现场总线论文1

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1、现场总线技术在大棚温控系统中的应用温室环境控制是一项综合性工程，该系统通过对温室内的温度、光照、空气湿度、土壤湿度等环境因子的采集，并根据上述参数实现对温度、湿度、光照的自动调节，控制温室环境适合农作物的生长，达到了温索人棚自动控制的冃的。国外温室控制研究起步较早，可追溯到20世纪40年代，而在美国、H本等国家建造了当今世界上最为先进的植物工厂，采取完全封闭生产，人工补充光照，全电脑控制及机器人或机械手进行播种、移动作业、采收等多种先进技术。我国温室环境控制系统应用与研究正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性研究应用阶段过渡和发展。智能温室控制系统总体方案作物的生长发育除决

2、定于具门身的遗传特性外，环境因子也是一个重要方面。作物赖以生存的环境因子是由温度、湿度、光照、二氧化碳等因索构成。各个环境因子Z间不是孤立，而是和互联系、和互制约的，环境中一个因子变化会引起其他因子不同程度的变化。因此，自然环境因子对作物的作用是各个环境因子综合作用的结果。温室是用来改善植物的生长环境，避免外界四季变化和恶劣气候对作物生长的不利影响，为植物生长创造适宜的条件。室内环境控制室内环境检测图1温室室内环境控制简图该系统采用可编程控制器PLC作为控制核心。通过传感器检测温室中的环境参数，经变送转换为标准电流信号（4〜20mA）后送入S7-200的模拟量输入模块EM231

3、,PLC通过模糊控制算法进行分析处理，输出开关量，通过驱动电路控制风机、微雾、遮阳等多种执行机构。多个温室共同构成温室群，借鉴DCS的分层控制结构形式，采用现场总线模型组建多个温室的分布式控制系统，并与上位机通讯实施监控，通过MCGS组态完成数据管理、智能决策、历史/实时曲线、报警等功能。系统硬件选型方案系统硬件选型是温室环境控制的首要步骤与关键环节，可供选择的设备型号较多，选择余地较大，故选型时应从温室控制的实际情况以及所要求的控制功能、控制方式、资金情况等方面加以慎重考虑。PLC及扩展模块选型可编程控制器（PLC）以其操作方便、可靠性高、通用灵活、使用寿命长等一系列优点，在

4、航大、冶金、化丄、机械等行业得以推广应用。它以微处理器技术为基础，综合了计算机技术、白动化技术和通讯技术的工业控制装置，不仅具有微型计算机的计算和逻辑判断能力，同时具有数据转换和通信等更强大的功能，指令系统丰富，程序结构灵活，既可以控制开关量及顺序控制，也可以用来实现模拟量等复杂的控制。它集中了工业专用机和通用计算机的优点，运行可靠,适应性强。PLC通信依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据，并具有智能通信的功能使PLC与上位计算机、PLC与PLC、PLC与其他智能设备Z间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC除了具有RS-232接

5、口，述有一些内置支持各通信协议的接口。在综合考虑功能，保证可靠、维护使用方便以及最佳的性能价格比之后，我们选择了曲门子公司的S7系列PLC作为系统的PLC控制器。CPU226是西门子公司S7-200系列（Micro-PLC）屮功能最强的一种控制器,具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格及强大的指令，可以近乎完美的满足单个温室环境控制的要求。EM231为S7-200PLC的模拟量扩展模块，有4路模拟量输入，工作电压为DC24V,分辨率为12位，其输入信号可以是电压（单极性0〜10V、0〜5V或双极性±5V、±2.5V）也可以是电流（0〜20mA），用拨码开关（SW1〜SW3）选

6、择模拟量输入范围。该模块接收检测环节送出的电流或电压信号，并将其转换为与之对应的数字量，存放于存储区域相应的寄存器，供CPU用软件实现相应算法。CPU315-2DP是西门子公司推出的一款适合于中等规模控制系统的PLC,采用紧凑的无槽位限制的模块结构，具有扩展性好、通信能力强等特点。CPU315-2DP带两个通信接口：一个符合EN5170标准的Profibus-DP接口用于同S7-200的Profibus通讯，另一个MPI接口用于同上位PC机的MPI通讯。11上位机硬件配置本系统上位机选用研华工控机IPC-610,256M内存，80G硬盘，机箱结构具有防尘、防震、通风等功能，并可

7、抗强电磁干扰和高频辐射干扰。运行MicrosoftWindows2000操作系统Professional版本,夕卜接打印机,可打印曲线、报表，工控机由一台不间断电源UPS供电，保证数据的完整记录，主板带有串行口，配有网卡CP5611,并安装西门子STEP7编程软件和MCGS组态软件。系统其他部分电路设计（1）电气控制柜设计电气控制柜是由多个开关设备和相应的控制、测量、信号等元件，以及所有内部的电气和机械连接部件构成的i个组合体。控制柜上配有手动/自动的切换开关,手动功能用于系统中部分设备出现