毕业设计（论文）开题报告

题 目基于 PLC 温室大棚控制系统设计

开题报告填表说明

1•开题报告是毕业设计（论文）过程规范管理的重要环节，是培养学生严谨务实 工作作风的重要手段，是学生进行毕业设计（论文）的工作方案，是学生进行毕业 设计（论文）工作的依据。

2•学生选定毕业设计（论文）题目后，与指导教师进行充分讨论协商，对题意进 行较为深入的了解，基本确定工作过程思路，并根据课题要求查阅、收集文献资料， 进行毕业实习（社会调查、现场考察、实验室试验等），在此基础上进行开题报告。

3•课题的目的意义，应说明对某一学科发展的意义以及某些理论研究所带来的经 济、社会效益等。

4•文献综述是开题报告的重要组成部分，是在广泛查阅国内外有关文献资料后， 对与本人所承担课题研究有关方面已取得的成就及尚存的问题进行简要综述，并提 出自己对一些问题的看法。

5•研究的内容，要具体写出在哪些方面开展研究，要突出重点，实事求是，所规 定的内容经过努力在规定的时间内可以完成。

6•在开始工作前，学生应在指导教师帮助下确定并熟悉研究方法。

7•在研究过程中如要做社会调查、实验或在计算机上进行工作，应详细说明使用 的仪器设备、耗材及使用的时间及数量。

8•课题分阶段进度计划，应按研究内容分阶段落实具体时间、地点、工作内容和 阶段成果等，以便于有计划地开展工作。

9•开题报告应在指导教师指导下进行填写，指导教师不能包办代替。

10.开题报告要按学生所在系规定的方式进行报告，经系主任批准后方可进行下 一步的研究（或设计）工作。

一、课题的目的意义：

随着国民经济的迅速增长，农业应用技术的研究越来越受到重视，特别是 温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分，它不但可以提供反季节的新 鲜农产品，而且创造了很好的经济效益。温室大棚中作物长势的好坏、质量和 产量的高低与温室大棚中的温度、湿度、土壤湿度等因素密切相关，因此对温 室大棚的温度检测是非常重要的一环。本课题通过对 PLC可编程控制器温度传 感器、数据采集系统的学习与研究，能完成利用西门子 PLC与PC机构成温室

大棚温度监控系统，PLC接收温度传感器传来的实时温度信息，自动选择合格 测温点作为控制依据。

二、文献综述（分析国内外研究现状、提出问题，找到研究课题的切入点，附 主要参考文献，约2000字）：

1、国内研究现状

我国现代温室技术起步较晚，80年代以来，政府大力发展以塑料大棚、 节能日光温室为主的设施农业，促进了农村经济的发展和缓和了蔬菜季节性短 缺矛盾。从国外引进的温室大部分经营亏损，已处于停产状态或仅利用其玻璃 的外壳。随着温室面积的不断增加，温室建造的国产化问题越来越引起人们的 重视。目前，现代化大型温室的骨架和覆盖材料国产化已经基本不成问题，但 其内部的配套设施和计算机管理系统等现代化管理方法与先进国家相比还有较 大的差距，是今后要着力解决的问题。在温室环境自动监控中，各环境参数分 别由各自的闭环系统控制，但由于这些受控参数常常相互影响，如光照增加， 室温相应增加，温度的升咼，又造成温室相对湿度降低，同时各系统间并不完 全独立，回路间相互耦合时可能导致系统不稳而失控，这里可采用模糊控制方 法，可较好地解决环境参数之间的相互影响。另外，以前在监控系统的研制开
发中，主要针对环境，而很少考虑农业生产过程中的生物因素，没有农业专家 的合作参与，很难对系统正确定位，其适应性也差。所以，将农业学科与工程 学科结合起来，对果蔬生长的环境参数进行优化设计，对于开发经济有效的温 室监控软件系统是非常重要的。

近年来我国的温室控制取得了长足的进步，首先在温室群控制方面，进行 了初步的探索和理论研究，其次在温室控制中引入了人工智能和先进的控制算 法，如专家系统、遗传算法、模糊控制等理论和控制策略。当前温室控制系统 研究热点己由简单的DDC（直接数字控制）发展到分布式控制系统，如DCS（分布 式控制）、FCS（柔性控制）等网络化的控制系统。目前，在相关行业己经有网络化 测量和控制方面的研究，实现网络化、分布式数据采集系统取代传统孤立的、 信息闭塞的系统，甚至跨越以太网或In ternet进行数据采集，实施远程控制。 虽然国内温室规模有限，还没有形成规模经济，另外构建的费用也较高，但从 长远来看，温室监控系统分布式和网络化将是一种必然的趋势。

现代温室中常见的能自动控制的调控机构有：顶部通风窗、侧面通风窗、 外遮阳帘幕、内遮阳帘幕、轴流通风机、降温湿帘、人工补光灯、二氧化碳施 肥器、加热设备、喷雾系统及熏蒸设备。控制器综合调节各个机构，使系统在 运行中节约能源的同时保证室内气候满足植物生长需求。使用的控制器可以有 很多选择，如单片机、工控机、PLC、通用PC机等。

基于PLC的温室自动控制系统。由上位机、PLC、数据采集单元及执 行机构组成。各传感器对温室内温度、湿度等参数实时检测，经 A/D转换器后

送入单片机，完成数据采集，采集的室外信号有温度、湿度、光照、风速、风 向、下雨，室内信号有温度、湿度、C02浓度。采用PLC为核心控制器，PC机 与组态软件作为监控模块，两者通过串口进行通信来控制系统的执行部件，输 出信号控制的机构有：开窗电机、遮阳电机、通风电机、加热阀门、压水泵和喷 淋泵。温室的执行机构可分为两大类：一类是正反转运行电机，如开窗、拉幕等， 这些电机需要正转、反转和停止，必须有限位开关；另一类是开关控制设备， 如风机、水泵等。

西方发达国家在现代温室测控技术上起步比较早。 1949年，借助于工程技

术的发展，美国建成了第一个植物人工气候室，开展了植物对自然环境的适应 性和抗御能力的基础及应用研究。 20世纪60年代，生产型的高级温室开始应

用于农业生产，奥地利首先建成了番茄生产工厂， 70年代后荷兰、日本、美国、

英国、以色列等国家的温室园艺迅猛发展，温室设施广泛应用于园艺作物生产、 畜牧业和水产养殖业。随着计算机技术的进步和智能控制理论的发展，近百年 来，温室大棚作为设施农业的重要组成部分，其自动控制和管理技术不断得以 提高，在世界各地都得到了长足的发展。 特别是二十世纪70年代电子技术的迅

猛发展和微型计算机的出现，更使温室大棚环境控制技术产生了革命性的变化。 80年代，随着微型计算机日新月异的进步和价格大幅度下降，以及对温室控制 要求的提高，以微机为核心的温室综合环境控制系统，在欧美得到了长足的发 展，并迈入了网络化，智能化阶段。

本次设计主要讨论了在温室控制中引入 PLC技术构成分布式控制系统的方

法，详细介绍了系统的特点、组成、硬件设计、实时动态监控系统及通信问题。 分布式的控制结构，使各子系统相对独立，管理与控制功能分开，易于实现群控化 管理,提高了系统的可靠性，且易于扩展。

参考文献：

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［5］ 孙兵.工业PC与PLC结合的在线自动检测系统实现［J］制造业自动化,

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［6］ 苏初旺，周丛钜，王乃康,盘朝奉，杨华星,龚耀涛.桂西北地区沼气温室 (大棚)一体化结构优化设计［J］森林工程,2004,(01).

［7］ 杨颂,邱云超，费敏锐.Windows环境下实现串行通信的3种常用方法 及比较［J］自动化与仪表，2000,(04)

三、课题研究的内容、方法和预期目标：

研究内容：

1、 明确设计结构，进行设计分析。

2、 确定控制的系统方案。

3、 温室大棚控制系统的计算和元件的选择。

4、 控制系统的效果检验。

研究方法：

本文先采用各种检测控制系统，实现对温室数据的获取与传输；在大棚控 制系统中，采用PLC系统，对其进行调节控制；使各硬件、实时动态监控系统 及通信达到分布式的控制结构，使各子系统相对独立，管理与控制功能分开。

预期目标：

设计出一套温室大棚控制系统，它能对温室的各个环境指标进行实时的检 测反馈，经由上位机处理作出相应的调节，实现控制各项指标在合理的范围内； 保证了大棚内植物有健康生长的环境。

四、所需仪器设备、材料情况：

计算机；西门子系列PLC;温湿传感器；PLC使用手册；机械元件