基于PLC和组态的温室大棚控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着科学技术的不断进步，作为现代农业主体的温室技术近年来在我国得到了迅猛发展。温室可创造出适合农作物生长的并且与季节无关的人工气候环境，实现农作物优质、高效、低耗的工业化规模生产，从而达到增产增收的目的。为解决长期困扰我国北方地区冬季的蔬菜淡季供应、增加农民收人、节能源、促进农业产业结构调整、带动相关产业发展、安置就业、避免温室效应造成的环境污染、提高城乡居民的生活水平、稳定社会等均做出了历史性贡献。^[1]因此研究开发适合我国国情、性能优越、成本低且运行可靠的温室大棚控制系统是当前该领域的热点问题。^[2]

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究plc和组态在温室大棚中的应用，用plc和组态软件相结合，可以完成对温室大棚内的环境因子如温度、湿度、co₂浓度以及光照度等进行有效控制。

由于温室系统是一个多变量、时变、非线性、强耦合、大惯性的复杂系统，^[3]在plc编程中对温湿度的控制引入了模糊控制算法，并对温湿度的控制效果进行了实际观测。

如何促进温室的有效控制,使气候与季节信息技术共享和完成最佳的自动化生产控制过程,是目前温室生产发展的一个重要方向。

3. 国内外研究现状

在世界发达国家当中，如美国、以色列、荷兰等均大力发展温室产业，对温室环境中的温度、湿度、水分、光照度和CO₂浓度等参数全面的实现了智能化和集约化的控制，其自动化水平程度非常高。国外的温室业发展非常迅速，正朝着高科技方向发展。特别是GPS技术、物联网技术、图像识别技术和遥感技术均不断地应用到智能温室控制系统中，采用GPS定位和遥感技术相结合，实现超远程控制，另外加上物联网技术和图形识别技术的应用，智能温室可以实现无人值守且完全自动操作的现代智能温室。^[4]

我国早在2000多年前就已经能利用保护设施(温室的雏形)栽培多种蔬菜。然而现在温室技术却起步较晚。目前，我国智能温室面积已经达到了588.4 hm²，其中国产智能温室约为403 hm²，进口智能温室面积约185.4hm^2[5]。由于我国计算机技术水平的发展比较落后，直到20世纪70年代才开始有计算机应用于农业，80年代才将计算机应用于农业的控制。有鉴于此，以温室智能化改造为基础，开发出一套由PLC技术、组态技术、通讯技术和传感技术等技术有机相融合，且智能化程度较高的智能温室控制系统，使其能够满足温室控制系统的需求，保证温室内的温度、湿度、光照度、土壤水分和CO₂浓度等重要环境因子达到预定要求，使作物能够生长在合适的环境当中^[6]。

4. 计划与进度安排

2022.11-2022.01进行本课题相关调研与文献检索，明确选题的意义、把握该课题国内外研究现状、确定拟解决的关键问题、并在此基础上完成开题报告。

2022.01--2022.04了解和熟悉温室大棚的工作原理、控制要求，设计plc程序。

2022.04--2022.05进一步修改程序，完成论文撰写。

5. 参考文献

[1] 杰尔斯#183;汉顿 ．《日光温室的技术发展》[m] ．伦敦 ：伦敦科技出版社 ，2013 ：001-326

[2] 刘方，栗震霄.我国农业温室控制系统控制模式的研究[j]．农机化研

究，2008，(10) :223-226