远程数据采集模块在过程控制系统的应用

论文编号:ZD571 论文字数:40052,页数:57，有开题报告，任务书，文献综述

远程数据采集模块在过程控制系统中的应用----智能温室控制系统

摘要：我国是世界上设施栽培面积最大的国家，而且近几年的发展速度很快:国产连栋温室每年以新增100-150公顷的面积快速发展。目前，如何引导温室用户根据作物的要求进行环境因子的调节获得作物产量和品质的提高，是温室环境因子调控决策支持系统的主要目标和方向。随着计算机技术的发展、网络的普及、温室栽培面积的扩大，温室用户对环境因子的调控的要求越来越高。
 我国从国外引进的自动控制温室，由于控制的侧重点与我国气候条件不相匹配，且引进价格昂贵，运行费用高，因此难于在我国大规模推广和应用。目前，国内自行设计、自行建造的温室，大部分控制水平较低，现代化管理水平不高，不能满足作物全年高产栽培的要求，有些只能实现对部分环境因子的控制，在控制过程中没有考虑环境因子之间的相互影响、相互耦合关系;有些还需要人工控制。这些因素都极大地制约了温室经济效益的发挥。改变传统的控制方式，实行计算机监控，建立符合我国国情的温室自动化控制系统，对加快我国温室生产的现代化水平及提高温室的经济效益均具有重要意义。
 由于系统是一个大滞后、非线性、多输入输出变量的耦合系统，无法建立系统精确的数学模型，利用常规的控制算法得不到非常满意的控制效果，因此本次设计还对控制算法进行了研究。由于知识掌握有限，本文中用的还是常规PID，虽然没能很好地达到要求，但是文中提出的概念还是值得进一步探讨的。在整个系统中运用了远程数据采集模块和过程控制相结合，使得操作人员能始终在控制室就能对温室内的各个环境因数了如指掌，并对其进行相应的控制。
 智能温室的设计和应用，对于提高我国的园林绿化，改善我国的生态环境和城市建设具有重要的实际意义。它的研究必将推动我国的农业事业的发展。
关键字：过程控制；PID；温室控制系统；远程数据采集模块 

目 录
摘  要 ……………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ……………………………………………………………………………………Ⅱ
第一章  绪论………………………………………………………………………………1
 1.1过程控制系统的基本组成及原理 ………………………………………………1
 1.1.1 过程控制仪表………………………………………………………………1
 1.1.2 过程控制系统主要控制方法………………………………………………3
 1.1.3 过程控制应用领域的若干问题……………………………………………5
 1.2 温室控制系统概述………………………………………………………………5
      1.2.1 本次课题的提出……………………………………………………………6
      1.2.2 国外温室环境控制系统的发展状况………………………………………6
      1.2.3 我国温室环境控制系统发展状况…………………………………………7
第二章  总体方案设计……………………………………………………………………9
 2.1 温室环境监控对象及其特性……………………………………………………9
      2.1.1 光照…………………………………………………………………………9
      2.1.2 温度…………………………………………………………………………9
      2.1.3 湿度 ………………………………………………………………………10
      2.1.4 二氧化碳的浓度 …………………………………………………………11
 2.2 温室环境的综合控制 …………………………………………………………12
 2.3 温室环境的控制特性 …………………………………………………………13
 2.4 主要环境参数的测定 …………………………………………………………15
      2.4.1 光照的测定 ………………………………………………………………15
       2.4.2 温度的测定 ………………………………………………………………16
      2.4.3 湿度的测量 ………………………………………………………………16
      2.4.4 二氧化碳浓度的测定 ……………………………………………………17
 2.5 温室主要环境因素控制设备的选配 …………………………………………18
      2.5.1 光照控制设备 ……………………………………………………………18
      2.5.2 温度控制设备 ……………………………………………………………18
      2.5.3 湿度控制设备 ……………………………………………………………19
      2.5.4 二氧化碳浓度控制设备 …………………………………………………19
 2.5.5 通风系统选配 ……………………………………………………………19
 2.6 计算机系统的选配 ……………………………………………………………20
 2.7 温度控制 ………………………………………………………………………20
 2.7.1 过程控制系统 ……………………………………………………………22
 2.7.2 常规PID控制器 …………………………………………………………23
 2.7.3 Smith预估器神经元自适应控制 ………………………………………23
 2.7.4 温度控制系统的设置 ……………………………………………………24
第三章  系统硬件设计方案 ……………………………………………………………25
 3.1 系统硬件电路组成 ……………………………………………………………25
 3.2 模数转换芯片的选取 …………………………………………………………25
 3.3 远程数据采集模块的选取 ……………………………………………………25
 3.3.1 温度传感器 ………………………………………………………………25
 3.3.2 LTM-8300/64通用型1～64点远程数字化温度/模拟量测量模块 ……26
 3.3.3远程数据采集模块ICP-7017、ICP-7024面板 …………………………27
 3.4 温度控制系统 …………………………………………………………………29
 3.4.1 遮荫降温系统 ……………………………………………………………29
 3.4.2 温室蒸发降温系统 ………………………………………………………30
 3.4.3 温室屋顶喷淋降温系统 …………………………………………………30
 3.4.4 玻璃温室屋面喷白 ………………………………………………………31
 3.4.5 热水采暖系统 ……………………………………………………………31
 3.4.6 热风加温系统 ……………………………………………………………31
 3.4.7 电加热系统 ………………………………………………………………32
 3.5 供热源和采暖系统的选择 ……………………………………………………32
第四章  控制算法的研究 ………………………………………………………………35
 4.1 串级控制系统的工程整定方法 ………………………………………………35
 4.1.1 逐步逼近法 ………………………………………………………………35
 4.1.2 两步法 ……………………………………………………………………35
 4.1.3 一步法 ……………………………………………………………………36
 4.2 PID算法  ………………………………………………………………………37
 4.2.1 数字PID增量式算法 ……………………………………………………37
 4.2.2 PID控制器参数整定的一般方法  ………………………………………38
 4.2.3 数字PID调节器参数的初整定 …………………………………………40
 4.2.4 数字PID调节器参数的现场调节及PID算法的变换 …………………41
 4.3 模糊控制 ………………………………………………………………………43
 4.3.1确定模糊控制器的结构  …………………………………………………43
 4.3.2 确定模糊控制规则 ………………………………………………………44
结束语 ……………………………………………………………………………………46
参考文献 …………………………………………………………………………………47
致 谢………………………………………………………………………………………49

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