基于PLC的温室大棚自动化控制本科毕业论文 下载本文

在本系统所用到的端子为:

1)L1、L2、L3:连接工频电源,为电源输入端。 2)U、V、W:变频器输出,接三相鼠笼电机。

3)STF:正转启动,STF信号ON时便正转,处于OFF时停止。 4)RH、RM、RL:信号组合,用来选择多段速度。 5)SP:信号公共输入端子。 6)RUN:变频器运行输出端子。

7)SE:集电极开路输出公共端,RUN、FU的公共端子。 8) ABC:为异常输出端,当出现异常时变频器停止工作。 (2)控制端子

SDSTFSTR频RLRMRH器变RSTQF2UVWM3~UVW图2-2 变频器的控制端子

SD为公共端,STF控制电机正转,STR控制电机反转,RL为大风电机以280n/min运行,RM为大风电机以700n/min运行,RH为大风电机以1120n/min运行。

(3)参数设置

由于使用的是普通的三相电机,所以对其内部的参数设置比较简单,大多数是默认值,只需对以下参数进行设置:

Pr.4→40 设置高速频率为40HZ Pr.5→25 设置中速频率为25HZ Pr.6→10 设置低速频率为10HZ Pr.7→1 设置加速时间为2S Pr.8→1 设置减速时间为2S Pr.9→5 电子过流保护

Pr.71→0 设置适用电机为合适标准电机的热特性 Pr.79→2 操作模式选择 Pr.83→380 电机额定电压 Pr.84→50 电机额定频率 AC端为变频器异常输出端

根据系统需要,M为大风电机,电机功率为4KW,额定电流为8A。QF2保护整个主回路的作用,起到过流、过载保护。在此选用10A的空气开关。接触器KM1的型号为CJ20-10A,当KM1线圈得电时,KM1主触

头闭合,驱动大风电机运行。电路图如右图2-3所示:

图2-3 大风电机主回路电路

2.风门电机主回路设计

风门控制系统的主要作用是为植物生长提供新鲜空气。当植物光合作用的过程中不断吸入二氧化碳,排出氧气。为了植物能健康生长,所以间隔一段时间通风,使新鲜空气进入。M3为风门电机,电机功率为1.1KW,电机的额定电流为2.5A,供电电压为交流380V。在此系统中通过KM3来控制风门电机,交流接触器KM3的型号为CJT1-5A,QF4在此起到短路保护整个主回路的作用。右图2-4为风门电机的主回路

图2-4风门电机主回路电路 3.风冷电机主回路设计

根据系统需要,M4为冷风机的电机,风冷电机的功率为1.5KW,额定电流为3A。在整个植物生长的过程中,植物的呼吸可使温度升高,温度超过最高温度时风冷电机运转。交流接触器KM4的型号为CJT1-5A,当KM4线圈得电时,KM4主触头闭合,驱动风冷电机运行。右图2-5为风冷电机的主回路。

图2-5风冷电机主回路电路

4.加热风机主回路设计

根据系统需要,在整个的植物生长程中温度是非常重要的因素,本系统中采用的是燃油热风机加热系统,风机采用FZL型轴流风机,风流大、风压高、噪音小,交流接触器KM5的型号为CJT1-5A,当KM5线圈得电时,KM5主触头闭合,驱动风冷电机运行。右图2-6为加热风机的主回路。

图2-6加热风机主回路电路 5.加湿电机主回路设计

加湿电机在系统中主要为植物正常生长提供适宜湿度,本系统中采用的是由北京瀚宁空气技术有限公司生产的高压微雾加湿机,加湿主机采用高压陶瓷柱塞泵,压力大硬度强。接触器KM2的型号为CJ20-10A,当接触器KM2主触头闭合时,加湿电机M2运行。右图2-7为加湿电机主回路。

图2-7加湿风机主回路电路

6.系统主电路总图

图2-8系统主电路总图

2.3 温湿度传感器的选用

1.温度传感器及仪表的选用

温度是温室大棚种植最重要的条件,保证植物正常生长所需的适宜温度,才能获得高生产、高收益。不同植物生长所需的温度不同,如:蒜黄生长所需的最适温度为20~25度,我们以下就以蒜黄最适温度来编程。温度是一种最基本的环境参数,测量温度的关键是温度传感器。本设计选择了PT100电阻式温度传感器(如下图2-9所示)。测量范围为-200℃~400℃。Pt100,就是说它的阻值在0度时为100欧姆,PT100温度传感器,是一种以铂(Pt)作成的电阻式温度传感器。其外形结构如下图2-9所示。

图 2-9 PT-100

(1)PT100温度参数如下表2-2:

表2-2 Pt100温度传感器的主要技术参数

特性指标

的外形结

传感器的主要技术

测温范围 -200~400℃ 探头长度: 5cm/10cm 15cm/20cm 电阻变化: 接线方式: 探头直径: 0.3851Ω/℃ 接线叉 Φ5mm 引线接法 传感器件: 引线长度: 三线式 PT(铂) 一般2米,定制长度(专用引线) 允通电流: 供电: Pt100温度传感器的优点: ≤5mA 24VDC 热响应时间: 输出: <30s 4~20mAD 具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点 (2) PT100温度传感器三根芯线的接法:PT100铂电阻传感器有三根引线,可用A、B、C(或黑、红、黄)来代表三根线,三根线之间有如下规律:

A与B或C之间的阻值常温下在110欧左右,B与C之间为0欧,B与C在内部是直通的,原则上B与C没什么区别。仪表上接传感器的固定端子有三个:A线接在仪表上接传感器的一个固定的端子.B和C接在仪表上的另外两个固定端子,B和C线的位置可以互换,但都得接上。如果中间接有加长线,三条导线的规格和长度要相同。热电阻的3线和4线接法:是采用2线、3线、4线,主要由使(选)用的二次仪表来决定。一般显示仪表提供三线接法,PT100一端出一颗线,另一端出两颗线,都接仪表,仪表内部通过桥抵消导线电阻。

PT100温度传感器采用三线式接法的原因:

PT100温度传感器0℃时电阻值为100Ω,电阻变化率为0.3851Ω/℃。由于其电阻值小,灵敏度高,所以引线的阻值不能忽略不计,采用三线式接法可消除引线线路电阻带来的测量误差,在本次设计中采用三线式接法。工作原理如下:

PT100引出的三根导线截面积和长度均相同(即r1=r2=r3),测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥,铂电阻(Rpt100)作为电桥的一个桥臂电阻,将导线一根(r1)接到电桥的电源端,其余两根(r2、r3)分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上,这样两桥臂都引入了相同阻值的引线电阻,电桥处于平衡状态,引线线电阻的变化对测量结果没有任何影响。三线式接法原理图如图2-11所示。

R1ER2RxUr1Rpt100r2r3

图 2-11 三线式接法原理图

当R1 X (Rx + r1 + r3)=R2 X (Rpt100 + r2 + r1),电桥平衡时,U=0。

(4)温度显示及控制

要知道大棚里面的温度,必须配备有相应温度控制仪表,这里将采用XMOB智能型温度显示器(如下图2-12所示),其可调节上限温度值和下限温度值,当温度大于下限位的时候,相应输出继电器动作,当温度高于上限位的时候,相应输出继电器动作。

图2-12 XMOB智能型温度显示器

(5)XMOB主要技术参数

输出类型 继电器输出 测量精度 ±0.5%F.S±1digit 冷端补偿误差 ≤±2℃ 测量数显范围 -1999∽9999

工作环境 0∽50℃,相度湿度≤85%RH 电源 AC 220V±10% 50HZ/60HZ 功耗 ≤4VA

(6)热电阻与仪表的接线图

图 2-13热电阻与仪表接线图