1. 研究目的与意义
科学技术的不断发展和人类的不断进步，使人们对生产和生活环境的要求越来越高。对于其周边工作环境的温度以及湿度要求控制已涉及到了各行各业，如农业温室大棚、恒温恒湿培养室、变电站、厂房等。人们应精确控制环境中的温度和湿度，从而将温、湿度分别控制在较小的波动范围内，以确保人们对生产和生活环境的要求。
温湿度的检测传统上以人为基础，通过人工轮流值班以及巡回查看等对环境状况信息进行测量和记录。首先，人工测量用于记录数据和控制度。这类方式会带来较大的误差，其中主要有两方面，第一，人为误差；第二，相关设备的监测误差。此外，此类方式效果较差，而且大部分工作是通过人工的方式实现的。因此具有比较大的不合理性。它难以迅速便捷地控制温湿度，同时也难以抓住最为合适的控制时间。同时，这种监测方法也存在许多不足和局限性。如它只能测量在一个安全的环境中的温度和湿度。假如属于易燃易爆的，亦或在阳光与氧气等较为恶劣的环境下，极易导致机体受损。
在许多温湿度测控场所中，温度和湿度的控制常利用PID的控制方法。一方面，由于PID控制模式的产生较早，学者们已经有了比较成熟的相关研究成果，PID 控制策略能够满足很多温湿度的测量和控制，不仅控制方便、组态简单且灵活性高。但在工业控制过程中，当系统的负荷发生改变或是受外界干扰因素的影响都会造成其对象特性或结构发生改变，这时就要求根据实际情况相应地改变 PID 的控制参数。当传统的 PID 控制算法难以满足控制要求时，就要用到基于现代控制理论的控制方法。为了解决传统PID控制自适应能力差，本文将对其参数整定进行优化。
2. 研究内容与预期目标
主要研究内容：
（1）温、湿度监控器，主要包括核心控制单元、传感器模块、故障检测诊断控制单元、LED显示单元等。
（2）完成的功能：传感器对环境的温度、湿度数据进行精确地采集，采集的反馈数据实时显示在 LCD 显示屏上，实现温度、湿度的监控，并根据需要控制输出量对温湿度进行自动调节，当温湿度超过限定值时发起报警等；
3. 研究方法与步骤
| 拟采用的研究方法： 本课题拟采用软硬件相结合组成实际控制系统。主要分为以下几个部分：电路原理图设计与分析，算法模型建立并进行软件的编程及其功能的调试与仿真。采用 西门子S7-200型号PLC，完成对数据的采集、分析与处理，最后输出控制量。
拟系统工作过程： 如图1所示，当按下开始按钮后，PLC程序开始运行。传感器上电，可实行周围环境的信息采集。本次设计中的温度和湿度传感器分别采集周围环境的温、湿度，采集到的数据在LED中显示出来，并将温、湿度信号由I/O口输入到PLC系统当中。根据编号的程序对温、湿度信号进行处理。首先判断温度与湿度是否正常，假设正常温度范围设置在25~30℃，湿度设定为相对湿度35%，当检测的温度信号处于25~30℃范围内、湿度为35%时，系统默认不执行操作，继续执行传感器检测信号，收集周围环境温、湿度信息。当温度检测值超出30℃或者低于25℃时，温度检测程序动作，发出高温报警信号或低温报警信号，对应的指示灯亮起，蜂鸣器报警，同时启动空调设备，给予空调对应的降温或者升温信号指令，通过空调控制温度变化，恢复正常温度范围。当湿度低于或者高于35%时，程序控制动作执行与温度控制类似，湿度高指示灯或湿度低指示亮起，蜂鸣器报警，同时启动风机或加湿器，根据信号指令调节环境湿度。当温、湿度传感器再次检测到周围温、湿度恢复到正常范围后，停止输出指令，报警信号熄灭，蜂鸣器停止报警，空调设备和风机（加湿器）停止工作。若检测的恢复信号未达到正常值，系统自动继续执行输出动作，保证系统正常运行，调节温、湿度。
图1 温、湿度监控系统工作流程图 拟采用的具体步骤： （1）查阅资料了解温、湿度控制的原理； （2） 利用PLC构建温度、湿度信号的数据采集、显示及运算处理； （3） 绘制控制系统的电路原理图； （4） 编写温、湿度控制系统程序； （5） 利用仿真软件对系统进行调试； （6） 整理设计文档，撰写毕业设计； （7） 提交毕业设计，准备毕业答辩。
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4. 参考文献
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5. 工作计划
| （1）2022.2.22~2022.3.07 查阅相关技术资料，撰写开题报告。 （2）2022.3.07~2022.4.04 硬件功能分析，熟悉PLC指令及编程语言。 （3）2022.4.04~2022.5.09 设计电路原理图，编制应用程序。 （4）2022.5.09~2022.5.16 系统调试及改进。 （5）2022.5.16~2022.5.23 整理毕业设计文档，撰写、修改毕业设计论文。 （6）2022.5.23~2022.6.08 提交毕业论文，准备答辩。
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