寒区菜业种植棚环境调控系统设计

摘要页共=numpages9-36页第一章引言1.1课题来源及研究意义作为世界上最大的农业国家之一[1]，我国人民的生产以及生活都深受我国的农业生产的影响。中国总人口约占全球人口的五分之一,但是由于我们的耕地资源十分有限,所以人均种植面积也大大落后于全球的平均水平,即大约三分之一。由于人类社会的发展和世界国民经济的快速增长,地球生态和平遭到了严重破坏，环境污染加剧，使天然绿色食品流行起来。在这一总体趋势的基础上，我国的农业发展模式也必须从总的发展模式转变为密集和密集的发展模式，越来越强调自给农作是农业生产的重要和主要手段[1]。与国外的一些农业发展大国相比，我们国家现在在温湿度大棚环境调控系统方面的发展比较落后。例如欧美、日本、荷兰等国家对于农业的发展都十分迅速，但是随着我们国家经济与科技的快速发展。我们国家也开始注重了这方面的科研发展，投入了大量的资金与精力。并且积极鼓励科研人员们去研究参考国外的寒区菜业种植棚技术。使得我们国家农业方面的科技发展得到巨大的进步和农业产量的进一步提升。光照和温湿度，无疑对植物和花朵的生长至关重要，在较低的温度下，它们可能导致农业生产大幅度下降，甚至在某些情况下造成死亡。如果光线不好，作物生长过程就会受到阻碍，植物也会不平等和营养不良，从而影响消费。控制好大棚内的气温和湿度及规定区域内的光照,可以保证作物健壮生长。但是，现在很多对于生产蔬菜和水果等的温室大棚里采用测量的方式依旧是手动测量工具，这种测量的方式会导致测量值的误差大并且需要大量的工作人员参与。最终会导致农作物的产量下降，产品的品质达不到要求，造成大量的损失，影响产物的生产和生存以及产物的销售和流通。对此为了改善种植棚的产量和产品的质量，设计了一个基于PLC的寒区菜叶种植棚监测系统，可以控制种植棚里的温湿度在植物生长所需要的最适范围内。对种植棚里的植物，可以采用手动和自动两种方式来控制大棚里的各种参数值是植物生长的最适范围。从而极大程度的降低了外界环境对于植物生长的不良影响。使得产物最终的产量和品质都达到所需的要求。加快了农业的生产和发展。1.2国内外发展与研究概况1.2.1国外研究现状1970年代，西方专家开始研究大棚的环境参数，包括温度和湿度、二氧化碳、土壤养分浓度、光线和时长控制。在1980年的后期,由于工业生产技术的迅速发展,农业方面提出了可以采用分布式工业生产控制系统，现如今很多国家都已经开始通过网络化的形式使得种植棚可以实现自动化控制。例如，荷兰的占地面积较小，从14世纪开始荷兰人就开始了农业方面的发展。他们十分注重农业发展，通过有效的设计农用面积[2]，不断的改造。目前荷兰的温室大棚已经可以实现自动化，极大程度的降低了人工成本，提高了生产的效率。例如，伦敦大学的一项研究为远程控制种植棚内的各项数值，通过安装排风系统与棚内的空气进行流通，有效的控制了种植棚内含氧量，确保了植物能充分的进行光合作用保证作物的健康生长。例如，美国通过对种植棚安装天窗、保温布、恒温系统、喷水系统等，对种植棚进行多方面的控制，使得温度、湿度、二氧化碳浓度等达到可以保持智能控制在最佳范围内。国外对于农业方面的智能控制研究使得各方面都得到了有效的改善，通过远程控制和自动控制使得人力的需求大大降低，并且降低了工作量。提高了作物的质量和产量。使得种植棚的各方面效益大大提高。对于国外采用的技术而言，温室大棚的科技发展是一个极大的热点研究方向。总结国外对于种植棚控制系统的现状如下：使农业与物联网相互结合，达到远程控制。采用CAD辅助设计，构造最合适的大棚环境。通过手动控制和自动控制，使得大棚内的各项指标可以保持植物最佳生长。1.2.2国内研究现状与国外的研究相对比，我国对于农业的发展研究的起步较晚。但是我国已经开始注重了农业研究的发展。在汉朝时期，我们国家的人民已经学会了种植技术把这项技术用在了农业方面。很多农民每天辛苦劳动，但是面对自然环境无法抵抗。例如大雪、洪水、蝗虫等灾害都无法抵抗，导致农作物的生产量并不高。20世纪开始，辽宁和北京地区开始建造简易塑料种植棚种植农作物，提高了产量。这个阶段人们学会了如何保护作物不受低温、狂风以及高强度光照的影响。在1950年代，我国开始对温室大棚技术进行研究和发展。目的是提高作物的产量和品质。在1980年代，随着我们国家科技发展的进步。对于PLC、单片机、smart等各方面的发展与种植棚相结合改善大棚内部的环境，其中包含了对温度、湿度、空气内二氧化碳的浓度、种植土的成分和光线的研究。我国农业科学院首次在大棚内使用了计算机控制系统。21世纪初，吴舟、李海南、徐正花、朱廷提出了一种新的大棚控制理论。其理论以可编程控制器为核心，符合大棚控制的要求。在后运行试验方案中，该系统可以稳定运行，PLC与组态王联合使用可以改善人机互动、操作方便和推广。通过以上的了解，我国对于温室种植棚的研究较落后于其他国家，对于各方面的知识都有所欠缺。首先，我国的独创性不够，许多关于种植棚的技术都是通过引进国外的技术。另一方面是，我国大棚更多是通过人工进行手动的控制和管理，缺乏智能性和精确度。第三，如今我们设计的温室大棚结构都较为简单，内部的设备可以实现的功能较少，温室的管理水平低，漏洞较多，没有办法进行综合的管理。这一体系难以运作。现代大棚和相关设施采用了收集和标准化的生产方式，在与国际化的市场体系共同作用。种植棚的自动控制在未来将成为一个重要的产业。为此我们需要一个适合我们农业环境现状的智能大棚监测系统，并将其应用于现代农业文化，以便广泛传播这一技术。1.3本课题的主要研究内容本论文的是基于PLC技术的寒区菜业种植棚环境调控系统设计，该设计的期望在大棚控制过程中能够根据不同作物进行相应的控制，以确保大棚内温度、湿度等环境因素。符合相应文化要求的最佳环境范围。它可以使用传感器分别检测外推窗内外的温度和湿度，然后通过所使用的配置软件（人机交互界面）在屏幕上显示当前大棚内的各项数值和设定的预计值。工作人员通过配置软件来对各项数值进行调整，使得大棚内的各项实时数据均保持在适合的范围，通过这种误差反馈的形式不断的采集数据和转换大棚内环境的参数后处理和显示参数。如果参数不在定于的值范围内，调控系统可以自动的进行调整，保证大棚内的各项指标满足预定的值。并且可以配置软件中进行手动的关闭，保证系统的安全性。建立相应的环境因子变化趋势曲线，使得工作人员在人机交互界面能够简单的操作该系统。从而提高了大棚的经济效益，以及作物的产量和品质。第二章系统总体结构设计2.1大棚的工艺要求及设施构成大棚的功能是提供利于植株成长的环境,尤其是在不适合生长发育的地区和月份。各种作物的生长环境不同,大棚的技术要求和物质设施组成也不同。因此，所以,应该先明确一个，然后确定安装的过程和组成。该毕业设计的重点研究方向为大棚温湿度控制。在技术方面,对大棚内的气温、土壤湿度以及空气温湿度都有一定的要求。这些环境变量由系统进行检测,从而为植株生长发育提供良好环境。本文以大叶花烛作为植株样本,检索有关信息,获取植株生长发育的良好环境,确定大棚的技术要求，构建大棚温湿度智能控制系统。大叶花烛的生存发育温度一般在14-35℃左右、土壤温湿度在12-25%左右、空气温湿度在70-85%之间的植物。大棚温湿度控制器主要包括触摸屏、控制器PLC、执行机构和传感器等设备。触摸显示器是人与机器之间进行交互的最有效设备,能够对数据进行实况的显示,以方便于操作者实施监控,并且还可以在紧急情况下进行系统的手动控制功能。控制器部分接受传感器输出信号,并按照已设置的PLC编程语序进行相关的运算与数据处理,从而驱动执行机制的正常运行,使环境变量的平均值到达最适宜于植株生长发育的区域。[3]2.2系统设计思路本文中设计的系统在大棚内设置了各种种类的环境传感器,通过传感器测量大棚内的环境参数,并把所测量到的环境温度、空气相对湿度和土壤湿度等环境变量的值和参数加以对比,可以改变大棚内环境参数的值,以满足对作物生长发育的适当要求,提高作物质量。2.2.1系统具备的功能本条设计的大棚温湿度控制系统具有以下功能:1..参数设置功能针对不同的植物,根据生长要求不同,相应的大棚内环境变量的数值也有所不同,因此有必要定义环境变量,以促进不同植物的生长。参数设置功能,可以按照实际需求修改环境变量的数值。2数据采集和查看功能使用大棚内的各种感应器,可以即时监测大棚内环境变量的值,将观测到的数值即时呈现在触摸屏界面上,以方便操作者查询。同时,在触摸屏界面上还设有实时的态势视图功能,使技术人员可以直接看到大棚内环境变量的态势。3.执行机构监督职能在大棚里,改变环境变量是由执行机构的动作完成的。为了方便地检查各执行机构的运行状况,该系统存在可监视功能,在触摸屏界面上还配备了对应的显示器,执行机构的运行状况可以即时反馈,即可实现强制操纵在一般状态下,执行机制可以根据既定流程实现自动调整与控制。4.安全连接功能为防止系统工作人员出错,已将登录权限设定为手动系统控制模式,没有授权的人员将无法在系统上进行手动操作。5.报警功能一旦果蔬大棚内某一运行部门调节系统出错,某些环境变量的数值将超出设定值,从而危害植株的正常生长发育。此时,控制系统就必须发送告警提醒工作人员。同时,通过触摸屏界面上的告警设置,可以显示具体那些变量超出了告警阈值,以便于工作人员有针对性地调整环境变量。2.2.控制模式本文设计的大棚温湿度控制系统分为人工和自动两种控制方法，共同创造有利于作物生长的环境。手动控制模式:在手动控制模式下，可以利用触摸屏界面的开/闭按键对执行装置进行必要的操纵,从而使工作人员可以直接调节大棚内的环境变量。自动控制模式:在自动化控制技术模式下,系统对大棚内的环境变量采用实时监测,当A/D切换后,感应器所收集的数值就会传送到中央控制器的PLC上,并与设定值加以对比。2.3控制系统方案本文搜索了大量有关书籍、专业论文和期刊,详细地查询并研究了有关知识,了解到由于大棚的相对温度和湿度管理在近年来发展得迅速,但由于大棚温相对温湿度管理的人机互动界面不太友善,非技术人员操作较困难,往往造成自动控制模块系统在多数情况下处于非活跃情况。与此同时,为单片机而设计的控制器安全性较差,抗干扰能力也较差,而且非常容易遭受环境的影响,不易维护。采用PLC作为可编程控制器能够很有效的改善这些状况,由于PLC具备了灵活应用、高稳定能力、高可信度、强抗干扰力量,并且可维护性强等优势。与此同时,使用组态王制造的触摸屏用户也十分友善,使用很方便,用了软体和硬件二个部分模块所构成的系统。2.3.1硬件模块图2.1系统硬件结构图本文采用西门子S7-200PLC系列作为大棚系统的中央控制器，并选择相应的模拟插件。收到信号后，PLC根据具体需要调整大棚内的环境变量，以实现有利于文化增长的环境。装置的基础控制模式分为手动或自动控制两种模式。在人工控制模式下,操作者可以通过设备实施强制操控与控制,从而改变系统大棚内环境变量的范围值。在自动模式下,控制系统会按照设定的环境变量值自行调节各个被控制设备的运行状态,从而对种植植物的大棚内环境变量做出智能调节。模拟模块的主要功能是接收由传感器所测量到的输入信息,并将其传递给控制器中的PLC,而控制器则根据规定的程序处理信息并将之传递给驱动元件,从而执行部门采取相应的措施。由于大棚是封闭的，一般不允许工作人员进入大棚开展业务。因此,本控制系统通过组态王配置的大棚系统监控画面,指示大棚内环境变量的数值,并同时监视执行机构的工作状态。在紧急情况下,它还能够对执行机构实施强制行动。而且,可以使用组态王组态的人机交互用户界面也十分友好且容易使用,极大降低了工作人员的负担。2.3.2软件模块在本文设计的大棚温度和湿度控制系统中，西门子S7-200PLC系列选为中央控制器。在PLC编程领域，我们使用STEP7。编程的书写方式要求根据在大棚里所栽种的植物或农作物的类型,当把传感器所测量到的数值转化为程序参数的A/D值后,控制器的PLC就会产生相应的信息,并把信息传送给执行机构,以监测执行机构的行动,从而实现预期的环境影响。针对触摸屏配置屏幕,我们可以使用组态王,使软件所产生的人机交互界面十分友好且容易应用,从而降低了技术人员的工作量。PLC和触摸屏之间的信息交流采用了以太网实现,从而可以即时监测大棚环境变量的数值和在触摸屏界面上执行机构的工作状况,从而可以对执行机构实施强制操控。第三章硬件模块设计3.1硬件系统结构本文所设计的大棚温湿度传感器控制器的硬件部分,主要由传感器、中央控制器PLC、触摸屏以及执行机构等四部分所构成。传感器的主要功能为采集大棚内环境变量的数值;中央控制器PLC选用了西门子S7-200系列PLC,主要执行本系列的控制功能;触摸屏的主要功能为实时监测大棚内部环境变量的值,及其各机构的工作状况;而执行机构则分为制冷风机、加热风机、除湿风机、加湿风机等控制大棚内环境变量的机构。3.2硬件部分选型3.2.1控制器件的选型此设计使用西门子S7-200PLC作为中央控制器。S7-200系列小型控制器具备扩充能力及弹性，可更快速有效地执行复杂的自动化控制器工作。S7-200系列PLC可以集成到CPU开头的信号卡中，从而使PLC结构更紧凑、更易于配置。同时S7-200通信模块是独立的，可以根据需要进行扩展。本项目设计的大棚温湿度控制系统可利用S7-200系列PLC更有效地实现大棚环境变量的调节。相对而言,S7-200系列PLC更具有成本效益,足够中小企业对自动化管理系统的需要。同时,S7-200系列还集成了PROFINET端口,使用者能够通过以太网加载程序,并与人机接口进行通讯。本文使用CUP226。适合于对需求更高级的系统,并具有更多的入口/出口点、更高的模块化可扩展性、速度更快的运算速率,及其内置的特殊功能。非常适合于一些复杂的中小型控制系统。[4]3.2.2EM223模拟量输入模块对于EM223模块来说它是新一代的交流隔离式开关模块,它把功率控制精度高的线性电流互感器和一个集成电路的转换器ASIC芯片结合为一种芯片,可以直接把测量到的主电路的交流电压转化为直流4~20mA的线性输出信号。表3.1为对于DIP开关配置EM223模块的使用示意表。对于输入均设定为相同的范围和模拟的输入格式。选用的输入区域和显示分辨率可以对应开关电源的1~6。表一说明了如何对选单极性/双极性开关6、增益的开关电源4和5,和衰减的开关电源1、2、3。在表2.2中ON为连接,OFF则为切断。表3.1EM223选择模拟量输入范围和分辨率的开关表3.2.3温度传感器DS18B20环境温度传感器首先收集设备内周边自然界中各个部位的环境温度监控,FPGA在处理后可以获得所采集的环境温度值,采集到当前周边自然界中较稳定的环境温度范围,随后可以利用加热和制冷设备把当前周边环境温度监控调节至最大值和当采集到的环境温度监控高于加工后的周边环境温度最大值时,FPGA可以利用三极驱动继电器开启冷却设备(压缩式制冷器),当所采集到的环境温度小于加工后的环境温度时,FPGA打开加热设备(再热器)。DS18B20是美国达拉斯有限公司制造的世界一流数字温度传感器,具备微小化、低功耗、高度抗干扰性以及多处理器组合等优势,特别适用于形成多点温度测量与控制,可以直接与同一总线上的多种或者多个相同传感器芯片实现互连,是一种带有三个TO-92针的小体积封装形式。测试环境温度时能够按照符号扩展的十六位数字批量连续输出,工作温度测试区域为-55~+125c,可程序化从九位至十二个位的A/D相互转换精度,最大工作温度测试分辨率可达0.0625c,并且可输入的操作电源多台DS18B20都能够同时连接到三条或二条线,而针对多台DS18B20,数据处理器之间能够使用同一个接口线路实现通讯,由于采用的微处理器接口较为小,因此节约了许多导线和逻辑线路使得线路更加简化。就这样,DS18B20就能够十分方便地进行远距离或多点的工作温度测试系统。总之,在这个系列中,我用的DS18B20高温晶片来测试高温晶片的物理特性是很安全的,也可作为工业高温的检测元件,元素的线条形状更好。线状的最大误差小于一c(0~100c)。芯片可以直接把数字信号传送至CPU,以便于对CPU的管理与监控。图3.1温度芯片DS18B20(1)电压范围在3.0~5.5v之间，属于较大的电压。在电源模式（寄生)下，可以使用数据线供电。(2)由于DS18B20，所采用的是单线接口方式,能够让DS18B20和微处理器之间形成双向的通信方式,并且连接微处理器的时候只需一行即可。(3)DS18B20还可以支持多点联网功能,利用三条单线的并行连接使得多个DS18B20相连,完成对不同范围的多个温度点检测。(4)DS18B20在使用的过程中只需要单个芯片，通过二极管形式的集成电路，使所有的检测元件和转换电路均集成到这个电路中。(5)温度范围为-55℃~+125℃，精度为0.5℃-10~+85℃。(6)可以编程分辨率为9~12位,因此可以进行对环境温度变化的精确检测。(7)输出数据温度信息被即时检测,通过"一线总线"传递到数据处理器中(串行处理器),本身的强抗扰动特性和纠错性都相当明显。3.2.4湿度传感器温度传感器,其最基本形式是通过利用温湿度敏感材料对水分子物质的吸附力量或通过对水分子产生物理影响来测定温湿度的。自十六世纪起,对温湿度检测就开始有记载。很多旧式的测量,如干球温度计、毛球温度计和露点温度计,迄今仍在普遍应用。由于现代工业技术要求更精确、可靠和持续的空气相对湿度测定,因此逐渐出现了广泛的湿度敏感因素。湿敏感性器件分二大类:水分子亲与性湿灵敏器件和非水分子亲与性湿灵敏器件。湿敏器件都是由使用水分子的特征所构成的,这种特征在很多程度上是相互重合的,它们都易于互相粘附并渗入固态表层,可以叫做水分子亲和性湿度器件。金属氧化物也是一类离子化合物质,有较强的吸收功能,不但物理吸附,还有化学吸附,可以转变为各种金属氧化剂的水分敏感物质或者敏感成份。这些元素被附着或浸没在应用过程中测量的水蒸气分子中，与物质发生化学反应会产生氢氧化物,和物质进行一些特殊的反应会形成各种金属氢氧化物,又或者,如果浸没,元素的水部分也会留下其他元素上,因此难以完全提取出来,从而使元素在反应过程中的特性变得不稳定最常用的组件是那些对湿度敏感的组件。另一种非亲和性湿度敏感物质使用其与水分子接触的物理效应来测量湿度。如图3.2所显示,土壤水分传感器TRS-1的外观示意图图3.2土壤水分传感器TRS-1的外观图1、技术参数(1)测量参数:土壤含水量；(2)单位:%(m3/m3)。(3)量程:0%至100%。(4)测量精度:3%。(5)探针直径:3毫米。(6)探针长度:5.3厘米。 (7)工作温度范围:-40℃~85℃。(8)工作电压:7~24v电压型和电流型。(9)测量主频率:100MHZ。(10)输出信号:电压型0~1.875v；直流0~20mA。(11)测量的稳定时间:2秒。(12)响应时间:<1秒。(13)测量区:直径7厘米、高度7厘米的探针范围。2.功能和特点(1)传感器体积较小,易于安装、使用与维修较简单。(2)结构设计良好，钢质探头以保证寿命。(3)环氧树脂外包有纯橡胶，密封良好，可直接埋在地下，无腐蚀。(4)反映迅速,传输有效率。(5)性能可靠，测量的准确精度高，保证正常运行。(6)土壤的质量影响较小，适用范围广。[5]3、适用范围适用于节水农业灌溉、大棚蔬菜、花卉种植、牧场、土壤、植物种植、科学实验等。3.3系统主电路图图3.3主电路图图3.3是控制系统的主要电路示意图,380V三相外部交流电源通过L1,L2,L3,N接入到了控制系统。QF1是用于切断所有设备电源的总断路器。FU1是具有短路保护功能的保险丝过载电路。QF2是制冷风机电路断路器,用来断开制冷风机电路的电源。M1是制冷风机的电机。KM1是用来启动和切断制冷风机的制冷风机启动接触器。FR1制冷风机的过热保护继电器可避免过热。其他类似。3.4硬件总体设计3.4.1I/O分配表输入和输出符号表见表1、2、3所示[6]表3.2PLC数字量输入符号表表3.3PLC数字量输出符号表表3.4PLC模拟量量输入符号表3.4.2硬件接线图硬件接线图如图3.4所示图3.4系统硬件接线图第四章PLC软件设计4.1温度控制软件设计4.1.1温度控制原理温度控制是指对温室大棚内温度进行调控，保持在一个种植物最适合的温度范围内。当大型大棚的温湿度调节达到植株可以生长的最适合范围时,就可将温度感应器所检测到的最合适的温度信号传送入控制器中,由PLC与预设值进行对比,然后由PLC输出信任信号,来操控相关的受控设备运作。当温湿度超过规定的上限后,由温度传感器进行检测以获取温度控制信息,随后由温度传感器把所采集到的温度控制信号传交给PLC,由PLC输出信号以降低大棚温度,用降低温度的信号去控制降温装置,再开启降温装置,使整个温室内的气温都降低在规定的温度范围内。当大棚温度降到规定的下限时,温度传感器就会在捕获后把所侦测到的温度信号传送给PLC,随后由PLC发生大棚温湿度的升高信号,而温湿度上升信息就会控制温湿度升高的设备。[7]当大棚温度在规定范围内时,温度传感器将收集到的信息传送给PLC,由PLC输出关于温度设备终止工作的信号,温度控制设备终止工作。吧温湿度保持在植株生长发育的最适限度内。4.1.2温度控制流程图温度控制系统的流程图如图4.1图4.1温度控制流程图4.1.3大棚温度控制梯形图1.自动温度控制检测实时温度，使数字信号与电信号进行转换将实时温度与设定的值相对比，判断当前温度是否超过设定值。当实时温度低于设定值，对各个接触器发出信号，关闭通风系统，开启升温系统的接触器。当实时温度高于设定值，对各个接触器发出信号，关闭升温系统，开启通风系统。2.手动温度控制梯形图在手动控制下，关闭温度开关过高或过低以完成对执行机构的控制。4.2湿度控制软件设计4.2.1湿度控制原理温度对植株发育具有重要作用,合理的温湿度条件有利于植株良好的生长发育。相反，大棚中水分过多可能导致植物根的分解，大棚中水分少可能导致植物缺水，原因是水分不足。无论大棚湿度过高或过于干燥，植株生长发育均可能不利，只有保持在植物生长的最佳湿度范围内，植物生长才能健康。大棚温湿度管理是由温湿度感应器控制,监测大棚温湿度信息,把所采集到的温湿度信息传给PLC,由PLC进行比较,并从中选取相应的控制指令,控制相应的设备调节温湿度。当大棚中的相对湿度超过定义的最大值时,PLC会把通过温湿度感应器所采集的湿度值和定义的相对湿度值加以对比,接着PLC会发送降湿命令,以开启大棚中的降湿装置。[8]当大棚中的空气相对湿度太低而不能降到规定的下限时,PLC会把湿度感应器所接收到的空气相对湿度值和规定的限值加以对比,接着PLC会发送一个限制空气相对湿度提高的命令,以通过启动湿度设备来增加人员当大棚温度控制在植株生长区域内时,湿度感应器将收集到的温度信息传送给PLC,由PLC产生关于湿度控制器设备终止工作的信息,湿度控制器设备终止工作。保持水分在植物生长的最佳限度。4.2.2湿度控制流程图湿度控制系统的流程图4.2图4.2湿度控制流程图4.2.3大棚湿度控制梯形图1.自动控制模式的湿度控制流程图通过湿度传感器检测大棚实时湿度，数字信号与电信号进行转换将实时湿度与设定值进行对比。确定湿度是否超过设定的范围当实时湿度低于设定值，提高水泵流速，从而提高环境湿度。当实时湿度高于设定值，降低水泵流速，从而降低环境湿度。2.手动模式下的湿度控制流程图在手动模式下,空气湿度调节是通过控制上升或降低开关温度来实现的。组态画面的设计组态王监测系统软件是一个新的工业自动控制系统，标准的工业计算机软件和硬件平台组成的综合系统代替了传统的封闭系统。基于当前自动化技术的发展趋势与发展前景,组态王软件也是一种实现技术控制工具的一种子开发工具,旨在实现企业一体化。该产品由独立于子控制技术开发的实时工业数据库系统所支撑,该数据库系统能够为企业提供了一个高效的网络平台,在整个生产过程中综合、分析和管理数据,使企业可以更准确高效地收集有关信息和及时作出反应。[9]组态王的优点有强大、易于应用、长期稳定等特点。按照国内外众多使用者的反馈和建议,并加以不断的完善与扩充。它提供了一个丰富,简洁并且易于使用的配置页面,为使用者创造了一种简洁,方便的使用。并且使用大量的库和图像，让用户更容易操作和理解。通过改进和改进其历史、报告和网上发布功能，该软件的功能和可用性得到了显着提高。组态王增加了一个报告向导功能，使能够使用组态王的历史或实时工业数据库快速创建用户所需的各种报考，例如每日、每周或者每月、每季度和年度的报告都可以创建。同时也可以实现对值的行和列统计信息功能。客户端能够获取与组态王操作系统一致的监控图像,而IE客户端则能够保证与网络服务器的有效数据同步,通过联网,也能够获取图像中与数据显示、报告提示、告警指示等功能相同的数据。组态王集成并支持了行业实时数据库系统,支持数据同步保存到组态王历史银行和工业银行中,大大增加了组态王数据库系统的容量,也更好地实现了工业实时数据库系统是由子控制开发的一种新型的独立工业数据库系统。能够良好的适应于客户对实际的查询和恢复历史的操作数据序要求,同时也能够适应对容量和保存速率的需求。[10]5.1组态王与S7-200通信建立PLC通信设定，设置地址2，波特率为9600bps：图5.1S7-200通信设定在组态王中，设备找到了COM1选择、通信波特率等。以使用预设。。图5.2PLC与组态王的通信设定选择西门子S7-200PLC的PPI通信模式，将通信地址设置为2。图5.3组态王PLC选择设定设备名称图5.4S7-200与组态王通信设备名称选择COM1，图5.5选择COM口设定与组态王通信的PLC地址，设定2图5.6PLC地址设定图5.7设定恢复策略5.2通信设定添加S7-200通信，设定PLC地址为2，触摸屏地址为1，PPI通信，波特率9600：图5.8通信设定5.3变量定义组态王与PLC通信，需要建立变量连接，建立完成后变量如下图：图5.9定义变量5.4组态画面建立监控画面：建立温度实时曲线建立湿度实时曲线建立温度参数设定画面建立湿度参数设定画面结论结论我国农业的发展十分迅速，不断的通过科技进行改善。科技将不断的与农业相互融合，最终将取代传统农业在农业领域的重要性。在实际生活中，可以改善因地区差异造成植物无法存活的情况，提高产量的品质。本论文设计了基于PLC的寒区菜业种植棚环境调控系统设计，给出了如何控制种植棚内温度，湿度的方法，编写了PLC程序,并配备了触摸屏。最后,在S7-200的测试台上联合开发出了PLC编程工具与触摸屏的功能,，并验证了该系统的可行性。主要活动概述如下:1.信息获取和防风系统控制方案设计。2.对于设计的大棚