PLC在昆明地区连栋玻璃温室温湿度控制中的应用研究

论文摘要

结合昆明地区温室农业的发展情况,对本地区的温室环境控制技术,以及温室农业设施进行调研,与国内外温室环境控制技术的发展情况和研究成果进行对比分析,、发现昆明地区连栋玻璃温室的发展规模较小,现有的生产性温室控制技术落后于国内外发达地区的温室控制技术,而且针对该地区连栋玻璃温室的专门研究也比较少。针对上述特点,本文从连栋玻璃温室的温度和湿度两个环境因子入手,到温室管理现场收集了连栋玻璃温室的温湿度数据及其环境参数,并结合温室所处的地理环境,分析了连栋玻璃温室内外的环境特点。利用5种回归分析函数分析了温室在全封闭和自然通风调节两种模式下,温室内的空气温度和相对湿度之间的耦合关系,以此制定了适宜昆明地区气候特点的温湿度环境控制策略,即“干湿季节分离与优先原则相结合”的控制策略。考虑到连栋玻璃温室控制的特点,温湿度联合控制系统应用模糊控制与变温管理相结合的调节方法,前者在小温差范围内对温室温湿度进行微调控制,后者用于在大温差范围内进行粗调控制。根据控制策略和调节方法,采用了分布式的现场控制网络来构建控制系统,并提出了PLC温湿度联合控制系统的总体设计要求。按照总体设计要求,构建了合理的系统方案,并详细设计了硬件系统和软件系统。为了提高系统的可靠性,控制系统从硬件和软件两个方面分别完成了硬件配置的可行性分析和PLC故障处理程序的设计。为了提高系统管理的可视化程度,利用VB6.0设计了上位机的温湿度管理软件。最后,对PLC控制程序和模糊控制规则进行了软件仿真和实机模拟实验,仿真和实验结果证明了温湿度联合控制系统的可行性和合理性,达到了系统的总体设计要求,为进一步研究该地区连栋玻璃温室的多因子环境控制提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外温室控制技术现状
• 1.2.1 温室环境控制技术概述
• 1.2.2 国外温室控制技术的发展概况
• 1.2.3 我国温室控制技术的发展概况
• 1.3 选题的目的和意义
• 1.4 研究内容
• 第二章 连栋玻璃温室环境特点及其温湿度控制策略
• 2.1 昆明地区的气候特点
• 2.2 连栋玻璃温室的控制对象
• 2.2.1 室内温度环境分析
• 2.2.2 室内湿度环境分析
• 2.2.3 温度和湿度之间的耦合关系
• 2.3 温湿度控制策略制定
• 2.4 本章小结
• 第三章 PLC温湿度联合控制系统设计
• 3.1 总体方案设计
• 3.1.1 总体设计要求
• 3.1.2 总体方案构建
• 3.2 硬件系统设计
• 3.2.1 选用PLC的理由
• 3.2.2 确定PLC型号
• 3.2.3 传感器及执行机构
• 3.2.4 数据采集模块
• 3.2.5 系统通信
• 3.2.6 系统配置的可行性分析
• 3.3 软件系统设计
• 3.3.1 温湿度模糊控制器设计
• 3.3.2 下位机控制程序
• 3.3.3 上位机管理软件
• 3.4 本章小结
• 第四章 PLC温湿度联合控制系统模拟实验验证
• 4.1 软件仿真实验
• 4.1.1 软件仿真的实验目的
• 4.1.2 软件仿真实验方案
• 4.1.3 PLC仿真图例
• 4.1.4 模糊推理系统MATLAB仿真
• 4.1.5 软件仿真实验结论
• 4.2 实机模拟实验
• 4.2.1 实机模拟实验目的
• 4.2.2 实机模拟实验方案
• 4.2.3 实机模拟实验器材
• 4.2.4 实机模拟实验方法
• 4.2.5 实机模拟实验结论
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 主要创新点
• 5.3 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士期间发表学术论文
• 附录B PLC温湿度联合控制系统程序
• 附录C PLC模拟实验系统I/O图