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基于PLC的温室大棚自动化控制
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基于PLC的温室大棚自动化控制
河北机电职业技术学院
毕 业 论 文
基于PLC的温室大棚自动控制系统
姓 名 马锡鹏
班 级 1203班
学 号 030523120323
专 业 机电一体化技术
指导教师 高健
电 气 工 程 系
二○一五年六月
基于PLC的温室大棚自动化控制
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基于PLC的温室大棚自动化控制
基于PLC的温室大棚自动控制系统
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
基于PLC的温室大棚自动化控制
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基于PLC的温室大棚自动化控制
第一章 系统概述 1
课题研究的背景和意义 1
1。2温室大棚的结构 1
1。3温室大棚的电气控制要求 2
第二章 系统硬件设计 4
2。1 PLC的选用 4
2。2 主回路的电路设计 5
2。3 温湿度传感器的选用 10
2。 4 加热及加湿系统的设计 15
第三章 系统程序设计 17
温室大棚系统的I/O分配表 17
3。2 PLC接线图 18
3。3 程序设计 18
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附 录 26
附录A 系统总电路总图附录B 系统程序 26
附录B 系统程序 27
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第一章 系统概述
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,，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
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.
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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
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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，，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
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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)，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）。
(5）。
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、,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,-1所示:
表2-1PLC输入输出点数
输入
输出
手动/自动按钮：SA
大风电机运行：KM1
大风电机启动：SB1
加湿电机运行:KM2
开始启动按钮：SB2
风门电机运行：KM3
加湿电机启动:SB3
加热风机运行：KM4
风门电机启动：SB4
风冷电机运行：KM5
风冷电机启动：SB5
温度指示灯：HL1
加热风机加热：SB6
湿度指示灯：HL2
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暂停按钮：SB7
暂停警铃：HA1
停止按钮：SB10
变频器异常警铃：HA2
温度传感器输出：T1～T2
湿度传感器输出：T3～T4
变频器异常输入:AC
由于在本温室大棚电气控制系统中输入输出不需要太多，综合性价比的考虑，我选择了三菱PX2N-32MR型的PLC。
-32MR的参数
型号:FX2N—32MR
电源：AC85—264V
频率:50/60HZ
功率：21W
输入点数:16
输出点数：16
2。2 主回路的电路设计2长的过程中时刻不停的工作,主要是将大棚内的空气形成对流。，在此通过变频器来控制大风电机的速度，为了不让大风电机一直处于最高速运行状态，通过变频器来改变,当刚开始启动大风电机时以最高速来运行，转速为1120转/min,使大棚内的温度、湿度快速搅拌均匀,达到我们设定的温度和湿度，当温度和湿度达到预设值时，大风电机低速运行，转速为280/min。在后面每三个小时的换气中，大风电机以中速运行，转速为700/min。
(1）变频器的选择
变频器功率的选择取决于电机功率的大小,所以选用变频器的容量要大于等于4KW，本系统中选择了FR-E540—4K三菱变频器。下图为三菱FR
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—E540-4K变频器端子接线图。
图2—1FR—E540—4K变频器接线端子图
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在本系统所用到的端子为：
1)L1、L2、L3：连接工频电源，为电源输入端.
2）U、V、W：变频器输出,接三相鼠笼电机。
3)STF:正转启动，STF信号ON时便正转,处于OFF时停止.
4）RH、RM、RL:信号组合，用来选择多段速度。
5)SP:信号公共输入端子。
6)RUN:变频器运行输出端子。
7)SE：集电极开路输出公共端，RUN、FU的公共端子.
8） ABC:为异常输出端，当出现异常时变频器停止工作。
(2）控制端子
图2-2 变频器的控制端子
SD为公共端，STF控制电机正转，STR控制电机反转，RL为大风电机以280n/min运行,RM为大风电机以700n/min运行,RH为大风电机以1120n/min运行.
（3）参数设置
由于使用的是普通的三相电机，所以对其内部的参数设置比较简单,大多数是默认值,只需对以下参数进行设置：
Pr。4→40 设置高速频率为40HZ
Pr。5→25 设置中速频率为25HZ
Pr。6→10 设置低速频率为10HZ
→1 设置加速时间为2S
→1 设置减速时间为2S
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