基于PLC的温室大棚自动化控制

国家职业资格全国统一鉴定

维修电工技师论文

（国家职业资格二级）

论文题目：基于PLC的温室大棚自动化控制

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准考证号：

所在省市：江苏常州

所在单位：江苏所常州技师学院

基于PLC的温室大棚自动控制系统

姓名：史新杰

单位：江苏常发农业装备股份有限公司

摘要：植物生长讲究适时、适地，也就是对生长环境温度、湿度、光照强度以及土壤条件的需求比较严格，只有给予了植物合适的生长环境，才会有理想的收获，尤其是对人工控制生长环境的大棚植物，大棚内的温湿度和土壤的温湿度监控对植物的生长至关重要。

温湿度监控检测的方法很多，本文主要讲述了三菱FX2N-32MR系列可编程控制器（PLC）为主要的控制元件的系统，实现对温室大棚温度和湿度进行实时监测和显示。PLC与其他的控制器相比具有较高的抗干扰的能力和高的可靠性，并且对环境的适应性好。

关键词：温室大棚；PLC；温湿控制

目录

第一章系统概述 (1)

1.1课题研究背景和意义 (1)

1.2温室大棚的结构 (1)

1.3温室大棚的控制要求 (2)

第二章系统硬件设计 (5)

2.1P L C的选用 (5)

2.2主回路的电路设计 (6)

2.3温湿度传感器的选用 (14)

2. 4 加热及加湿系统的设计 (20)

第三章系统程序设计 (22)

3.1温室大棚系统的I/O分配表 (22)

3.2P L C接线图 (23)

3.3程序设计注释 (24)

结束语 (28)

答谢词 (29)

参考文献 (30)

附录 (31)

附录A (31)

附录B (32)

第一章系统概述

1.1 课题研究的背景和意义

温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、化工、农业等各类工作中广泛需要对温度、湿度的检测与控制。

本设计是基于三菱FX2N-32MR系列PLC为主要控制元件进行设计的，可编程控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术的一种新型的、通用的自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便，易于编程及适应恶劣环境下应用等一系列优点，近年来的工业自动化、机电一体化、传统产业技术等方面应用越来越广，成为现代工业控制三大支柱之一。PLC 的最终目标是用于实践，提高生产力。如今，应用PLC已经成为世界潮流，PLC将在我国得到更全面的推广运用。

本文主要介绍了对温室大棚的温湿度进行检测和显示的设计方法。

1.2温室大棚的结构

1．本次课题中的实物结构图如下图1-1所示

图1-1温室大棚的实物图

2.温度传感器、湿度传感器、仪表

温度、湿度是植物生长最重要的条件，保证植物正常生长需的适宜温度、湿度，达到最高的产量。在植物生长的过程中，仪表对大棚内的温度、湿度进行监控、设定、调节。

3.电机

在整套系统中，用了五台电机，在系统中起到很重要的作用。为大风电机、风冷电机、风门电机、喷灌电机、加热风机。（1）大风电机

它在整个植物生长过程中时刻不停的工作，主要作用是将大棚内的空气形成对流，为每一个植物提供适宜的温度和湿度。（2）风冷电机

风冷电机主要作用是当温度过高时进行散热降温的作用，来保证植物的正常温度下生长。

（3）风门电机

风门电机主要作用是为植物提供新鲜的空气，来控制大棚内的适宜的温度和湿度。

（4）加湿电机

加湿电机是为植物正常生长提供适宜湿度的关键部分，提高植物成活率。

（5）加热风机

在植物生长的过程中，对大棚内的空气进行加热，达到植物所需的温度，大棚中使用圆翼型热镀锌散热器进行加热的。

1.3温室大棚的电气控制要求

1．对大棚内的温度与湿度进行监控、调节

不同的植物生长所需的最适温度也不同，如：蒜黄生长所需的最适温度图1-2

植物生长周期温度（度）

蒜黄20天 20～25

图1-2蒜黄最适生长温度

系统中通过一个温度传感器来控制温度，同时对温度进行调节。

湿度传感器在系统中控制大棚内的湿度，通过湿度传感器设定的值与当前大棚内的值进行比较，来控制风门电机的开启来使箱内的湿度达到设定值。

2.在此系统中可实现手动、自动两种控制要求。

（1）在系统中可手动控制

可以手动控制加湿电机、风门电机的启动和停止

（2）自动控制

温室大棚的流程是，在在拨种完成后，按下启动按钮打开大风电机（在此通过变频器来控制大风电机的转速），为了不要让大风电机一直处于最好速度运行，通过变频器来调速。当刚开始启动大风电机时以最高速度来运行，使大棚内的湿度和温度快速搅拌均匀，来达到我们设定的温度和湿度。当温度和

湿度到达设定值时，大风电机以低速运行，在后面每三个小时换气中大风电机以中速运行。在按下启动按钮后，加湿电机启动，加热风机进行加热。当湿度湿度达到预设值时，加湿电机停转，当湿度大于预设值时，加湿电机停转，启动风门电机通风散湿，使湿度达到预设值。当温度达到预设值时，加热风机停转，当温度超过预设值时，加热风机停转，启动风冷电机散热，使温度达到预设值。为了给大棚内的植物植物提供新鲜的空气，风门电机每三个小时启动一次，进行通风。

（3）线路简单，工作稳定可靠。

（4）当在改变工艺流程时，便于线路的改造。

（5）便于检修与调试。

第二章系统硬件设计

2.1 PLC的选用

1．PLC控制的优点

可编程控制器作为一种通用的自动控制设备，它在控制系统中具有一些独特的优点：

（1）可靠性高：PLC平均无故障时间可达几十万小时，也就是说一台PLC连续运行30多年不出故障，可靠性非常好。

（2）更改线路容易：PLC只需要对内部梯形图更改，对外部接线更改要求不多。所以，它更改线路就比普通电气线路容易很多。

（3）对环境要求低：它对湿度、温度要求不高，抗震抗冲击性能好，对电源电压要求也不高。

（4）与其他装配连接方便：可编程控制器与其他装配的连接基本上是直接的。

（5）抗干扰能力强：很强的抗电磁干扰能力。

2.PLC的选型

随着PLC制造技术的不断发展，PLC产品的种类、型号越来越多，他们的功能、价格、使用条件各不相同。由于本次课题的控制任务中对PLC功能的要求不是很高，又因为价格便宜，调试和故障查找非常方便，而且与同类产品相比它质量好、运行稳定、可扩展性强、抗干扰能力强、售后服务优良。因此本课题采用三菱公司生产的PLC。

FX2N型PLC是日本三菱公司生产的一种小型的PLC，但是其许多功能能达到大、中型PLC的水平，而价格却比大、中型的PLC低很多，因此它一经推出就受到了广泛的关注。特别是FX2N系列PLC，在本系统中共用到了14个输入，9个输出，其中四个输出传给变频器，两个输入给温度传感器，两个输入给湿度传感器。输入输出如下表2-1所示。