李卓玥+丁天文+霍耀宏

摘 要：設(shè)計了一種基于西門子LOGO！控制器，以力控組態(tài)軟件ForceControl V7.0作為上位機監(jiān)控平臺，實現(xiàn)了對溫室系統(tǒng)參數(shù)的實時監(jiān)測、參數(shù)設(shè)定、歷史數(shù)據(jù)查詢、圖形報表、實時報警與遠程控制等功能，滿足了溫室環(huán)境監(jiān)控的需求。

關(guān)鍵詞：LOGO??；生態(tài)農(nóng)業(yè)；立體式農(nóng)業(yè)溫室

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A

隨著我國經(jīng)濟的快速穩(wěn)定的發(fā)展，農(nóng)業(yè)發(fā)展也逐步地由原來的靠天吃飯走上了生態(tài)化的道路，但在大多數(shù)地方，農(nóng)民收入低下的問題日益突出，逐步發(fā)展成為阻礙我國經(jīng)濟快速穩(wěn)定發(fā)展的擋路石。從我國80年代初提出把生態(tài)農(nóng)業(yè)作為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的新模式到現(xiàn)在已經(jīng)有30多年了，經(jīng)過這些年的不斷探索和研究，我國生態(tài)農(nóng)業(yè)得到很大的發(fā)展。但是，我國地域遼闊，各地的自然條件、資源基礎(chǔ)都有很大的差異性，導(dǎo)致我國溫室發(fā)展的不均衡、溫室的種類繁多、規(guī)模大小不一，一些地區(qū)已發(fā)展到采用高科技，占地上萬平方千米的現(xiàn)代化生態(tài)溫室，而一些地區(qū)仍舊采用普通的小型塑料大棚溫室。

1.溫室的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

20世紀50年代末，現(xiàn)代溫室控制技術(shù)實現(xiàn)了快速穩(wěn)定的發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)施水平逐步提高，一些發(fā)達國家正在在實現(xiàn)半自動化的基礎(chǔ)上正向著智能自動化控制方向發(fā)展。近幾年，發(fā)達國家逐步實現(xiàn)了自動化水平高、自動監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集和集中控制系統(tǒng)等下位機與計算機軟件、各種力控軟件組合起來的上位機位一體的集中控制系統(tǒng)。溫室技術(shù)研究的最重要的是復(fù)雜多變環(huán)境的溫室控制研究。主要包括：外界復(fù)雜多變的環(huán)境因素的控制：環(huán)境因素的主要內(nèi)容是溫、濕度的自動調(diào)節(jié)控制，灌水量、排水系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)，CO2濃度的自動調(diào)節(jié)，NH3等有毒氣體與O2之間的通風(fēng)換氣自動調(diào)節(jié)等。

2.系統(tǒng)控制原理

整個新系統(tǒng)設(shè)計的最大亮點是將新能源與現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)相結(jié)合。實現(xiàn)了能源并網(wǎng)與新能源交替，減少了環(huán)境的破壞資源浪費。

2.1 在整個系統(tǒng)中引入了風(fēng)能與太陽能等自然資源

由于在某些地方會出現(xiàn)斷電的情況，在系統(tǒng)中加入新能源，可以有效地避免這樣的情況，以保證整個系統(tǒng)始終保持在一個良好的運行狀態(tài)。其次，在新能源方面，可以有效地減少市電等資源的使用，很大程度上節(jié)約了許多資源的浪費，也降低了成本，實現(xiàn)了綠色低碳環(huán)保的社會理念。

2.2 在整個系統(tǒng)能夠良性的運行的情況下加入了沼氣控制系統(tǒng)

利用動物排泄物、植物廢棄物等作為原材料進行沼氣發(fā)酵，利用沼氣作為新的資源，用來發(fā)電照明等一些小型用電器的日常供給和使用。沼渣用來作為新的肥料來處理，沼液用來作為滴灌肥料給植物進行滴灌。沼液有很多的殺菌作用，對植物的生長也有很好的有益作用。

2.3 清理系統(tǒng)的設(shè)計

在整個產(chǎn)品設(shè)計中，清理系統(tǒng)占有很多比重，如果設(shè)計不好，會造成動物很容易生病等很多負面影響，造成不可估量的損失。因此在考慮到溫室棚的特點的情況下，包括動物排泄物中產(chǎn)生的一些有害氣體的情況，清理系統(tǒng)采用有害氣體濃度作為清理排泄物的一個基點，這樣有效地解決了排泄物過多沒有及時清理或者有害氣體濃度過高造成對動物的生長的影響。

2.4 LOGO！時鐘設(shè)置

在光照強度與溫度的數(shù)據(jù)采集與處理的過程中，利用LOGO！中含有實時時鐘模塊，能夠執(zhí)行“設(shè)置時鐘”命令。時鐘設(shè)置的操作步驟如下：

（1）進入“主菜單”或者“參數(shù)賦值”菜單，通過▼或▲鍵選擇“設(shè)置”，按OK鍵。

（2）進入“設(shè)置”菜單，選擇“時鐘”，按OK鍵。

（3）進入“時鐘”菜單，通過▼或▲鍵選擇“設(shè)置時鐘”，按OK鍵。

（4）通過▼或▲鍵設(shè)置新的時間和日期，通過左右鍵移動光標，設(shè)置完畢，按OK鍵。

同時，由于地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的影響，絕大多數(shù)地區(qū)的日照時間不均勻，為了更好的工作，有必要對夏令時鐘和冬令時鐘進行轉(zhuǎn)換，若啟用歐洲（EU）夏令時鐘和冬令時鐘轉(zhuǎn)換，LOGO！控制器可以自動轉(zhuǎn)換歐洲夏令時鐘和冬令時鐘。夏令時鐘和冬令時鐘的操作步驟如下：

（1）進入“主菜單”或“參數(shù)賦值菜單”，通過▼或▲鍵設(shè)置“選擇”，按OK鍵。

（2）進入“設(shè)置”菜單，選擇“時鐘”，按OK鍵。

（3）進入“時鐘”菜單，通過▼或▲鍵選擇“冬/夏令時”，按OK鍵。

（4）進入“冬/夏令時轉(zhuǎn)換”菜單，通過▼或▲鍵選擇“EU”，按OK鍵。

（5）通過▼或▲選擇“開”或“關(guān)”。設(shè)定完畢，按OK鍵。

通過時鐘設(shè)置與夏/冬令時鐘的轉(zhuǎn)換，這樣可以自動地根據(jù)季節(jié)的不同自動轉(zhuǎn)換設(shè)定值，減少了人為的去修改的次數(shù)，也可以根據(jù)白天與晚上的氣溫等很多條件的不同來自行調(diào)節(jié)設(shè)定值范圍。

3.自動控制方案設(shè)計

在LOGO！控制的過程中，還需設(shè)置手動、自動、這兩個功能按鈕。而在對系統(tǒng)控制中，可能出現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況，所以需要對其分配一定的報警輸出。假如當(dāng)室內(nèi)溫度達到設(shè)定范圍的上限時，延時2s后如果控制系統(tǒng)沒有做出相應(yīng)的信號動作，這時報警鈴聲響起，先切換到手動控制并且應(yīng)及時的檢查處理控制系統(tǒng)。以保證整個系統(tǒng)的安全可靠性。通過對被控系統(tǒng)動作實現(xiàn)部件的具體分析，了解到系統(tǒng)被控系統(tǒng)輸入與輸出點數(shù)的具體要求見表1。

4.系統(tǒng)說明與展望

本系統(tǒng)是基于LOGO！立體式溫室生態(tài)農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)，通過LOGO！與傳感器等相應(yīng)的通信模塊之間的信息傳輸來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。

在現(xiàn)代化時代，社會發(fā)展需要，人力資源難以替代的情況下，自動化控制系統(tǒng)就顯得尤為重要。節(jié)約人力，提高生產(chǎn)效率與自動化程度，有效地降低風(fēng)險與投入。對環(huán)境的污染很大程度地降低了，實現(xiàn)了可循環(huán)的發(fā)展。從當(dāng)前來看，這不僅在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面是一項新的突破，打破傳統(tǒng)的種植方式，創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟效益，從長遠來看，技術(shù)的突破，帶領(lǐng)了新的行業(yè)的發(fā)展，注入了新的動力與發(fā)展機會，帶領(lǐng)農(nóng)業(yè)發(fā)展向更加智能化、生態(tài)化，更加環(huán)保健康的方向發(fā)展。

在農(nóng)業(yè)大國，利用新的種植模式，可以克服很多環(huán)境問題，促進農(nóng)業(yè)智能化的發(fā)展，不論是在現(xiàn)在還是未來，溫室控制將會逐步地替代現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，溫室的智能化也將逐步地慢慢提升。多重模式的發(fā)展必會成為發(fā)展趨勢，節(jié)約資源的同時，帶來了更多的經(jīng)濟效益，給農(nóng)民創(chuàng)造了更多的收益。

參考文獻

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