張曉宇

摘 要： 隨著城市的發(fā)展，人們對(duì)跨季節(jié)的瓜果蔬菜和花卉需求日益增多。溫室能解決作物的跨季節(jié)生長(zhǎng)問(wèn)題，該技術(shù)越來(lái)越普及，并且已成為農(nóng)民增收的主要手段。本文將探討采用歐姆龍PLC與傳感器結(jié)合進(jìn)行溫室自動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用，經(jīng)仿真調(diào)試，該系統(tǒng)能及時(shí)在一定范圍實(shí)現(xiàn)溫室智能自動(dòng)化和遠(yuǎn)程監(jiān)控，有一定的市場(chǎng)應(yīng)用性。

關(guān)鍵詞：溫室技術(shù) 歐姆龍PLC 傳感器

中圖分類(lèi)號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）03-0003-01

溫室能客服環(huán)境對(duì)生物生長(zhǎng)的限制，能使不同的作物在不適合生長(zhǎng)的季節(jié)產(chǎn)出，使季節(jié)對(duì)作物的生長(zhǎng)不再產(chǎn)生過(guò)度影響。由于溫室能帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，所以溫室技術(shù)越來(lái)越普及，并且已成為農(nóng)民增收的主要手段。尤其在我國(guó)北方地區(qū)因?yàn)槎緯r(shí)間長(zhǎng)、天氣嚴(yán)寒，必須發(fā)展溫室來(lái)進(jìn)行來(lái)進(jìn)行反季節(jié)蔬菜生產(chǎn)，解決蔬菜周年生產(chǎn)、均衡上市的問(wèn)題。原始的手工控制溫室設(shè)備不適應(yīng)大范圍的溫室產(chǎn)業(yè)，溫室控制已進(jìn)入了智能化、工廠化的新時(shí)代[1]。

PLC，也稱(chēng)可編程序控制器，是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)自動(dòng)控制而設(shè)計(jì)的控制裝置。近年來(lái)發(fā)展迅速，在自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，能控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，有穩(wěn)定性可靠、抗干擾能力強(qiáng)、體積小，功能完善等優(yōu)點(diǎn)[2]。本文將探討采用傳感器監(jiān)測(cè)溫室的環(huán)境參數(shù)，PLC自動(dòng)調(diào)節(jié)各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)，擬實(shí)現(xiàn)全天候無(wú)監(jiān)控下的溫室自動(dòng)控制、智能運(yùn)行。

一、溫室自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成

溫室自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要有傳感監(jiān)測(cè)模塊、PLC控制中心和執(zhí)行控制模塊三部分[3]。

傳感監(jiān)測(cè)模塊負(fù)責(zé)將與溫室內(nèi)作物相關(guān)的環(huán)境參數(shù)，比如溫度、濕度、CO2濃度等，裝換為PLC可接受的數(shù)據(jù)或狀態(tài)。該模塊主要包括：空氣濕度傳感器、空氣溫度傳感器、土壤濕度傳感器、二氧化碳傳感器、卷簾限位傳感器等[3]。

PLC控制中心將傳感監(jiān)測(cè)模塊傳送的數(shù)據(jù)輸入程序，對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，并輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行控制模塊。該P(yáng)LC控制中心選用歐姆龍PLC的CP1系列，該系列PLC不僅結(jié)構(gòu)靈活、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定，適用面廣，而且通信功能豐富，可與軟件輕松在線連接，可在觸摸屏實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)的設(shè)定與修改[4]。

執(zhí)行控制模塊根據(jù)PLC控制中心輸出的指令執(zhí)行動(dòng)作，確保溫室內(nèi)適合作物生長(zhǎng)的環(huán)境。該模塊包括：噴霧裝置、加熱器、排風(fēng)扇、滴灌裝置、遮光罩、二氧化碳發(fā)生器、卷簾上行接觸器和卷簾下行接觸器等。

二、溫室自動(dòng)化控制過(guò)程

系統(tǒng)上電后，可通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行卷簾的鋪設(shè)與卷起。

1.溫度控制

當(dāng)溫室內(nèi)溫度大于設(shè)定的溫度值時(shí)，關(guān)閉遮陽(yáng)罩，開(kāi)啟排風(fēng)扇。當(dāng)溫度小于設(shè)定的溫度值時(shí)，開(kāi)啟遮陽(yáng)罩和加熱器。升溫或降溫狀態(tài)5分鐘后，重新檢測(cè)溫度，若溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)，升溫和降溫工作均停止，若溫度還未達(dá)到設(shè)定值，則繼續(xù)升溫或降溫。

2.空氣濕度控制

當(dāng)室內(nèi)濕度大于設(shè)定值時(shí)，開(kāi)啟排風(fēng)扇。當(dāng)室內(nèi)濕度小于設(shè)定值時(shí)，打開(kāi)噴霧裝置。3分鐘后，重新檢測(cè)空氣濕度，若達(dá)標(biāo)則停止工作，若未達(dá)標(biāo)則繼續(xù)。

3.土壤濕度控制

當(dāng)土壤濕度大于設(shè)定值時(shí)，開(kāi)啟排風(fēng)扇。當(dāng)室內(nèi)濕度小于設(shè)定值時(shí)，打開(kāi)滴灌裝置。10分鐘后，重新檢測(cè)土壤濕度，若達(dá)標(biāo)則停止工作，若未達(dá)標(biāo)則繼續(xù)。

4.二氧化碳控制

當(dāng)二氧化碳濃度大于設(shè)定值時(shí)，開(kāi)啟排風(fēng)扇。當(dāng)二氧化碳濃度小于設(shè)定值時(shí)，打開(kāi)二氧化碳發(fā)生器。7分鐘后，重新檢測(cè)二氧化碳濃度，若達(dá)標(biāo)則停止工作，若未達(dá)標(biāo)則繼續(xù)。

注：各種控制的監(jiān)測(cè)定時(shí)時(shí)間可根據(jù)具體生長(zhǎng)物習(xí)性和機(jī)器的功率來(lái)確定。

三、PLC的I/O地址分配

PLC對(duì)應(yīng)的I/O分配見(jiàn)下表。

四、部分梯形圖

如圖所示，為溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)部分梯形圖（卷簾控制和溫度控制）。

五、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)仿真調(diào)試，整個(gè)溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行良好，反應(yīng)快速，能及時(shí)在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)溫室智能自動(dòng)化，并可通過(guò)觸摸屏進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。該系統(tǒng)不僅經(jīng)濟(jì)實(shí)用、應(yīng)用靈活可靠，可依據(jù)不同作物的習(xí)性修改溫度、濕度等參數(shù)的設(shè)定值，而且通過(guò)定時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，避免了PID算法的繁瑣，編程簡(jiǎn)單，有一定的市場(chǎng)應(yīng)用性。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐘鋼.《國(guó)內(nèi)外溫室發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及趨勢(shì)》[J].《農(nóng)業(yè)科技與裝備》，2013（9）

[2] 伊連云.《PLC功能指令在農(nóng)村溫室溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用技巧》[J].《農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程》，2007（12）

[3] 王志國(guó)，齊鐵，王偉，關(guān)闖.《基于PLC的智能溫室環(huán)境控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》[J]. 《哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)》，2013（3）

[4]王啟洋.《PLC與變頻器控制項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)》[M].北京：高等教育出版社，2012

[5] 覃貴禮，潘澤鍇.《基于PLC技術(shù)的智能溫室控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)》[J]. 《河池學(xué)院學(xué)報(bào)》，2003（4）