Ron.王靖渝1. 项目背景与需求分析
在农业现代化进程中，智能温室大棚正成为提升作物产量和品质的关键设施。传统温室依赖人工经验调控温湿度，不仅效率低下，还难以应对突发天气变化。而基于西门子PLC的智能控制系统，能够实现24小时精准环境监测与自动调节。
这个项目的核心需求可以分解为三个层面：
- 基础监测：实时采集大棚内的温度、湿度数据
- 智能调控：根据预设阈值自动启停通风、灌溉设备
- 可视化展示：通过大屏界面直观呈现环境参数和设备状态
选择西门子PLC作为控制核心，主要基于其工业级可靠性和丰富的扩展接口。相比单片机方案，PLC在恶劣环境下稳定性更高，模块化设计也便于后期功能扩展。
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2. 系统架构设计
2.1 硬件组成
整个系统采用分布式架构，主要包含以下硬件单元：
| 组件类型 | 型号示例 | 功能说明 |
|---|---|---|
| PLC主机 | S7-1200 | 系统控制核心，处理逻辑运算 |
| 温湿度传感器 | SHT31 | 采集环境参数，精度±0.3℃ |
| 触摸屏 | KTP700 | 人机交互界面，显示实时数据 |
| 继电器模块 | 8路继电器板 | 控制风机、水泵等执行机构 |
| 通讯模块 | CM1241 | 实现PLC与上位机数据交互 |
2.2 软件配置
软件层面需要以下工具链支持：
- TIA Portal V17：西门子全集成自动化平台
- WinCC Runtime：组态软件开发环境
- STEP 7：PLC编程软件
- SQL Server：历史数据存储数据库
3. 核心功能实现
3.1 传感器数据采集
采用Modbus RTU协议连接数字温湿度传感器，在PLC中需要配置：
- 设置通讯参数：波特率9600，无校验，8数据位
- 编写功能块FB107读取传感器寄存器
- 添加滤波算法处理原始数据
典型的数据采集程序段：
code复制// 读取温湿度寄存器
LADDER
NETWORK 1
LD SM0.0
MOVW &HB002, MW100 // 传感器地址
MOVW 16#0000, MW102 // 起始寄存器
MOVW 16#0002, MW104 /