，其光合作用能力、吸熱散熱能力等均有差別。因而，溫室系統(tǒng)是一個(gè)參數(shù)隨著時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。</p><p>　　時(shí)延系統(tǒng)。對(duì)與外界所施加的作用，溫室系統(tǒng)并不立即響應(yīng)

20、，而是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延遲才響應(yīng)。比如，在溫室加熱系統(tǒng)中，對(duì)系統(tǒng)加熱，熱量傳到溫室的各個(gè)部分需要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間的延遲，溫度才會(huì)有所提高。</p><p>　　多變量耦合系統(tǒng)。溫室系統(tǒng)是一個(gè)多輸入多輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)各變量之間并不是相互獨(dú)立，各個(gè)子系統(tǒng)的控制回路彼此耦合在一起，對(duì)控制任一目標(biāo)的控制都會(huì)影響其他目標(biāo)的變化。</p><p>　　1.4、1研究?jī)?nèi)容和方法</p><

21、;p>　?。?）根據(jù)影響植物生長(zhǎng)的因素，選擇作物環(huán)境條件的實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)和智能溫室控制系統(tǒng)兩部分。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)包括：溫度、濕度、CO2濃度等傳感器與變送器。智能控制系統(tǒng)包括：通風(fēng)機(jī)控制、噴灌控制、鍋爐加熱鼓風(fēng)機(jī)的控制、CO2釋放器電磁閥的控制等。</p><p>　　（2）根據(jù)檢測(cè)和控制的對(duì)象，采用PID控制算法建立溫室溫度參數(shù)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，使用MATLAB進(jìn)行仿真測(cè)試。</p><

22、p>　　（3）研制基于PLC的溫室智能控制系統(tǒng)</p><p>　?。?）開(kāi)發(fā)智能溫室組態(tài)監(jiān)控界面。</p><p>　　1.4、2要解決的關(guān)鍵問(wèn)題</p><p>　　（1）采用PID控制算法建立溫室溫度參數(shù)的數(shù)學(xué)模型</p><p>　?。?）室內(nèi)溫度、濕度、CO2濃度等環(huán)境條件的自動(dòng)檢測(cè)和控制技術(shù)。</p><

23、p>　?。?）開(kāi)發(fā)功能完善、成本低、可靠性高和擴(kuò)展性好的溫室自動(dòng)系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)，為溫室生產(chǎn)普及創(chuàng)造條件</p><p>　　1.5 PLC的現(xiàn)狀</p><p>　　目前 PLC 數(shù)值模擬研究不僅在工作而且在生活中也有廣泛應(yīng)用，本節(jié)將從工作中運(yùn)料中介紹。</p><p>　　PLC以后會(huì)覆蓋各個(gè)領(lǐng)域，會(huì)讓更多危險(xiǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)無(wú)人操作?？删幊炭刂破?PLC對(duì)

24、用戶(hù)來(lái)說(shuō)，是一種無(wú)觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝。目前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的推廣應(yīng)用?？删幊炭刂破魇敲嫦蛴脩?hù)的專(zhuān)用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有許多明顯的特點(diǎn)。</p><p>　?。?）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) （2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)</p><p>　?。?）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 （4） 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便

25、，容易改造 （5） 體積小，重量輕，能耗低</p><p>　　第二章 基于PLC設(shè)計(jì)的整體法案</p><p>　　2.1硬件系統(tǒng)的組成</p><p>　　采用上位機(jī)計(jì)算機(jī)和下位機(jī)西門(mén)子PLC組成分布式智能溫室控制系統(tǒng)的硬件部分，即兩級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)。上位機(jī)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)溫室進(jìn)進(jìn)行監(jiān)控和參數(shù)的設(shè)定。下級(jí)以PLC為核心的控制單元

26、，負(fù)責(zé)溫度參數(shù)的信息采集、系統(tǒng)邏輯運(yùn)算并對(duì)調(diào)控設(shè)備進(jìn)行控制。</p><p>　　2.2軟件系統(tǒng)的編制</p><p>　　系統(tǒng)的軟件包括上位機(jī)監(jiān)控軟件和下位機(jī)系統(tǒng)軟件。上位機(jī)監(jiān)控軟件的編制采用MCGS組態(tài)軟件。下位機(jī)系統(tǒng)則采用西門(mén)子的Step7編程軟件來(lái)開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)軟件不僅可以完成上位機(jī)和下位機(jī)的通信和可以滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢(xún)和監(jiān)測(cè)。盡可能滿(mǎn)足操作簡(jiǎn)單、界面友好、通用性和適應(yīng)性

27、強(qiáng)的軟件開(kāi)發(fā)原則。</p><p><b>　　第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1總體目標(biāo)</b></p><p>　　溫室控制系統(tǒng)就是依據(jù)室內(nèi)外裝設(shè)的溫度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳傳感器等采集和觀測(cè)的溫室內(nèi)的溫室內(nèi)外的溫度、濕度、二氧化碳的濃度等環(huán)境參數(shù)信息，通過(guò)控制設(shè)備對(duì)溫室保溫被、通風(fēng)窗、

28、噴滴灌等驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，對(duì)溫室環(huán)境氣候和灌溉施肥進(jìn)行調(diào)節(jié)控制以達(dá)到栽培作物生長(zhǎng)發(fā)育的需要，為作物生長(zhǎng)發(fā)育提供最適宜的生態(tài)環(huán)境，以大幅度提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)?？傮w結(jié)構(gòu)示意圖如下:</p><p><b>　　3.2控制原則</b></p><p>　　（1）以時(shí)間為基準(zhǔn)的變溫管理：根據(jù)一天中時(shí)間的變化實(shí)行變溫管理，根據(jù)作物的生長(zhǎng)需要將一天分成四個(gè)時(shí)間段，四個(gè)時(shí)間段

29、中根據(jù)不同的控溫要求對(duì)溫室進(jìn)行控制。一天中四個(gè)時(shí)間段的分段方法用戶(hù)可以靈活的更改，而且四個(gè)時(shí)間段中的溫度設(shè)定值用戶(hù)也可以設(shè)定修改。</p><p>　?。?）以種植的作物為基準(zhǔn)：可能每個(gè)階段用戶(hù)種植的作物不同，所需的環(huán)境參數(shù)也不同，每個(gè)階段的各個(gè)參數(shù)都可以依據(jù)作物所需的生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行靈活的設(shè)定。</p><p><b>　　3.3控制方案</b></p>

30、<p>　　本系統(tǒng)采用自動(dòng)與手動(dòng)互相切換控制兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的控制，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。在運(yùn)行的時(shí)候可以通過(guò)按鈕對(duì)這兩種控制方式進(jìn)行切換。</p><p>　　（1）手動(dòng)控制模式 手動(dòng)控制簡(jiǎn)單可靠，由繼電器、接觸器、按鈕、限位開(kāi)關(guān)等電氣元件組成。</p><p>　?。?）自動(dòng)控制模式 通過(guò)傳感器對(duì)環(huán)境因子進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)其設(shè)定上限和下限值，當(dāng)檢測(cè)到某一值超過(guò)設(shè)定

31、值，便發(fā)出信號(hào)自動(dòng)對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行開(kāi)啟和關(guān)閉，從而使溫室環(huán)境因子控制在設(shè)定的范圍內(nèi)?？梢源蟠蠊?jié)約勞動(dòng)力，降低勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。</p><p>　　3.4 控制系統(tǒng)的硬件組成</p><p>　　用安裝有組態(tài)軟件的計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，進(jìn)行環(huán)境各因子的長(zhǎng)期監(jiān)控，PLC作為下位機(jī)，當(dāng)各個(gè)參數(shù)變化時(shí)對(duì)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的控制。</p><p>　　3.4、1 PLC的選擇&

32、lt;/p><p>　　(1) PLC在工業(yè)控制中應(yīng)用多年，屬于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，其在生產(chǎn)、調(diào)試、應(yīng)用、服務(wù)等方面都有一套完備的標(biāo)準(zhǔn)，所以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高。采用PLC成本雖然比單片機(jī)高，但是考慮到穩(wěn)定性、可維護(hù)性等綜合因素，采用PLC比單片機(jī)具有較高的性?xún)r(jià)比。</p><p>　　(2) PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜

33、合考慮</p><p>　　3.4、2 PLC機(jī)型和容量的選擇步驟與原則</p><p>　　1.PLC機(jī)型的選擇PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿(mǎn)足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)：  （一）合理的結(jié)構(gòu)型式    PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。   整體

34、式PLC的每一個(gè)I／O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小，一般用于系統(tǒng)|來(lái)源|考試|大|一級(jí)建造師|工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便，在I／O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I／O模塊的種類(lèi)等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 </p><p>　　（二）安裝方式的選擇</p><p>　　PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I／

35、O式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。     集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I／O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程I／O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程I／O可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I／O電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。</p><p>　?。ㄈ┫鄳?yīng)

36、的功能步驟</p><p>　　一般小型（低檔）PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿(mǎn)足。     對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A／D和D／A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC.     對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能

37、，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC.但是中、高檔PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。</p><p><b>　?。ㄋ模╉憫?yīng)速度要求</b></p><p>　　PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿(mǎn)足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考

38、慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速I(mǎi)／O處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。 </p><p>　?。ㄎ澹┫到y(tǒng)可靠性的要求     對(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿(mǎn)足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。</p><p>　　2.PLC容量的選擇</p><p>　　P

39、LC的容量包括I／O點(diǎn)數(shù)和用戶(hù)存儲(chǔ)容量?jī)蓚€(gè)方面。</p><p>　?。ㄒ唬㊣／O點(diǎn)數(shù)的選擇</p><p>　　PLC平均的I／O點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I／O點(diǎn)的數(shù)量，在滿(mǎn)足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的I／O點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。</p><p>　　通常I／O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上10%~15%的裕量來(lái)確定

40、。</p><p>　?。ǘ┐鎯?chǔ)容量的選擇</p><p>　　用戶(hù)程序所需的存儲(chǔ)容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫(xiě)水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時(shí)，其程序量可能相差25%之多，所以對(duì)于初學(xué)者應(yīng)該在存儲(chǔ)容量估算時(shí)多留裕量。</p><p>　　PLC的I／O點(diǎn)數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功

41、能要求，因此可在I／O點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲(chǔ)容量后，再加20%~30%的裕量。</p><p>　　存儲(chǔ)容量（字節(jié)）＝開(kāi)關(guān)量I／O點(diǎn)數(shù)×8＋模擬量I／O通道數(shù)×32</p><p>　　另外，在存儲(chǔ)容量選擇的同時(shí)，注意對(duì)存儲(chǔ)器的類(lèi)型的選擇。</p><p><b>　　I/O點(diǎn)數(shù)的估計(jì)</b></p>

42、<p>　　3.5 傳感器的選擇</p><p>　?。?）根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類(lèi)型：要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大??；被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非

43、接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。</p><p>　　（2）根據(jù)靈敏度的選擇傳感器： 通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪

44、比，盡量減少?gòu)耐饨缫氲母蓴_信號(hào)。傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇靈敏度小的傳感器；如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。</p><p>　?。?）根據(jù)頻率響應(yīng)特性選擇傳感器： 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率傳感器范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器總有—定響應(yīng)延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信

45、號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。</p><p>　?。?）根據(jù)線性關(guān)系范圍選擇傳感器：傳感器的線形關(guān)系是指輸出與輸入的比例關(guān)系。以理論上講，在線性關(guān)系范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類(lèi)確定以后首先要看其量程是否滿(mǎn)足要求。</p><p>　

46、?。?）根據(jù)穩(wěn)定性選擇傳感器：傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。 在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過(guò)使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。&

47、lt;/p><p>　?。?）根據(jù)精度選擇傳感器：精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿(mǎn)足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿(mǎn)足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比 較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)

48、量值，就需選用精度等級(jí)能滿(mǎn)足要求的傳感器。</p><p>　　綜上所述,本系統(tǒng)選擇的傳感器如下： 溫度：AD590 濕度：AL2O3 CO2：6004光照：3DU33 </p><p><b>　　3.6信息采集系統(tǒng)</b></p><p><b>　　3.6、1溫度采集</b></p><p

49、>　?。?）溫度傳感器AD590基本知識(shí)AD590產(chǎn)生的電流與絕對(duì)溫度成正比，它可接收的工作電壓為4V－30V，檢測(cè)的溫度范圍為－55℃－＋150℃，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1℃，其電流增加1uA。</p><p>　　AD590溫度與電流的關(guān)系如下表所示： </p><p>　?。?）溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　溫度檢測(cè)電路如圖，其中

50、運(yùn)算放大器A1接成電壓跟隨器形式，以增加信號(hào)的輸入阻抗。運(yùn)放A2的作用是把絕對(duì)溫標(biāo)轉(zhuǎn)化為攝氏溫標(biāo)，給A2的同相輸入端一個(gè)恒定的電壓，此電壓放大到2.732V。這樣，A1與A2輸出端之間的電壓即為轉(zhuǎn)化成的攝氏溫標(biāo)。 </p><p>　　3.6、2 濕度采集</p><p>　　國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上出現(xiàn)了不少?lài)?guó)內(nèi)外濕度傳感器產(chǎn)品，電容式元件較為多見(jiàn)。電容式濕度傳感器的動(dòng)態(tài)范圍大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，幾乎沒(méi)有零

51、漂，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)?；谝陨显?，本設(shè)計(jì)選AL2O3濕度傳感器,本傳感器屬于電容型的高分子材料制成的濕敏元件。他具有線性度好、滯后性小以及能在較寒冷的環(huán)境中使用等優(yōu)點(diǎn)，其主要的特性參數(shù)為：</p><p>　　工作環(huán)境溫度：-30—80度</p><p>　　相對(duì)濕度測(cè)量范圍：0—100％RH</p><p>　　測(cè)量精度：±4％RH</p>

52、;<p><b>　　濕度檢測(cè)電路</b></p><p>　　如圖，濕度檢測(cè)電路由濕度傳感器、振蕩電路、整流電路、輸出放大電路等組成。振蕩電路為RC橋式振蕩電路，傳感器特性的線性補(bǔ)償由R1,R2完成，D1,D2,D3用于輸入保護(hù)，A1,A2，為運(yùn)算放大器，A2電壓跟隨器。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生變化時(shí)，傳感器的電容也隨著變化，這種變化反應(yīng)到振蕩電路提供的正弦信號(hào)，通過(guò)電壓跟隨器輸出電壓

53、值。</p><p>　　3.6、3CO2濃度的采集</p><p>　　在二氧化碳濃度測(cè)量上采用響應(yīng)速度快、測(cè)量精度高、技術(shù)成熟的紅外二氧化碳?xì)怏w傳感器6004，并配合了一系列有效的補(bǔ)償措施。為了增加系統(tǒng)的通用性、靈活性，本系統(tǒng)硬、軟件都采用了模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同而選用不同的配置。該系統(tǒng)可廣泛地應(yīng)用于諸如溫室大棚、蔬菜儲(chǔ)藏以及其它農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域，并且由于系統(tǒng)的靈活性和模塊化，

54、可以方便地滿(mǎn)足其它場(chǎng)合的需要。</p><p>　　3.6.4光照傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)溫室內(nèi)作物對(duì)光照強(qiáng)度的要求，光照傳感器應(yīng)該反應(yīng)靈敏、精度高。本電路設(shè)計(jì)選用光照傳感器器件光敏三極管3DU33作為感光元器件。光照傳感器是利用光電子產(chǎn)生的電流來(lái)測(cè)量光照度的，通過(guò)放大電路的放大后輸出合適的電壓或電流信號(hào)。</p><p>　　3.7執(zhí)行機(jī)構(gòu) （1

55、）單相異步電動(dòng)機(jī) 它有主繞組A1-A2，副繞組B1-B2+電容C組成。分布特點(diǎn)：在空空間互差90º。設(shè)流過(guò)主繞組的電流為I，流過(guò)副繞組的電流為IB。一般情況下，工作繞組的匝數(shù)多，電感大，是感性負(fù)載，那么IA在相位上滯后電源電壓。</p><p>　　那么我們要實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，只要讓IB滯后于IA 90°(或者換句話說(shuō)，讓IA超前IB 90°)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)很簡(jiǎn)單，只要IB翻轉(zhuǎn)180&#

56、176;(或者IA翻轉(zhuǎn)180°)就能實(shí)現(xiàn)了。</p><p>　　起動(dòng)繞組中串有電容，適當(dāng)選取電容值，就可以使起動(dòng)繞組為容性負(fù)載，那么IB在相位是超前電源電壓。只要我們選擇合適的電容，就可以使IB超過(guò)IA 90°。</p><p>　　那么如何實(shí)現(xiàn)IB翻轉(zhuǎn)180°(或者IA翻轉(zhuǎn)180°)呢？我們從它的接線圖上可以看出，實(shí)際上主繞組同副繞組是接在同一個(gè)

57、電源上的，也就是說(shuō)他們的電壓是同相位的。那要是我們把主繞組的L接A1 N接A2換一下，改成L接A2 N接A1，副繞組不變，維持L接B1 N接B2。那么主繞組的電壓和副繞組的電壓就有180°的相位差，也就是說(shuō)主繞組的電流也翻轉(zhuǎn)了180°。這時(shí)我們就實(shí)現(xiàn)了IB滯后于IA90°(或者換句話說(shuō)，讓IA超前IB 90°)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。實(shí)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。 </p><p>　　用

58、接觸器控制的，單相電機(jī)正反轉(zhuǎn)</p><p>　　在KM1的下方紅線和粉線互換，或者藍(lán)線和黃線互換，電機(jī)就可以反轉(zhuǎn)了</p><p>　　KM1和KM2的二次線路就用三相電機(jī)的普通正反轉(zhuǎn)互鎖電路就行了</p><p>　　卷簾機(jī)電機(jī)的功率的選擇應(yīng)該和溫室的溫度緊密關(guān)聯(lián)，我們計(jì)算了一下，我們的保溫裝置的重量是1kg/m2,總重量應(yīng)該是1000N左右，所以我們選擇150

59、0KW的電機(jī)。</p><p><b>　　電磁閥的選擇</b></p><p>　　我們選擇上海正一自動(dòng)化儀表有限公司ZCGC燃?xì)饪焖偾袛嚯姶砰y</p><p><b>　　其特性如下：</b></p><p>　　工作介質(zhì)：天然氣，煤氣</p><p>　　環(huán)境溫度：－2

60、0～＋50度 </p><p><b>　　介質(zhì)溫度：≤60度</b></p><p>　　公稱(chēng)壓力：1.6MPa</p><p>　　公稱(chēng)通經(jīng)：25、32、40、50、65、80、100、125、150</p><p>　　200 、250、300、350、400、450、500、600mm</p>&l

61、t;p>　　工作壓差：0～0.004MPa</p><p>　　電源電壓：AC220V DC24V</p><p>　　功耗AC（VA）：90 150 DC（W）：70 120</p><p><b>　?。?）鼓風(fēng)機(jī)</b></p><p>　　鼓風(fēng)機(jī)的選擇較簡(jiǎn)單，選通用的單相電機(jī)控制的鼓風(fēng)機(jī)即可。&l