红枣烘房—温湿度自动控制系统设计方案
1 引言
温度和湿度是工农业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度和湿度密切相关。在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度和湿度控制占有着极为重要的地位。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式、燃料、控制方案也有所不同；同时排湿方式不同，其控制方式也不相同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中加热装置广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，排湿装置多采用轴流式风机，燃料有煤气、天然气、油、电等[1]。温度和湿度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。
可编程控制器 红枣在烘干的过程中不仅需要对温度和湿度数值大小进行控制，而且不同烘制阶段加热和排湿的时间也不相同，用PLC来实现温度和湿度的精确控制，方便快捷，使人从繁重的劳动解放出来。 2 枣的干制 2.1 工艺流程 红枣烘制的流程大致如下： 原料→挑选→分级→装盘→烘制→包装→成品 2.2 工艺要点 2.2.1 温度控制 通过大量实验表明红枣烘干温度控制分3个阶段[3],分别包括：缓慢升温阶段、恒温排湿阶段和后熟制干阶段。 第1阶段为缓慢升温阶段，点火后温度由常温缓慢升至50～55℃，保持5小时左右。此阶段应注意升温不能过高过快，否则枣果表面易形成硬壳(俗称焖枣>，破坏果肉水分向外排放的通道，不利于枣果水分排放。 第2阶段为恒温排湿阶段，是整个烘干过程中主要时期。其特点是需要大火，持 续时间长，枣果表面颜色全变为紫红色。在此期既要注意排湿，又要不停地加火，使炕房温度控制在65～70℃之间，保持19h左右，若温度低则会延长烘干时间，温度高则会形成焦枣。 第3阶段为后熟制干阶段，其特点是枣果表面由软变为皱褶，趋于成熟，温度应控制在50～55℃之间，保持5h左右。此期要一直打开排湿窗和进气窗。 在实际操作中3个阶段是连续进行的，枣农要不断观察枣果的变化，以采取相应措施。 2.2.2 湿度控制 红枣在烘干过程中，自身水分在烘房内温度作用下不断向外排出、变干，若烘房内水份不能及时排除，制干速度延缓，且易形成焦枣，降低食用价值。在第1阶段，温度缓慢升起后，枣果表皮逐渐变软，枣果中的水分慢慢向外排放，炕房内的湿度一般在65％以下。当进入第2阶段，即点火后5h左右，枣果表面颜色变深，果肉继续变软，烘房内的湿度不断上升，当烘房内干湿球温度之差小于5℃或相对湿度大于70％时，立即打开排湿窗和进气窗通气排湿。当烘房内干湿球温度差达15℃或相对湿度低于40％时，要停止排湿。若温度上升到65℃以上，相对湿度大于70％时仍不排湿，就会出现焦枣。据经验，相对湿度达到70％以上时，会感到空气潮湿闷热，呼吸困难，枣果表面潮湿。此时，应立即进行烘房内通风排湿工作。经验认为，烘房内相对湿度达70％左右时，通风排湿1min，可使相对湿度降至60％左右，此时应停止通风排湿。以后视相对湿度情况，多次进行通风排湿(烘干过程中一般排湿7次>。通风排湿时，视烘房内相对湿度的高低和外界风力的大小，决定通风排湿的方法和时间的长短。相对湿度高，外界风力较小时，则将进气窗和排湿窗全部打开，排湿时间较长。反之，则可将进气窗和排湿窗交替开放，排湿时间较短，每次通风排湿时间以10～15min为宜。过短通风排湿不够，相对湿度仍高，影响红枣干燥速度和产品品质；过长，随着潮湿空气的排出，室内温度也随之下降。当干燥作用继续进行时，需要重新升高温度，耗煤量增加，成本提高。每次通风排湿结束时，应及时将通风设备关闭，使烘房内温度迅速回升。干燥作用继续进行时，感到空气干燥，呼吸顺畅，枣果表皮干燥而出现皱纹，则达到了通风排湿的效果[3]。 3 烘房结构的设计 3.1烘房的外部结构 烘房外部结构如图所3-1示 图3-1烘房结构 3.2烘房的内部设备 烘房的内部设备包括有：观察窗、风机、热风炉、控制器、风门、鼓风机和排气窗，其布置如图所示 图3-2 烘房设备安装位置 1）控制器 三相和单相两类，都带有正反转功能，具有防雷击保护、过流保护、输出短路保护等安全防护措施。具有缺相<三相）、过载、短路保护和电流监测的功能。烘房管理系统软件组网连接,通过计算机可读取所有网内控制器的工作过程记录。变频器端口与变频器连接. 实现风机的无极调速控制。通过模糊自适应控制算法，自动控制鼓 烘制室 加热室 观察窗 风机 热风炉 控制器 风门 排湿窗 鼓风机 风机的启停和风门的开关角度，可靠并简捷控制烤房内的温度和湿度。并具有智能报警和语音提示功能。 2）热风炉 选用耐酸钢、耐候钢制作，焊接部位选用与母材一致的焊材进行焊接。金属外表面采用耐500℃以上高温、抗氧化、附着力强的环保材料进行防腐处理。确保设备使用寿命10年以上。 3）轴流风机 风机叶片数量4个，采用内置直联电动机，叶轮顶部和风筒的间隙5mm，符合国家规定。电动机F级绝缘 4）风门和排湿窗 风门的风叶材料是厚度1.5mm冷轧钢标准板，内设冲压加强筋。风门关闭严密。风叶能在0～90°开启，并在任意角度保持稳定。电动机控制回路具有保护措施。插座安装可靠，电动机连接到插座的连线绝缘性能好，不漏电，防雨淋。 排湿窗采用轻质材料，不易变形，开关灵活。采用喷塑或镀锌处理，喷塑厚度不小于20μm，颜色纯正。 5）鼓风机 离心式鼓风机，运转稳定，但是风量较小，对热风炉起到辅助的作用。 6）温湿传感器 选择测量精度高，既有测干球温度又有测湿球温度，从而通过干球和湿球温度之差实现对湿度的测量，使用方便。 4 烘房温湿控制系统的原理 干制过程中，要掌握温度调节、通风排湿及倒换烘盘等技术，以较短的时间获得较高质量的产品。主要控制以下几大要点[5]： ①对不同品种的红枣采用不同的干制温度和升温方式 ②根据烘房内相对湿度的高低，适时通风排湿 ③掌握干燥时间 4.1目标温湿度设定依据 影响烘房温湿度的因素有很多，通常烘房温度高、风流速度快则烘制速度就快，但是如果目标湿度设置不合适，比如设定目标湿度较低时，烘房的湿度很快就能达到目标湿度，造成风门打开过于频繁，外界冷空气进入烘房量加大，烘房内就很难保证较高的温度。再者，目标湿度较低，就意味着排出的空气含水量较少，却排出了大量热量，造成很大的热损失。这就提示我们，目标湿度要根据具体情况确定，过低会造成能源的浪费且红枣因温度较低而失水较慢，过高又会造成环境湿度大而造成的失水较慢，综合以上的因素，应选择刚好能达到目标温度的目标湿度值最为合适，这就需要根据烘制当时的现场条件摸索出这个值。 4.2温湿度控制系统的选择 4.2.1PLC的应用及特点[6] 随着农业科技的不断发展,大枣烘房的智能化不断提高,为提高红枣烘制品质,工作人员必须时刻对红枣烘房的温、湿度进行监测和控制。为解决这一问题,多应用一种基于PLC和温湿度传感器的智能温室控制系统,该系统实现了红枣烘房内温湿度的自动测量和调节。 PLC即可编程序控制器，是在计算机的促进下发展起来的新一代顺序逻辑控制装置，它使用软件完成顺序逻辑控制功能，用计算机执行操作命令，实时操作。因此，顺序逻辑控制功能的更改十分方便，并且其工作可靠性和运算速度都比较高。并且具有以下特点： ①灵活性和通用性强 PLC是利用存储在机内的程序来实现各种控制功能的，因此在PLC控制的系统中，当控制功能发生改变时只需要修改程序即可，PLC的外部接线改变极少，甚至可以不必改动。一台PLC在用于不同的控制系统中，只改变其中的程序即可，其灵活性和通用性是其他电路无法比拟的。 ②可靠性高、抗干扰能力强 在PLC控制系统中，大量的开关动作是由半导体电路完成，和同等规模的继电接触器相比，电气接线和开关节点已经减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。并且在硬件和软件方面都采取了强有力的措施，使其具有极高的可靠性和抗干扰能力，平均无故障率可达到几万甚至几十万小时以上。 ③编程语言简单易学 在PLC是一种计算机产品，但是它的编程很容易掌握，PLC的设计人员充分考 虑了工程技术人员的技能和习惯，其程序的编制采用继电器形式的“梯形图”编程方式及命令语句表编程，只用PLC的少量开关逻辑控制指令就可以方便的实现继电器电路的功能，这就使PLC的程序简单并且容易被人掌握，为不熟悉的电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 ④PLC体积小、重量轻、易于实现机电一体化 PLC内部电路主要采用半导体集成电路，具有结构紧凑、体积小、重量轻、能耗低的特点，是实现机电一体化的理想设备。 4.2.2温湿度控制系统的工作原理 本系统主要由DS18B20型干湿球温度传感器、集成运算放大器(LM358> 、A /D 转换器(ADC0809>、光电耦合器(TLP521>和PLC (S7-200系列>组成。干湿球温度传感器用来采集烘房内干球温度和湿球温度信号,通过二者之差来得到湿度信号，将采集到的信号经ADC0809转换成8路并行数字信号,信号通过光电耦合器传入PLC,PLC将经转化后的信号与设定温、湿度值进行比较。若转换后的温度信号若高于设定温度上限,则开窗降温。若低于设定温度下限,则关窗并驱动加热设备。转换后的湿度信号高于设定湿度上限,则启动风机。若低于设定湿度下限,则关闭排湿窗并控制风机停止工作[7]。其系统工作原理如图4-1所示： 图4-1系统工作原理图 5 烘房温湿控制系统设计 根据系统具体指标要求，可以对每一个具体部分进行分析设计，整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。 5.1硬件设计 系统硬件框图结构如图5-1所示: 给定温度<湿度） 图5-1系统硬件框图 系统硬件连接图如图5-2所示 图5-2 系统硬件连接图 5.1.1信号的采集 温湿度信号是由温湿度传感器采集并转化为电压信号, 经运算放大器放大后分别接入A /D转换器(ADC0809>的IN0、IN1 号通道。PLC输出口Y0 通过输出电路接到A /D转换器(ADC0809>的地址选择输入端(A> ,控制具体模拟量信号的转换。 5.1.2输入接口电路 在输入采样阶段, PLC首先扫描所有输入端子,将各输入状态存入内存中的各对应的输入映像寄存器中(例如按钮SB1>，接点闭合，就将1写入对应表示输入继电器X0所示的位上, SB1接点断开,则写入0[8]。为了保证输入灵敏度当输入电流在4.5mA以上(X10以后为3. 5mA以上>时,就把1写入相应的输入映像寄存器中,当输入电流在1. 5mA以下时,就把0写入相应的输入映像寄存器中。 5.1.3系统的硬件配置 1）S7-200PLC选型 S7-200系列PLC是由德国西门子公司生产的一种超小型系列可编程控制器，它能够满足多种自动化控制的需求，适用于各行各业，各种场合的检测监测和控制的自动化，其设计紧凑，价格低廉，并且具有良好的可扩展性以及强大的指令功能，可代替继电器在简单的控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。S7-200系列可以根据对象的不同, 可以选用不同的型号和不同数量的模块。并可以将这些模块安装在同一机架上。 在S7-200系列中，单极性模拟量的输入/输出信号的数值范围是0～32000，双极性模拟信号的数值范围是-32000～+32000[9] 综合S7-200系列的各种特点，此类型的PLC能满足红枣烘房的温、湿度自动控制的要求。 2）温湿传感器 DS18B20干湿球温度传感器如图5-3所示，它是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度再通过一定的计算方式得到湿度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可实现高精度测温，转换时间为200ms[10]。 图5-3干湿球温度传感器 ①具体参数如下： 基本功能：检测温度；显示温度；过限报警 主要技术参数 温度检测范围： -55℃～+125℃ 测量精度：±0.5℃ 显示方式：四位显示 报警方式：三极管驱动的蜂鸣音报警 ②传感器放置位置 根据红枣烘房内温湿度的要求，应将传感器放置在正确的位置才能准确的测出烘房内的温度和湿度，通常将传感器放置在远离加热炉和排湿窗的位置，即通常放在烘房中间房顶出。若离加热炉较近，则所测温度高于房内温度，若离排湿窗较近则，此处空气交换较为频繁，所测温度低于房内实际温度，因此传感器的正确位置直接影响到对房内实际温度的准确控制，进而影响到红枣的烘制品质。3）A /D 转换器(ADC0809> A /D 转换器(ADC0809>特点是：8路模拟信号的分时采集，片内有8 路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs 左右。 其内部逻辑结构如图5-4所示： 干球探头 湿球探头 导水弯管 控制器接头 水壶 图5-4A /D转换器(ADC0809>内部逻辑结构图 图中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D 转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连。 A/D转换后得到的数据应及时传送给PLC控制器进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式[11]。 ①定时传送方式 对于一种A/D转换其来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128μs，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 ②查询方式 A/D转换芯片由表转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。 ③中断方式 把表转换完成的状态信号 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。 4）集成运算放大器(LM358> LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358 的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。其脚位排列如图5-5所示： 图5-5 LM358脚位排列图 其特性: 内部频率补偿 直流电压增益高约100dB单位 增益频带宽约1MHz 电源电压范围宽：单电源3～30V；双电源±1.5～±15V 低功耗电流，适合于电池供电 低输入失调电压和失调电流 输出电压摆幅大，约为0 至1.5V 5）光电耦合器(TLP521> 用来隔离高频电路与低频电路，高频电路产生的高频信号会干扰低频电路，用光耦合器既能连接两个部分又能屏蔽高频信号。 5.2软件设计 在温、湿度自动控制器的软件设计中, 采用了模块化设计。各个部分分别设计成子程序, 这样便于软件的升级和维护, 同时在软件上也采取了防止程序跑飞<程序没有 按指定的要求进行运行）的措施[12]。5.2.1控制算法的设计 1）PID 控制程序设计 模拟量闭环控制较好的方法之一是PID 控制，PID 在工业领域的应用已经有60多年，现在依然广泛地被应用。人们在应用的过程中积累了许多的经验，PID 的研究已经到达一个比较高的程度。比例控制(P>是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。其特点是具有快速反应，控制及时，但不能消除余差。在积分控制(I>中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。积分控制可以消除余差，但具有滞后特点，不能快速对误差进行有效的控制。在微分控制(D>中，控制器的输出与输入误差信号的微分<即误差的变化率）成正比关系。微分控制具有超前作用，它能预测误差变化的趋势。避免较大的误差出现，微分控制不能消除余差。PID 控制，P 、I 、D 各有自己的优点和缺点，它们一起使用的时候又和互相制约，但只有合理地选取PID 值，就可以获得较高的控制质量[13]。2）PID 控制算法 图5-6带PID 控制器的闭控制系统框图 如图5-6所示，PID 控制器可调节回路输出，使系统达到稳定状态。偏差e 和输入量r 、输出量c 的关系: (1> 控制器的输出为: <2） 上式中, ——PID 回路的输出。 ——比例系数P 。 ——积分系数I 。 ——微分系数D。 PID调节器的传输函数为： (3> 数字计算机处理这个函数关系式，必须将连续函数离散化，对偏差周期采样后，计算机输出值。其离散化的规律如表5-1所示： 表5-1模拟与离散形式 模拟形式离散化形式 所以PID输出经过离散化后，它的输出方程为: (4> 式<4）中， 称为比例项； 称为积分项； 称为微分项； 上式中，积分项是包括第一个采样周期到当前采样周期的所有误差的累积 值[14]。计算中，没有必要保留所有的采样周期的误差项，只需要保留积分项前值，计算机的处理就是按照这种思想。故可利用PLC中的PID指令实现位置式PID控制算法量[15]。 3）PID在PLC中的回路指令 现在很多PLC已经具备了PID功能，STEP 7 Micro/WIN就是其中之一有的是专 用模块，有些是指令形式。西门子S7-200系列PLC中使用的是PID回路指令。见表5-2。 表5-2 PID回路指令 名称PID运算 指令格式PID 指令表格式PID TBL，LOOP 梯形图 使用方法：当EN端口执行条件存在时候，就可进行PID运算。指令的两个操作数TBL和LOOP，TBL是回路表的起始地址，本文采用的是VB100，因为一个PID回路占用了32个字节，所以VD100到VD132都被占用了。LOOP是回路号，可以是0～7，不可以重复使用。PID回路在PLC中的地址分配情况如表5-3所示。 表5-3PID指令回路表 偏移地址名称数据类型说明 0 过程变量 4 给定值 8 输出值 12 增益 16 采样时间 20 采样时间 24 微分时间 28 积分项前值 32 过程变量前值 实数必须在0.0~1.0之间 1） ①回路输入输出变量的数值转换方法 在本系统中，设定的温度和湿度是给定值，需要控制的变量是烘房中的温度和湿度。但它不完全是过程变量PV，过程变量PV和PID回路输出有关。在本文中，经过测量的温度和湿度信号被转化为标准信号温度和湿度值才是过程变量，所以，这两个数不在同一个数量值，需要他们作比较，那就必须先作一下数据转换。传感器输入的电压信号经过转换器转换后，是一个整数值，他的值大小是实际温度的把A/D模拟量单元输出的整数值的10倍。但PID指令执行的数据必须是实数型，所以需要把整数转化成实数。使用指令DTR就可以了。如本设计中，是从AIW0读入温度被传感器转换后的数字量。 ②实数的归一化处理 因为PID中除了采样时间和PID的三个参数外，其他几个参数都要求输入或输出值0.0~1.0之间，所以，在执行PID指令之前，必须把PV和SP的值作归一化处理。使它们的值都在0.0~1.0之间。归一化的公式如(5>: <5） 式中, R noum——标准化的实数值； R raw——未标准化的实数值。 S pan——补偿值或偏置，单极性为0.0，双极性为0.5。 Off est——值域大小，为最大允许值减去最小允许值，单极性为32000.双极性为6400。 本文中采用的是单极性，故转换公式为: <6） 因为温度经过检测和转换后，得到的值是实际温度的10倍，所以为了SP值和PV值在同一个数量值，我们输入SP值的时候应该是填写一个是实际温度10倍的数，即想要设定目标控制温度为100℃时，需要输入一个1000。另外一种实现方法就是，在归一化的时候，值域大小可以缩小10倍，那么，填写目标温度的时候就可以把实际值直接写进去[7]。 ③回路输出变量的数据转换 本设计中，利用回路的输出值来设定下一个周期内的加热时间。回路的输出值是在0.0~1.0之间，是一个标准化了的实数，在输出变量传送给D/A模拟量单元之前，必须把回路输出变量转换成相应的整数。这一过程是实数值标准化过程。 <7） S7-200不提供直接将实数一步转化成整数的指令，必须先将实数转化成双整数，再将双整数转化成整数。程序如下： ROUND AC1, AC1 DTI AC1, VW34 4> PID参数整定 PID参数整定方法就是确定调节器的比例系数P、积分时间Ti和和微分时间Td，改善系统的静态和动态特性，使系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。一般可以通过理论计算来确定，但误差太大。目前，应用最多的还是工程整定 法：如经验法、衰减曲线法、临界比例带法和反应曲线法。 经验法又叫现场凑试法，它不需要进行事先的计算和实验，而是根据运行经验，利用一组经验参数，根据反应曲线的效果不断地改变参数，对于温度控制系统，工程上已经有大量的经验，其规律如表5-4所示。 表5-4温度控制器参数经验数据 被控变量规律的选择比例度积分时间<分 钟） 微分时间<分 钟） 温度滞后较大20~603~100.5~3实验凑试法的整定步骤为“先比例，再积分，最后微分”。 ①整定比例控制 将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。②整定积分环节 先将步骤①中选择的比例系数减小为原来的50～80％，再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应为止，确定比例和积分的参数。 ③整定微分环节环节 先置微分时间TD=0，逐渐加大ID，同时相应地改变比例系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。 根据反复的试凑，调出比较好的结果是P=120. I=3.0 D=1.0。 5.2.2主程序 图5-5主程序框图 5.2.3相关子程序 (1> 温度比较子程序 为适应查表而对数据做必要处理。 (2> 数制转换子程序 完成十六～十进制之间的转换。将采集到的信号进行十六和十进制之间的转换。 (3> 温湿度之间的转换程序 由干球温度、干湿球温差求湿度值 (4> 显示子程序 显示温、湿度值。 (5> 输出子程序 根据设定值与测量值控制鼓风机、轴流式风机、排湿窗使现场达到相应温度和湿度。 (6> 设定值输入子程序 由传感器读入温度。其设定值包括温度上限值、温度下限值、湿度设定值。5.2.4PLC程序设计 1> PLC程序设计的方法 PLC程序设计常用的方法：主要有经验设计法、继电器控制电路转换为梯形图法、顺序控制设计法、逻辑设计法等[17]。 ①经验设计法：经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，故称为经验设计法。 ②继电器控制电路转换为梯形图法：用PLC的外部硬件接线和梯形图软件来实现继电器控制系统的功能。 ③顺序控制设计法：根据功能流程图，以步为核心，从起始步开始一步一步地设计下去，直至完成。此法的关键是画出功能流程图。 ④逻辑设计法：通过中间量把输入和输出联系起来。实际上就找到输出和输入的关系，完成设计任务。 2>编程软件STEP7--Micro/WIN 概述 STEP7-Micro/WIN 编程软件是基于Windows的应用软件，由西门子公司专为S7-200系列可编程控制器设计开发[18]，它功能强大，主要为用户开发控制程序使用，同时也可以实时监控用户程序的执行状态。 3>STEP7--Micro/WIN 简单介绍 以STEP7-Micro/WIN创建程序，为接通STEP7-Micro/WIN，可双击STEP7 -Micro/WIN的图标，如图10所示，STEP7-Micro/WIN工程窗口将提供用于创建程序的工作空间。浏览条给出了多组按钮，用于访问STEP7--Micro/WIN的不同编程特性。指令树将显示用于创建控制程序的所有工程对象指令。程序编辑器包括程序逻辑和局部变量表，可在其中分配临时局部变量的符号名。子程序和中断程序在程序编辑器窗口的底部按标签显示。 图5-7STEP7--Micro/WIN工程窗口 本工程中主要利用 STEP7--Micro/WIN V4.0 SP5编程软件，其界面如图10所示。工程包括的基本组件：程序块、数据块、系统块、符号表、状态表、交叉引用表。 5.2.5主程序语言表[19]见附录1 5.2.6程序的保护 在PLC程序的设计中，要特别注意几个问题[20]: ①启动和停止控制系统运行的时候，要注意速度不能过快，否则程序很容易跑偏。程序的纠偏是一件难度非常高的事情，所以从程序设计上和操作上考虑到这点能少浪费很多时间。程序设计中应控制速度的增量。 ②要注意限制各输出量量程的范围，要是量程过大，会出现一些不必要的麻烦。比如风机的速度转速我们要限制在一定的范围内。要是转速过小，也会出现一些不必要的状况。 ③在遇到紧急情况的时候要注意急停保护。比如烘房温度过高，传感器会发生警报，此时采取急停措施。在程序设计中，我们设计了一个急停按钮。当按下按钮的时候，变频器的输出置为0，加热系统就会自动停止工作。 6结语 本文主要阐述了有PLC自动控制系统的原理、结构及软硬件的设计，在软件设计中结合自动控制基础用PID算法实现了用PLC的自动控制。无论是从硬件的经济实用性还是软件的简易操作性，都体现出了PLC自动控制系统的方便性、经济性和易操作性，因此在工农业生产中得到了广泛的应用。在红枣烘房中应用此系统实现了对红枣烘干过程中温湿度的精确控制提高了红枣干制的质量和劳动生产率，达到了一定 的经济效益。 当然本文设计的温湿控制系统还有一定的不足： 其一，在软件设计方面还有一定的欠缺。软件设计本身就需要用一种新的语言来表达，由于时间的紧迫，在新的程序语言使用上还不够成熟。 其二，不能对加热系统进行直接控制。本系统对加热系统的控制是通过鼓风机转速的控制来实现对热风炉的控制从而来调节温度，由于热风炉自身快速实现温度控制，从而影响到本系统的控制速度，将热风炉改为电热炉效果会更好一些。 展望未来的农业生产中温湿度控制系统，将朝着采用先进的控制理论、方法和技术的先进控制系统发展。高精度，高智能将是农业生产自动控制系统追求的目标。 粮仓温湿度在线监测系统 本系统主要针对多点环境和设备内温度、湿度的集中监控和管理，是一套可无人值所24小时不间断实时监控记录的自动化监测系统。系统能对大面积的多点的温湿度进行监测记录，并将温湿度数据实时传输到PC机上，利用系统监测软件进行数据存储与分析，并输出打印历史数据和曲线图，在设备异常情况下还以现场多媒体音响、声光报警器、电话报警、手机短信息报警、网络客户端报警等多种形式的通知相应监管人员。克服了以前靠管理人员手工检查、测量和手工计算温度值和湿度值，提高了粮仓温度和湿度的检测速度和检测精度，节省了大量人力和物力，减轻了温湿度管理的工作强度，提高了管理效率。 系统基于传感技术、网络技术、信息管理技术、通信技术等先进技术为主体，按照分布式原则设计，以全数字信号进行传输，提高了系统的可靠性和可维护性。。通过我们（优度科技）的专用温湿度监测软件接收、显示、分析、监测，从而达到实时监控被测点位的温湿度环境变化。是一套可无人值所，能24小时不间断实时监控记录的自动化监测系统。 方案为分布式智能网络型监控系统（优度科技），采用硬件功能软件化的系统设计思想及系统硬件的模块化、通讯网络化设计，系统可根据需要升级软件功能与扩展硬件种类，增加监控点数量，监控软件的编制采用软件工程管理，开放性与可扩充性极强。 本系统（优度科技）能对现场温湿度环境进行数据检测、显示、记录、文档保存、打印、数据分析、设置上下线超限报警、分析报警点位及趋势曲线图等功能。监控电脑软件采用图形界面实时显示，界面可进行总貌显示、分区显示、显示各点位温湿度的每时刻的详细数据、历史温湿度曲线、可记录查找、打印各点位的温湿度数据。 北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期： 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 第一章引言 1.1 课题背景 在现代工业现场，随着科技的进步和自动化发展，温、湿度监测系统在某些行业中要求越来越高，特别是在大中型仓库管理系统中，由于温湿度过高或过低引起的仓库储藏物本身的水分过高或连续的高湿天气将导致储藏物新陈代谢加快而放出热量，放热引起的温升又是代谢进一步加剧以至发霉变质，因此仓库必须重视对空气温湿度精确的而又方便的实时监测，长期以来，由于受经济条件限制，我国仓库环境较差，而且管理落后。 仓库管理的重点之一就是要合理布置测温点，经常检查温度变化，以便及时发现储藏物发热点，减少损失。然而，堆积物的热传递又是那样的缓慢，使人感知极差，需要管理人员经常进入闷热、呛人的仓库内观察温、湿度，不断进行翻仓、加湿、通风和降温设备来控制温湿度，这样不但控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大。这种繁重的体力劳动，不仅对人体有极大的伤害，而且不科学、不及时。所以，仓库储藏物虫蛀、霉变的情况时有发生。 我国的储藏物现均集中存放在地方或国家的仓库中。按照国家储藏物保护法，必须定期抽样检查粮食的温、湿度，以确保储藏质量。这就迫切需要温湿度监控系统来控制仓库。 本课题即以上述问题为出发点，设计仓库温、湿度监控系统，该系统不仅能采集仓库内的温、湿度值，而且能够迅速做出相应的处理，并将数据及处理结果显示给用户，并储存数据以方便以后的对比研究。 1.2 仓库温、湿度控制技术的国内外研究状况 近年来，由于超大规模集成电路技术、网络通信技术和计算机技术的发展，是监控系统在工农业生产等领域得到广泛引用，因此，仓库温、湿度监控技术的研究在软、硬件等方面都得到了一定的发展。 1.2.1 硬件技术 早期仓库温湿度检测主要采用温度计量算法，它是将温度计放入特定的插杆中，根据经验插入仓库的多个测温点，工作人员定期拔出读数，决定采取相应的措施。这种方法由于温度计精度、人工读数的人为因素等原因，温度检测不仅速度慢而且精度低，抽样不彻底，局部粮食温度过高不易被及时发现，局部粮食发霉变质引起大面积坏掉的情况时有发生。 随着科技的发展，温、湿度检测系统有了很大的改善和提高，系统在布线上采用矩阵式布线技术，简化了数据采集部分的线路；在传感器方面应用了热电偶、半导体等器件；在数据传输方面减少了传输线的根数，采用串行传输方式，他可对仓库的各个测试点进 1引言 1.1课题研究的目的和意义 粮食是人类赖以生存的基本物质，是关系国民生计的重要物资，也是军需民食的特殊商品。中国有句老话：“常将有日思无日，莫待无时想有时”，居安思危，未雨绸缪，永远不会过时。随着粮食流通体制改革的不断深化、粮食市场全面放开已成定局,随着人民生活水平的提高，全社会对粮食质量问题提出了新的要求；加入世界贸易组织后粮食贸易的全球化，客观上也要求粮食质量工作与国际接轨。面对新形势，如何加强储粮工作，发挥粮食部门在粮食储存方面的优势，是摆在粮食储备工作面前的一个重要课题。目前我国地方各大型粮库都存在着不同程度的粮食储存变质的问题。大部分粮库还采取人工测量温度的方法，不仅增大了粮库工作人员的工作量，而且工作效率底，尤其是大型粮库的温度测量不能及时而彻底的完成，导致大面积坏粮的情况时有发生。据统计，我国每年因粮食储存不当而发霉变质的粮食就达上亿斤，造成无法估量的的经济损失。 粮食的温度是影响粮食储藏的重要参数，两者之间是相互关联的，粮食在正常储藏条件下（即安全条件下），含水量一般在12％以下，不会使粮食温度发生突变，一旦粮食受潮含水量增加，超过20％以上时，就满足了粮粒发芽的条件，新陈代谢加快而产生呼吸热，使局部粮温升高，必然引起粮食发热和霉变，且极易产生连锁反应，从而造成难以挽回的损失因此，粮食温度监控技术在农业上的应用是十分重要的。1.2粮仓温度监控技术的研究现状 随着计算机科学和自动化水平的不断提高，在各种应用领域都大量采用自动控制系统。自动控制系统在现代化的进程中有着极其重要和广泛的应用。自动控制技术的采用使各种被控对象成生明显令人惊羡的结果：减轻人的劳动强度，提高生产效率，改进了产品质量，改善了工作环境，减少了能量的损耗，增加了资源材料的利用率。特别是20世80年代以来，控制理论的进一步发展和计算机在控制系统中的应用，使自动控制取得了辉煌成果。单片机的应用，使嵌入式自动控制系统成为一种崭新的形式，大大扩大了自动控制的应用领域，使自动控制成为无处不在的一种技术。 早期粮情监测主要采用温度计测量法，它是将温度计放入特制的插杆中，根据经验插在粮堆的多个测温点，管理人员定期拔出读数，确定粮温的高、低，决定是否倒粮。这种方法对储粮有一定的作用，但由于温度计精度、人工读数的人为因素等原因，温度检测不仅速度慢，而且精度低，抽样不彻底，局部粮温过高不易被及时发现，导致因局部粮食发霉变质引起大面积坏粮的情况时有发生。 毕业设计 论文题目:温度自动控制系统的设计 院(部)名称:电气信息工程学院学生姓名: 专业: 学号 : 指导教师姓名: 论文提交时间: 论文答辩时间: 学位授予时间: 摘要 随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计。阐述了以AT89C52单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。主要组成部分：AT89C52单片机、温度传感器、显示电路、温度控制电路。它可以实时的显示和设定温度，实现对温度的自动控制。而且设有超温报警程序。测试表明，本设计对温度的控制有方便、简单的特点，大幅提高了被控温度的技术指标。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测与温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。 关键词：温度自动控制，AT89C52，DS18B20，PID ABSTRACT With the development of science and technology, temperature is used to be controlled parameter in industrial production. Controlling controlled parameter by microcontroller has been main trend in today's society. This paper introduces the design of digital temperature measurement and automatic control system .It consists of AT89C52 microcontroller, temperature sensor, show circuit and temperature control circuit. It is able to display and set temperature in real-time. The purpose is to achieve the control of temperature. Besides, it has over- temperature alarm program. Tests show that this design not only controls temperature conveniently and simply but also improve the technical indicators of controlled temperature greatly. With as the core of microcontroller, this design achieves the control of temperature. Temperature signal is collected by temperature chip DS18B20 and transmitted to microcontroller in the form of digital signal. This paper introduces the hardware of the system including temperature detection and temperature control circuit. Microcontroller achieves the purpose of temperature control by processing sign correspondingly. KEY WORDS:automatic temperature control, AT89C52 , DS18B20, PID 辽宁工业大学《组态软件》实训（论文）题目：粮仓温度监控系统 院（系）：软件学院 专业班级：软件工程111班 学号： 学生姓名： 指导教师：任国臣 教师职称：副教授 起止时间：2012-06-11至2012-06-25 课程设计（论文）任务及评语 目录 第1章课程设计的方案4 1.1 概述4 1.2 系统组成总体结构5 第2章课程设计内容6 2.1 确定系统I/O点参数6 2.2 用户界面窗体层次规划7 2.3主窗口组态10 2.4其他操作窗口组态11 2.5系统脚本程序编辑12 第3章课程设计总结16 参考文献17 第1章课程设计的方案 1.1 概述 题目的意义: 粮食在存储期间，由于环境、气候和通风条件等因素的变化，粮仓内的温度或湿度会发生异常，这极易造成粮食的腐烂或发生虫害。同时粮仓中的粮食储存质量还受到粮仓中气体、微生物以及虫害等因素的影响。 针对粮食存储的特殊性，粮仓监控系统一般以粮仓和粮食的温度和湿度为主要检测参数，粮仓内气体成分含量为辅助参数。 系统功能介绍: 在本系统中，温湿度监测点主要为仓库内环境的温湿度值和粮食的温湿度值，分布在各个测点的温湿度控制器将采集到的温度和湿度的信息进行处理，利用RS454总线将温湿度的信息送给485转232的转换器，接到上位计算机服务器上进行显示，报警，查询。 监控中心将收到的采样数据以表格形式显示和存储，然后将其设定的报警值想比较，若实测值超出设定范围，则通过屏幕显示报警或语音报警，并打印记录。 与此同时，监控中心可向现场检测仪发出控制指令，检测仪根据指令控制风扇等设备进行降温除湿，以保证粮食存储质量。 监控中心也可以通过报警指令来启动现场检测仪上的声光报警装置，通知粮库管理人员采取相应的措施来确保粮食存储安全。系统可24小时运行，长期稳定检测温湿度的变化，实现无人职守智能化管理。 粮情环境监测、粮食仓储温度监测及粮仓温湿度监测控系统 目录 一、粮仓监测具有非常重大的意义 (1) 二、粮仓温湿度监控系统概述 (2) 三、粮仓监测系统示意图 (2) 四、系统说明 (3) 五、粮仓温湿度监测系统部分软件 (3) 我国是人口大国，也就是粮食消耗大国，正确处理人口与粮食之间的关系是国家稳定与发展的一个非常重要的因素。 众所周知，我国粮食多数分布在全国各地的粮库之中，保障粮库内粮食的长期安全储存就成了一件极其重要的大事。影响粮食保存的因素很多。深圳信立科技将重点介绍粮库内粮堆内温度、粮仓温湿度监测、监控进行介绍。 一、粮仓监测具有非常重大的意义 粮仓内粮食内部温度检测是粮库监控一个重点，粮食在储备的过程中常因粮食湿度过大而升温发热，导致粮食大量腐烂变质，给国家带来巨大损失。有效监测粮仓内温度变化，结合粮食温度变化，及时采取相应措施，可以有效防止粮食霉烂、保证粮食的存储质量，减少不必要的浪费。这对于中国这样一个粮食消耗大国，意义重大。 那么我们就需要对粮仓内空气的温湿度实时监测，以保障粮仓内保持合适的温湿度存储条件。通过监测据，自动调节温湿度大小，以保证粮仓内的温湿度适于粮食长期保存。只有保证粮堆内温度与仓内空气温湿度都处于一个合理的范围内，才能较理想的达到长期安全存储粮食的效果。对于数量庞大的粮仓来说，保好全面的粮仓环境监控，将大大减少因环境原因造成的粮食变质与浪费，积少成多，那将节省数字惊人的粮食，所以说做好粮仓监控对于国家和我们每个人来说都意义重大，影响深远。 二、粮仓温湿度监控系统概述 深圳信立科技粮库监测系统结合当前先进的传感器技术、数字通信技术、自动化控制技术，将粮仓用温湿度、温度传感器安装于粮堆及粮仓空间，实现对粮堆内部温度、粮仓空气温湿度的实时监测，并对粮库的一些设备（如风机等）进行控制，从而实现对粮仓进行24小时不间断的全程监测与调控，为粮食的存放营造最合适的条件，达到长期安全、有效保存粮食的效果。 深圳信立科技粮库监测系统采用软硬件相结合，监测报警与自动控制相结合的设计思路，既可以对单个粮仓进行监控，也可以多个粮仓组网监测，甚至将某个地区、省内的所以粮仓通过统一的监管平台进行统一监测，以起到统一管理、统一监控的一站总部式管理，这对于现来及未来3-5年内的信息化管理发展趋势，是非常合适的。采用当前性能稳定、技术先进的数字温（湿）度测温技术、数字通信技术、计算技术，将各监测点的温度进行统一采集与管理，通过温度监测软件进行分析处理。 通过软件可以实时显示粮食内每个温度点、粮仓空气的温湿度，具有实时显示、实时曲线、历史曲线、数据自动记录存储、超限软件报警、短信报警、生成报表、数据导出、支持远程WEB访问监测数据等功能。 三、粮仓监测系统示意图 组合式空调机组温湿度控制方案说明 、设计概述 本控制系统便于提高HVAC设备的性能和工作人员的工作效率。该系统控制 器独立运行，保证自动控制过程的安全、可靠性；PID控制方式提供了良好的 控制精度和调节特性，特别适合于暖通空调系统控制。系统提供了消防信号联锁及报警、压差报警，风机启动连锁等多重保护措施，保证系统的安全运行。 本系统使用和操作极为简便，控制灵活方便。用户可通过直观的显示监测和控 制空调设备，方便的修改温湿度控制设定值，实时监测运行数据。 二、监视及控制内容 1 ?空调箱温湿度控制原理： 1）温湿度控制 DDC控制器采样回风温T和回风湿度H在DDC内部与设定点比较，其差值 △ T和厶H经比例积分PI控制模块计算后输出调节值至调节压缩机、电加 热、加湿器输出，保持室内温度湿度稳定。当回风温度高于设定点温度，控制器输出信号给压缩机启动，降低室内温度。当回风温度低于设定点温度，控制器输出信号给电加热，使其逐级打开，使室内温度升高。当湿度高于设定湿度时，控制器输出信号给压缩机，使其打开，降低温度除湿。 当湿度低于设定湿度时，控制器输出信号给加湿器，让其打开，增大加湿量，保持室内湿度稳定。 2）故障报警 空调机有任何不正常状态，系统均视为故障讯号，并立即报警，报警包括：温度超限报警、湿度超限报警、风机状态异常报警、滤网阻塞报警等。 3）联锁控制 压缩机、电加热、加湿器与风机连锁控制：在冬季和夏季运行模式下，风机 启动后，压缩机、电加热、加湿器即根据需要动作，然后根据回风温度、湿度要求 打开或者关闭，在正常关机情况下，自控系统在接到关机信号后，关闭电加热、加湿器、压缩机。 机组启停连锁控制： 空调自控系统在得到风机运行状态反馈信号的情况下，根据回风温湿度要求开启电加热、压缩机、电加湿等。 一旦空调系统故障报警，空调自控系统自动关闭电加热、电加湿、压缩机，关闭风机，当压缩机有任何故障，也将关闭压缩机，并显示报警原因，停止其工作。 4）控制参数显示和设定： 空调机各状态参数在就地DDC控制器上显示出来,参数包括：回风温 度、湿度，面板温度设定输入（也即面板输出到控制器的温度设定信号）、 面板湿度设定输入（也即面板输出到控制器的湿度设定信号）。 另也可对所有DDC控制器的DO和A0点进行超驰控制，实现对所有不同设备的手动控制。 粮仓粮库环境 温湿度综合监控管理系统 设 计 方 案 目录 第一部分：概述 (1) ................................................................................................................................. 粮食仓储概述 (03) (2) ................................................................................................................................. 粮仓粮库环境温湿度监控系统应用背景.. (04) (3) ................................................................................................................................. 粮仓粮库环境综合监控管理系统.............................. 04 第二部分：系统组成结构 ?上位管理主机 (05) ?数据通讯部分 (05) ?现场控制监测点 (05) 第三部分：控制模式 ?控制方式......................................... 06 第四部分：功能特点 (1)粮库环境温湿度监测 (07) (2)Q、CQ浓度监测？ (07) (3)数据存储功能 (07) (4)设备联动控制功能 (08) (5)防火自动报警功能 (09) (6)现场报警功能 (09) (7)远程传输和网络管理功能 (09) 第五部分：监测软件数据平台 (1)友好的用户登陆管理界面 (10) (2)实时历史、曲线报表数据分析 (10) (3)多种形式的报警功能 (11) (4)远程控制 (11) (5)监控终端 (11) 第一部分：概述 粮仓粮库环境温湿度综合监控管理系统 设 计 方 案 目录 第一部分：概述 （ 1）粮食概述????????????????????????03 （ 2）粮粮境温湿度控系用背景?????????????04 （ 3）粮粮境合控管理系????????????????04 第二部分：系统组成结构 ◇上位管理主机?????????????????????????05 ◇数据通部分?????????????????????????05 ◇ 控制点????????????????????????05 第三部分：控制模式 ◇控制方式???????????????????????????06 第四部分：功能特点 （ 1）粮境温湿度?????????????????????07 （ 2） O2、 CO2度 ???????????????????????07 （ 3）数据存功能????????????????????????07 （ 4）控制功能??????????????????????08 （ 5）防火自警功能??????????????????????09 （ 6）警功能????????????????????????09 （ 7）程和网管理功能???????????????????09 第五部分：监测软件数据平台 （ 1）友好的用登管理界面???????????????????10 （ 2）史、曲表数据分析????????????????10 （ 3）多种形式的警功能?????????????????????11 （ 4）程控制??????????????????????????11 （ 5）控端??????????????????????????11 第一部分：概述 （1）粮食仓储概述 我国有14 人口，粮食藏好坏是关系到人民健康、市供、国家定的大事。随着人口增 迅速、耕地逐年减少、人社会物生活的需求愈来愈高。粮食的利用与保得到社会的更加重 ，人必杜粮食浪与霉象生，珍惜粮食。 我国是世界上最大粮食生和消国。据，我国粮食收后在脱粒、晾晒、存、运等 程中的失高达15 ％，超合国粮定的5％，在些失中因未达到安全水分造成霉 、芽等失的粮食又占到5％。 粮食在藏期，如果水分超，粮堆内部的水分就表出向表面及粮粒隙中的空气慢游离 的，因粮食水分从不流的空气中逸出比困，它在粮粒聚集，当湿度达到和点即开始 凝，随之生酵和局部温度升高象，又促使粮粒放出水分和加速相的酵程。当境 温度升高，粮食中有的粉、、特是有机物加速了上述程，重威到安全粮， 致粮食腐。 因此粮粮境保持通、干燥，内外整有序。粮中采取防鼠、防、防虫、 防盗等施，杜有害虫的滋生。 （2）粮仓粮库温湿度环境监控系统应用背景 建国以来，六十多年的展，我国粮食技得到了足展，在某些域已达到世界 先水平，但就整体而言，我国粮食技与达国家相比，仍与一定的差距。目前，大部分粮 仍人工控管理，如降温通是房日常管理中，尤其是低温粮管理中的一操作 繁、辛苦的工作，常需要在半夜开机：由于粮食呼吸，粮定性差，保管需不断翻粮面， 通降温散湿，因此国家需要投入大量人力。粮情，粮温度靠人工，保管需要繁巡，工 作度大，并且果不精确。 （3）粮仓粮库温湿度环境监控系统 SQ-KZ粮粮境合控系可以全面的掌握粮内的温湿度化，一旦异常及 做出正确理，保粮食期安全存。本系采用世界上先的微技、PLC 技、感器技 粮仓温湿度监测系统项目设计方案 “国以民为本，民以食为天”，“兵马未动，粮草先行”，这些都充分说明粮食对国家的重要性⑴。从理论上讲国家掌握的粮食越多越好，但从现代经济学的角度看，国家只要能控制住一定数量的可以灵活支配、质量良好的粮食，既可达到“备战备荒”、宏 观调控的目的，又可节省资金用于发展经济。 一般来说：粮食存放在粮仓中，大型的粮仓可存放数以万计的粮食。而且这些粮食存放的时间有长有短。为了保证存放在粮仓中的粮食不致腐烂变质，就必须使粮仓内的温湿度保持在一定的范围以内。为了达到以上的要求，必不可少的就是既稳定又精确的粮情监测系统。 粮情监测系统是通过计算机检测粮食储备库中粮食的基本温湿度情况，并结合其他 粮情信息（如入仓时间、品种、仓型、天气状况等）进行综合分析。利用微机技术对粮仓进行监测，用户可方便地构造自己需要的数据采集系统。 在综合研究国内粮库管理现状和发展的前提下，吸收了国内多种粮库粮情温湿度监测系统的成功经验后，我们设计了自己的仓库温湿度监测系统。该系统具有可靠性和高性价比，而且操作维修简便，具有检测、数显等诸多功能。 1.2设计的目的和意义 科学储粮是粮食生产的一个重要环节，若管理不当，粮食发霉或生虫会造成极大浪费。粮库管理中最重要的问题是监测粮堆中的温湿度变化。粮库一般由几十个甚至上百 个由水泥或钢板构成的圆型仓组成，仓高20~30 m。现在，我国在粮仓建设上己实现规范化，但是监测手段一直未能实现同步现代化［2］。我国许多储备粮库每年都因测控设备的不完善而导致部分粮食霉变，许多大型储备粮库的测控设备仍需高价进口，因此国家准备在未来的几年内对全国所有的粮库进行翻新和改造工作，要求规范粮库管理，实现 粮库管理现代化。 影响储粮安全的最主要因素是粮堆内的温度和湿度，这就要求能有一种有效的、低 成本的仪表来实现监测控制功能，使得管理人员能够方便有效地进行监测操作。如果用单片机作为前沿机对现场进行数据采集，通过对采集的数据进行分析（温度设定，实时温度显示，报警电路）然后通过 大棚温湿度自动控制系统设计 摘要：本设计是基于STC89C52RC单片机的大棚温湿度自动控制系统，采用SHT10作为温湿度传感器，LCD1602液晶屏进行显示。SHT10使用类似于I2C总线的时序与单片机进行通信，由于它高度集成，已经包括A/D转换电路，所以使用方便，而且准确、耐用。LCD1602能够分两行显示数据，第一行显示温度，第二行显示湿度。这个控制系统能够测量温室大棚中的温度和湿度，将其显示在液晶屏LCD1602上，同时将其与设定值进行对比，如果超出上下限，将进行报警并启动温湿度调节设备。此外，还可以通过独立式键盘对设定的温湿度进行修改。通过设计系统原理图、用Proteus软件进行仿真，证明了该系统的可行性。 关键词：STC89C52RC，SHT10，I2C总线，独立式键盘，温湿度自动控制 Abstract: This design is an automatic temperature and humidity controller for greenhouses, with the STC89C52RC MCU being its main controller. It uses the SHT10 as the temperature and humidity sensor, and the LCD1602 to display the messages. The SHT10 uses a timing sequence much like the I2C to communicate with the micro-controller. Because it’s a highly integrated chip, it already includes an analog to digital converter. Therefore, it’s quite convenient to use, and also accurate and durable. The LCD1602 can display two lines of messages, with the first line for temperature and the second line for humidity. The design can measure the temperature and humidity in a greenhouse, and then display it on a LCD1602. Meanwhile, it compares the data with the set limit. If the limit is exceeded, then the system will send out a warning using a buzzer and activate the temperature and humidity controlling equipment. Besides, the set limit can be modified with the independent keyboard. Through schematic design and Proteus simulation, the feasibility of this design has been proved. Keywords: STC89C52RC, SHT10, I2C bus, independent keyboard, temperature and humidity control 毕业设计（论文）开题报告 机械工程学院20 13届 题目基于单片机的粮库温湿度监控系统设计课题类型设计课题来源自拟课题 学生姓名学号______ 专业年级班 指导教师职称讲师 ， 填写日期：2013 年04月03 日 一、本课题研究的主要内容、目的和意义 （一）本课题研究的主要内容 本次设计完成粮库温湿度监测系统。该系统实现的基本功能为检测粮库各处的储藏温度、湿度并显示其值。当库内的温湿度越过设定值时，系统将进行报警，同时步进电机拖动风扇自动调节粮仓内的温湿度，使粮仓内的温度和湿度保持在一定的范围以内。保证粮食的安全储藏。 温度和湿度是两种最基本的环境参数，与人们的生活环境息息相关，在工业生产和日常生活中，温度和湿度是需要测量和控制的重要参数。物体的许多物理现象和化学性质都与温度、湿度有关，许多生产过程都是在一定的温湿度范围内进行，因此需要测量和控制温湿度。 该课题是对粮库温湿度的监测及电路设计的研究。利用单片机实现的高精度实用性温湿度控制系统可广泛应用于粮库的仓储管理。针对现有的设备大多数只监测温度而忽视湿度的问题进行思考并提出解决方案，最终设计出实用性高、价格低廉的监测系统。本次设计的温湿度控制系统以AT89C51单片机为控制核心，采用温湿度传感器SHT11作为检测元件，结合MAX 813L看门狗构建了温湿度监控系统。实现单片机发出控制命令，传感器进行数据采集，将采集到的模拟信号转换为计算机能够识别的数字信号，通过mgls12864液晶显示屏显示实时温度和湿度，超出或者低于用户的设定值时由蜂鸣器报警，并由温湿度调节系统对环境温度、湿度进 行调节。从而完成的系统可以方便地实现温度、湿度的有效实时显 示和控制的要求，降低经济损失和劳动强度，提高产品的性价比。 实现功能 （1）传感器对温度、湿度的检测。 （2）显示温度、湿度。 （3）超过监测范围时自动报警。 二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向） 国内外研究现状与发展趋势 随着传感器技术、计算机应用技术、超大规模集成电路技术和网络通信技术的发展，监控系统广泛应用于工农业生产等领域，在此同时，粮仓温湿度监控技术的研究在软、硬件等方面都有了一定的进展。 初期，以热敏电阻，湿敏电阻作为传感器件，通过检测电阻的变化来反映粮食温湿度的变化，为粮食保管提供参考依据。采用人工测量与人工抄录、管理相结合的传统方法，并且用人工的办法对粮食进行晾晒，通风，喷洒药剂防止因存储不当引起的温湿度异常及虫害，消耗了大量的人力和财力，效率较低，然而往往由于判断失误和管理 内蒙古大学鄂尔多斯学院2011级自动化专业学年论文 引言 目前我国土地沙漠化日益严重，所以在沙漠种植植物，防沙固土便显得很重要。但是，沙漠植物的存活率一直很低，在沙漠种植植物，如果存活不了，那么既不能改善环境，又浪费了人力物力资源。沙漠植物存活的环境由多个因子组成，如温度、光照、湿度及二氧化碳浓度等。时下，我国沙漠环境控制目前仍靠人工经验来管理，严重影响了沙漠植物生产的效益，阻碍了环境的发展进度，因此，采用先进的人工智能技术，科学、合理地控制影响植物的环境因子，通过计算机控制设备进行环境控制，以便给植物生长创造一个最佳的环境条件，既做到防沙固土，同时又改善了环境，这对沙漠环境施行自动检测和控制是非常必要的。沙漠设施的关键技术是环境控制，主要是温湿度的控制，其目的是提高控制及作业精度。温湿度控制仪的发展相当迅速，近几十年内，由于电子行业的迅速发展和集成电路和高集成电路的产生，控制仪走向微型化、多功能化。温湿度传感器在工农业生产、气象、环保、医学等领域得到越来越广泛的应用。温湿度控制仪目前普遍采用的方案： 方案：采用集温湿度传感器于一体的 SHT11 芯片为主要芯片的控制仪。由于传统的模拟式湿度传感器（方案一）一般不仅要设计信号调理电路，还要经过复杂的校准和标定过程，其测量精度难以保证。而SHT11是瑞士Sensiri-on公司生产的具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度和露点等参数，具有数字式输出、免调试、免标定免外围 内蒙古大学鄂尔多斯学院2011级自动化专业学年论文 电路及全互换的特点。该传感器将CMOS芯片技术与传感器技术融合，为开发高集成度、高精度、高可靠性的温湿度测控系统提供了解决方案。 引言 目前我国土地沙漠化日益严重，所以在沙漠种植植物，防沙固土便显得很重要。但是，沙漠植物的存活率一直很低，在沙漠种植植物，如果存活不了，那么既不能改善环境，又浪费了人力物力资源。沙漠植物存活的环境由多个因子组成，如温度、光照、湿度及二氧化碳浓度等。时下，我国沙漠环境控制目前仍靠人工经验来管理，严重影响了沙漠植物生产的效益，阻碍了环境的发展进度，因此，采用先进的人工智能技术，科学、合理地控制影响植物的环境因子，通过计算机控制设备进行环境控制，以便给植物生长创造一个最佳的环境条件，既做到防沙固土，同时又改善了环境，这对沙漠环境施行自动检测和控制是非常必要的。沙漠设施的关键技术是环境控制，主要是温湿度的控制，其目的是提高控制及作业精度。温湿度控制仪的发展相当迅速，近几十年内，由于电子行业的迅速发展和集成电路和高集成电路的产生，控制仪走向微型化、多功能化。温湿度传感器在工农业生产、气象、环保、医学等领域得到越来越广泛的应用。温湿度控制仪目前普遍采用的方案： 方案：采用集温湿度传感器于一体的 SHT11 芯片为主要芯片的控制仪。由于传统的模拟式湿度传感器（方案一）一般不仅要设计信号调理电路，还要经过复杂的校准和标定过程，其测量精度难以保证。而SHT11是瑞士Sensiri-on公司生产的具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度和露点等参数，具有数字式输出、免调试、免标定免外围电路及全互换的特点。该传感器将CMOS芯片技术与传感器技术融合，为开发高集成度、高精度、高可靠性的温湿度测控系统提供了解决方案。 目录 1. 整体设计 (1) 设计要求及框图 (1) 元器件的选择 (2) 单片机的选择 (2) 温度传感器的选择 (2) 显示模块的选择 (2) 系统设计方案的确定 (2) 2. 系统的硬件设计 (4) 单片机的最小系统 (4) 温湿度传感器 SHT11 (4) LCD 显示--LCD1604 (5) LCD1604的连接电路 (5) LCD1604的连接电路 (5) 报警电路的设计 (6) 控制电路的设计 (7) 3. 软件系统设计 (8) 软件设计的整体思想 (8) 程序流程图设计 (8) 4. 调试 (10) 软件调试 (10) 硬件调试 (10) 液晶模块调试 (11) 报警电路调试 (1) 结论 (13) 致谢 (14) 参考文献 (14) 附录 (16) 附录A：系统电路图 (16) 摘要：本文提出的粮仓温、湿度测控系统采用AT89C51单片机为测控核心,以“一线式”数字温度传感器DS18B20和电容式湿敏传感器HS1100/HS1101为温、湿度数据采集部件，通过PC机作为人机接口，实现了远程数据采集与测控指令参数的设置。具有界面友好、控制灵活、硬件系统集成度高、电路简单、功能强、性能可靠、成本低等特点。本系统解决了传统温、湿度测试器材及人工去湿、降温的诸多弊端。并可实现多点温、湿度参数的测量与控制。 关键词：AT89C51;DS18B20;HS1100/HS1101;PC机;人机接口 Abstract :The paper develops a temperature and humidity controlling system for grain depot .The system is based on a chip microprocessor AT89C51,uses one-line type digitaltemperature sensor DS18B20 and the capacitance humidity sensor HS1100/HS1101 to collect humiture data,realizes the collecting of remote data as well as the setting of measuring and controlling order parameter.The system has the following advantages:its interface is friendly,it is controlled easily,its hardware system is integrated highly,the circuitry is simple,its function is strong,it has good performance,the cost is lower and so on.The system settles many defects of traditional humiture testing equipments as well as manual dewetting and cooling.Meanwhile,the system realizes the measuring and controlling of multiple-point humiture parameters. Keywords: AT89C51;DS18B20;HS1100/HS1101;PC; personal digital assistant(PDA) 粮仓粮库环境温湿度监测系统设计方案 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】 粮仓粮库环境 温湿度综合监控管理系统 设 计 方 案 目录 第一部分：概述 （1）粮食仓储概述 (03) （2）粮仓粮库环境温湿度监控系统应用背景 (04) （3）粮仓粮库环境综合监控管理系统 (04) 第二部分：系统组成结构 ◇上位管理主机 (05) ◇数据通讯部分 (05) ◇现场控制监测点 (05) 第三部分：控制模式 ◇控制方式 (06) 第四部分：功能特点 （1）粮库环境温湿度监测 (07) （2）O 2、CO 2 浓度监测 (07) （3）数据存储功能 (07) （4）设备联动控制功能 (08) （5）防火自动报警功能 (09) （6）现场报警功能 (09) （7）远程传输和网络管理功能 (09) 第五部分：监测软件数据平台 （1）友好的用户登陆管理界面 (10) （2）实时\历史、曲线\报表数据分析 (10) （3）多种形式的报警功能 (11) （4）远程控制 (11) （5）监控终端 (11) 第一部分：概述 （1）粮食仓储概述 我国现有14亿人口，粮食储藏好坏是关系到人民健康、市场供给、国家稳定的大事。随着人口增长迅速、耕地逐年减少、人类对社会物质生活的需求愈来愈高。粮食的利用与保护得到社会的更加重视，人类必须杜绝粮食浪费与霉烂现象发生，珍惜粮食。 我国是世界上最大粮食生产和消费国。据统计，我国粮食收获后在脱粒、晾晒、贮存、运输等过程中的损失高达15％，远远超过联合国粮农组织规定的5％，在这些损失中因未达到安全水分造成霉变、发芽等损失的粮食又占到5％。 粮食在储藏期间，如果水分超标，粮堆内部的水分就表现出向表面及粮粒间隙中的空气缓慢游离的趋势，因粮食水分从不流动的空气中逸出比较困难，它在粮粒间聚集，当湿度达到饱和点时即开始凝结，随之产生发酵和局部温度升高现象，这又促使粮粒释放出水分和加速相应的发酵过程。当环境温度升高，粮食中带有的粉尘、杂质、特别是有机物杂质加速了上述过程，严重威胁到安全储粮，导致粮食腐烂。 因此粮仓粮库环境应保持通风、干燥，内外整洁有序。粮库中应采取防鼠、防蝇、防虫、 防盗等设施，杜绝有害虫类的滋生。 （2）粮仓粮库温湿度环境监控系统应用背景 建国以来，经过六十多年的发展，我国粮食仓储技术得到了长足发展，在某些领域已经达到世界先进水平，但就整体而言，我国粮食仓储技术与发达国家相比，仍与一定的差距。目前，大部分粮仓库仍为人工监控管理，如降仓温通风是仓房日常管理中，尤其是低温储粮管理中的一项操作较为频繁、辛苦的工作，经常需要在半夜开机：由于粮食呼吸，储粮稳定性较差，保管员需不断翻动粮面，通风降温散湿，因此国家需要投入大量人力。粮情，粮仓温度靠人工监测，保管员需要频繁巡查，工作强度大，并且监测结果不精确。粮仓温湿度在线监测系统
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