标准温室自动控制工程技术方案和报价.docx
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标准温室自动控制工程技术方案和报价
温室自动化控制系统的方案
一、现场布局图
为室内温湿度传感器
为室外气象站
为光照传感器
为室内二氧化碳传感器
二、控制原理图
二、系统说明
2.1监控计算机一台
温室使用一套计算机，由它实现与控制器通讯，操作温室的设备，显示并记录、打印温室的当前及历史数据。
2.2DX/WSK-2008温室控制器
每个温室采用1套DX/WSK-2008温室控制器，它能实时监测温室内温度、湿度和室外气象站等环境参数，同时根据检测参数可控制强电设备（如外遮阳、风机、内遮阴等）启或关闭。
DX/WSK-2008温室监测控制系统的可编程控制器是整个系统的关键和核心。
选用德国西门子公司生产的S7-200系列PLC作为控制单元，运用PID控制算法和自适应控制算法进行自动化逻辑控制。
它集中了采集、控制输出、运算、传输等单元为一体，以实现最终环境的调控目的。
控制器的功能如下：
1）采集的快速及精确性
采集的精度主要是由AD采集模块决定，我们采用西门子16位精度采集模块，完全满足需要。
而且西门子CPU软件中有模拟量滤波功能，使能模拟量滤波功能后可以得到更稳定的采集信号；
2）输出的快速响应及频繁性
输出的快速响应及频繁性主要取决于选择的输出类型；我们采用的西门子CPU数字量输出有两种模式，一种是DC24V输出（固态MOSFET1），每个输出点的额定电流是0.75A，最大浪涌电流（8A，100ms）,响应速度从关断到接通是15us，从接通到关断是130us，输出频繁最大脉冲达到100KHZ2。
一种是继电器输出（干触点）。
每个输出点的额定电流是2A，最大浪涌电流（5A，4s@10%占空比）,响应速度从关断到接通或从接通到关断都是10ms，输出频繁最大脉冲达到1HZ。
3）通讯传输的稳定性及传输距离
通讯传输的稳定性及传输距离取决与两个因素：
隔离（使用RS-485中继器）和波特率，通讯一般选用9.6K到187.5K之间的波特率，不使用中继器传输距离为50米，使用中继器传输距离能达到1200米；并且通过隔离使信号免受外部干扰，有很好的稳定性。
4）控制运算的实现
控制运算的实现是靠CPU周而复始地执行程序中的控制逻辑和读写数据。
我们选用的西门子CPU任务循环一次成为一个扫描周期。
在一个扫描周期中，CPU将执行部分或全部下列操作：
读输入：
CPU将物理输入点上的状态复制到读输入过程映像寄存器中；执行逻辑控制程序：
CPU执行程序指令并将数据存储在变量存储区中。
处理通讯请求：
CPU执行通讯任务。
执行CPU自诊断：
CPU检查固件、程序存储器和扩展模块是否工作正常。
写输出：
在输出过程映像寄存器中存储的数据被复制到物理输出点上。
5）显示直观及易操作性
显示设备我公司选用的是西门子TD400C，TD400C是一个小型的人机界面，与西门子CPU配合使用，以文字的形式监视、修改控制器内部寄存器或继电器的数值和状态；正面除4行液晶显示窗外，还配有20个薄膜开关按键，使用户设置、操作非常简单。
6）系统硬件的抗干扰等稳定性
控制柜内部电源供电等线路，安装了大功率的浪涌抑制器，抗击外部强电干扰，并且可以避免雷击浪涌。
使控制器工作更加稳定。
7）多输出组合
PLC多Q点输出，每台设备单独对应输出点；用户可以根据自己需要来随意组合设备分组；
8）控制流程
多年温室控制流程开发经验。
标准流程和自由组态流程，可有用户随意选择，满足多种用户的温室控制要求；
控制算法
在整套系统的控制中，环境采集值的准确性对控制系统是一大影响；再者就是控制算法对系统的稳定性和准确性更为重要。
在温室监控系统中，一般采用PID算法。
PID算法具有简单、稳定和可靠性高等优点。
但PID调节的对象过程总有较大的超调量，经过一定时间才能衰减到给定值上。
为此需用一种更好的方法来代替PID调节，这就要求用先进的现代控制理论来代替PID调节，来满足温室监控的要求。
DX/WSK-2008温室监测控制系统就是采用了模型参考自适应算法来对环境进行控制的。
本调节系统是一个单调节回路，即在调节对象上用一个调节对象保持参数恒定。
模块参考自适应控制算法的设计方法主要有两种方法：
局部参数的最优化方法和稳定性理论方法。
从设计方法的历史来看，最早采用的是局部参数最优化方法，然后发展到稳定性理论的方法。
用局部参数最优化的方法设计出来的自适应控制系统，一般具有形式简单，便于执行的优点。
但系统常常是不稳定的。
在自适应控制系统中，稳定性是基本要求，不稳定的系统是无法工作的。
而稳定性理论的方法设计出来的系统就一定是稳定的。
1）、亚普诺夫稳定性定理：
设系统的状态方程x=f（x*t）；零状态为平衡状态，即f（0*t）=0;;
如果存在一个具有连续的一阶偏导数的标量函数V（x*t）并且满足以下条件；
设方程x=f（x*t）轨迹的V（x*t）是负定的，那么在原点x=0处的平衡状态是渐近稳定的。
定理中的V（x*t）称为李亚普诺夫函数
2）、波夫（POPOB）超稳定定理
对于并联的参数自适应系统为：
Xm=AmXm+BmUXp=Ap（e*t）Xp+Bp（e*t）U
以上方程可把任何一个自适应系统简化为标准的多变量反馈系统。
系统有一个线性前向环节和一个反馈环节构成，返回环节可以是线性的或非线性的，时变的或非时变的。
用李亚普诺夫稳定性定理的设计方法，能够成功的设计稳定的模型参数自适应系统。
但可供选择的李亚普诺夫函数不是唯一的，因此这个方法受到限制。
用波波夫超稳定性方法设计模型参数自适应系统时，可以找到一大类（或几类）稳定自适应的算法。
这个方法给设计者提供寻找自适应律更大的灵活性。
2.3传感器
每个温室有温度湿度传感器3套，光照传感器1套，二氧化碳传感器1套，所有温室公用室外气象站1套，温湿度传感器为国产传感器；光照传感器为国产，二氧化碳传感器为国产，气象站为国产。
2.4防雷通讯器
为适应多雷雨天气要求，通讯设备采用经防雷处理的防雷通讯器。
三、软件及控制功能：
我公司开发的温室控制软件选用Delphi作为软件开发平台，利用其强大的图形处理、数据处理以及通讯能力，与PLC及工控机板卡进行数据交换，完成实时监控任务。
并且能存储报表数据、报警文件及图形文件。
1、Delphi开发工具的特点
DX/WSK-PLC温室监测控制系统软件是采用Delphi开发的，Delphi是美国宝蓝公司（BorlandInternationalInc）出品的一种强大的可视化开发工具，采用了弹性可重复利用的完整的面向对象程序语言（Object-OrientedLanguage）、当今世界上最快的编辑器、最为领先的数据库技术，是唯一真正的编译语言。
并且Delphi的CodeInsight技术省去许多输入工作的麻烦。
这一技术是建立在编译器信息之上的，而不是基于像VisualBasic等使用的类型库，因此应用范围更广泛。
Delphi还支持在调试时随意放置和停靠窗口并把这一状态保存为命令的桌面设置。
由此，Delphi的IDE实现了对调试功能的良好支持。
由于Borland缺少一种数据库计划，因此Delphi保留了我们认为是所有工具中最灵活的数据库结构。
对大多数基于本地、客户/服务器和ODBC数据库平台的应用程序来说，BDE的功能都非常强大。
所以由上原因得出Delphi比组态、VisualBasic等开发更有优势！
2、温室监测控制系统软件功能
温室监测控制系统软件是采用Delphi开发完成，界面友好，运行于win2000/xp操作系统下，其功能包括用户登陆、系统监控、参数设定及浏览、报警、实时曲线、历史曲线、报表、打印等几个部分。
1）用户登陆
规定用户使用权限，非用户不能登陆系统，保证系统安全。
可设置权限对用户和密码进行修改。
分两级权限：
温室察看权限、参数修改权限。
2）系统监控
监控室内温度、湿度、及室外气象等参数。
各种设备的动作和状态；当温室内出现异常时进行声音、图像报警。
文本屏显示室内温湿度数据，用户可在控制室和控制房同时查看温室内的温湿度的实时数据；
3）控制功能
可通过计算机屏幕实现控制设备的自动及手动转换；
自动：
能根据用户设定的参数（目标值、时间等），对卷膜、风机、水帘等设备进行控制；
手动：
通过鼠标操作实现各种控制设备的开启、关闭和启停，实现远程强制手动控制操作。
定时：
可对补光灯设备定时控制，并可跨天运行。
用户可自设定设备在指定时间段的开或关；
4）参数设定及浏览
对所要实现自动控制的参数进行设定，以满足自动控制要求。
5）报警
在检测时，控制系统发现有检测结果超出设定的报警条件时，立即进行报警。
6）实时曲线
实时趋势曲线可将系统采集到的数据以实时曲线的方式显示出来，以便于观察系统检测状态。
7）历史曲线
可显示出各测量参数的日、月、季、年参数变化曲线，根据该曲线可合理的设置系统参数值。
以及分析各参数变化对作物生长的影响。
8）历史数据记录
对室外气象站及室内温室度的数据进行记录，采样周期可以自行设置，记录的时间大于5年。
历史数据查询可以显示年、月、日的平均值和最大值、最小值。
9）报表
系统测量结果可送入至软件的报表服务器中，以报表形式对各参数进行分析和浏览。
10）打印
可对历史曲线、报表进行打印，方便数据查询。
四、设备自动控制方式
1.外遮阳控制方式
采用室外光照控制，按照设定好的光照目标值进行开关控制。
同时提供两个时间段的定时控制，根据设定好的时间，在时间段内按照设定的开关动作进行控制。
2.保温膜控制方式
采用室内温度控制，按照设定好的温度目标值，在低于温度目标值一定温度后开保温进行保温控制。
同时提供两个时间段的定时控制，根据设定好的时间，在时间段内按照设定的开关动作进行控制。
3.天窗控制方式
采用室内温度控制，按照设定好的温度目标值进行控制。
同时提供两个时间段的定时控制，根据设定好的时间，在时间段内按照设定的开关动作进行控制。
4.湿帘水泵控制方式
采用室内温度控制，按照设定好的温度目标值进行控制。
5.风机控制方式
采用室内温度控制，按照设定好的温度目标值进行控制。
6.循环风机控制方式
采用室内温度与CO2补气控制，按照设定好的温度目标值和CO2目标值，只要有一个需要开那么就允许循环风机。
7.补光灯控制方式
采用定时控制方式，提供两个时间段的定时控制，在设定好的时间段内开补光灯，不在时间段内关补光灯。
8.喷雾控制方式
采用室内湿度控制，根据设定好的湿度目标值进行控制，喷雾开始先开高压喷雾泵，再开喷雾电磁阀。
9.CO2控制方式
采用室内CO2控制，根据设定好的CO2目标值进行开关控制。
10.滴灌控制方式
采用定时控制方式，提供两个时间段的定时控制，在设定好的时间段内开滴灌，不在时间段内关滴灌。
五、internet监控系统
本系统软件采用MSVB.NET和ASP.NET技术，数据库采用SQLServer技术，构建了基于B/S（Browser/Server）的系统模式，这种模式构架有利于系统的维护与升级，只要通过浏览器就可以访问实时数据，而且还能进行历史数据的查询。
通过该系统，即使在远离观测现场的异地，也能方便地对各种环境要素如温湿度、光照、CO2、室外气象等环境数据的采集读取，真正实现了远程监测和数据共享的功能。
随时随地监控温室内的作物生长情况，大大提高了工作效率。
六、视频监控
序号
名称
型号
特点概述
一
前端设备
室内嵌入式球型云台
EX-M7Q
7寸半球解码云台金属机芯
27倍一体机
SF-278E
27倍一体机,带断电记忆、RS485接口，聚焦速度快及平稳4.0版本，
二
后端设备
嵌入式数字硬盘录像机
SF-TW2700
四路双工全实时，录像回放100帧，MJPEG压缩格式，支持移动侦测，视频丢失报警，录像通道联动功能，多种录像模式，支持断电恢复自动录像，支持PS/2接口鼠标，SATA硬盘接口，硬盘容量无限制。
2
显示器
优派
19寸液晶
3
硬盘
希捷
DVR专用1T硬盘
系统报价
编号
产品
单价
数量
金额
1
计算机（用户准备）
0
1
0
2
DX/WSK-2008温室控制器
9800
2
19600
3
DX/WSK-2008温室控制系统软件
6200
1
6200
4
DX/WSK-WEB2008温室远程监控系统
6820
1
6820
5
温湿度传感器（国产）
830
6
4980
6
光照传感器（国产）
760
2
1520
7
二氧化碳传感器（国产）
2920
2
5840
8
气象站（温、湿、光、风速、风向、雨雪）
5080
1
5080
9
防雷通讯口
970
1
970
10
电缆线材
2800
2800
11
强电柜（用户准备）
12
室内嵌入式球型云台
792
4
3168
13
27倍一体机
1680
4
6720
14
嵌入式数字硬盘录像机
1128
1
1128
15
显示器
1044
1
1044
16
硬盘
900
1
900
12
安装调试费
6500
14
小计：
73270
13
税金
5%
3664
合计：
76934
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