北方寒地温室大棚自动测控系统设计论文

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1、北方寒地温室大棚自动测控系统设计论文摘要：温室大棚是北方寒地地区农业生产的重要组成部分，温室大棚测控系统是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证。通过对监测数据的分析，结合作物生长规律，控制环境条件，使作物在不适宜生长的反季节中，可获得比室外生长更优的环境条件，从而使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。本文主要针对温室二氧化碳浓度，设计了以PLC为核心的温室大棚二氧化碳浓度监控系统.freel左右，日出后2-3小时后，如不通风换气，其浓度将继续下降，甚至降到作物的二氧化碳补偿点80-150ppm，这时

2、由于二氧化碳的浓度过低，叶片的光合作用基本停止，因此从日出后半小时到通风换气这段时间内，二氧化碳最为缺乏，已成为作物生长的重要障碍，在这段时间内，必须用人工增施二氧化碳来补充棚内该气体的不足，合理应用这一方法才能促使温室和大棚作物增产，这也是温室和大棚必须增施二氧化碳气体的基本原理。2总体方案设计本文在设计上采用西门子S7-200PLC为控制核心的温室大棚二氧化碳浓度测控系统。系统可以独立完成对温室大棚内二氧化碳浓度信息的采集、处理和显示，根据设定的需求控制二氧化碳浓度，在当浓度超限时发出声光报警，同时

3、发出执行动作。输入通道为二氧化碳浓度检测模块，检测模块使用二氧化碳传感器模块，得到的模拟信号通过模拟接口传入PLC变为数字信号。输出通道为二氧化碳浓度控制执行机构，二氧化碳浓度信号进入PLC，经过软件处理，PLC输出给执行机构来控制二氧化碳浓度。执行机构是由一个带有电磁阀的二氧化碳容器，当PLC发出执行信号，电磁阀就会打开放出二氧化碳气体，PLC发出关断信号，电磁阀就会关闭。报警系统采用声光报警模式，系统在二氧化碳浓度超出系统所设定的上限或者下限时，将会触发报警电路，提醒工作人员注意。系统本身除有自动控

4、制二氧化碳浓度功能外，也可手工利用电脑来发出指令，命令执行机构发出二氧化碳，实现了双向控制。系统还可以集成其他温室环境因子的模块，如温度、湿度和光照的控制等，都可以以该系统为基础进行整合，从而实现温室大棚的多环境因子共同监控。检测系统的框架图3硬件设计温室大棚内二氧化碳浓度自动监控系统的硬件电路由西门子S7-200系列的224型PLC加上EM231模拟量输入模块、二氧化碳浓度检测电路、光强检测电路、二氧化碳执行机构电路、报警电路、显示电路和电脑构成。二氧化碳浓度传感器采用TGS4160，这种二氧化碳传感

5、器除了具有体积小、寿命长、选择性和稳定性好的特点外，还具有耐高湿低温的特性。其检测模块使用费加罗（FIGARO）公司提供的AM-4二氧化碳传感器模块，得到的模拟信号通过模拟接口传入PLC变为数字信号。电脑的作用是使用MCGS组态软件来对系统进行监控，使得用户在电脑旁就可以对大棚的整个状况实行监控和控制。4软件设计智能温室监控系统软件包括上位机监控软件和下位机系统软件。上位机监控软件的搭建采用组态软件MCGS6.2,下位机系统软件则采用西门子公司的STEP7Micro/CGS6.2实现系统上位机软件的搭建

6、,根据控制系统的要求,该系统主要包括温室控制工程主界面、温室参数实时曲线、温室参数历史曲线、数据浏览等主要用户界面。温室控制工程界面给出控制系统的总体设备布置图,并实时显示一些重要参数,可以对现场参数根据控制要求进行调节,以满足作物生长的需要。温室参数实时曲线和温室参数历史曲线分别以曲线的形式显示温室环境参数和执行机构运行情况,操作人员可以在曲线上获取所要查询的参数信息。数据浏览是以数字的形式给出温室环境参数和执行机构的运行情况。在设计过程中首先在组态环境下建立工程,然后在用户窗口中制作工程画面,在设备

7、工具箱中选择所用硬件设备,.freel北京：机械工业出版社，2009.2陈广庆、孙爱芹、徐克宝.《基于PLC和组态软件的温室控制系统设计》J安徽农业科学，2010,38（34）：19827-19828.3王延才.《变频器原理及应用》M北京：机械工业出版社，2009.4北京昆仑通态自动化软件科技有限公司《MCGS参考手册》M北京:北京昆仑通态自动化软件科技有限公，2003.5王芹.《可编程控制器技术及应用》M（西门子S7-200系列）天津：天津大学出版社，2008.6金彦平.《可编程控制器及应用》M北京：

8、机械工业出版社，2010.