基于遠程通信技術的溫室控制系統研究與設計

李玉霞　狄敬國

摘要為了減輕溫室管理的難度，實現溫室的遠程監控，提出了一種新型智能化的溫室控制方法，采用VC++進行編程，實現計算機與PLC的遠程通信，可以靈活地監測控制溫室里的溫度、潮濕度、光照強度等。操作控制方便，工作可靠穩定，環保節能。實際操作證實，該遠程通信技術在溫室的自動遠程控制方面起到了很大的作用，提高了勞動效率和農業管理水平。

關鍵詞PLC；VC++；遠程通信

中圖分類號S273文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）09-02799-02

基金項目山東省星火計劃項目（2012XH11009）。

作者簡介李玉霞（1979- ），女，山東萊蕪人，講師，從事通信技術研究。

監測控制溫室環境要充分根據客觀的自然條件，例如太陽光照、雨水等非人為資源，進一步通過操作調節溫室內相應的氣溫、潮濕度、光照強度等必須的生長環境參數，才可以給溫室內的植物提供優良的生長環境，達到優質、高產、高效的目的，從而提高經濟效益[1]。為了使人們的生活更加方便，多種作物、水果蔬菜必須在溫室中種植。該溫室控制系統采用PLC作為控制器。PLC采集并分析溫室的溫度、濕度、光照等數據，通過控制加熱器、通風機、移動噴灌等設備，達到自動控制各項參數的目的。

為減輕溫室管理的難度，實現對溫室的遠程監控與管理，筆者基于FINS協議實現了計算機與PLC的遠程通信。計算機采用VC++ 6.0編程，借助現有的電話網絡可以方便地讀取參數數據，并控制溫室的各種設備，方法簡單，實用性強，特別適合居住地與溫室相距較遠、數據量較小的場合。

1硬件設計

該設計以OMRON公司的CP1H PLC作為溫室控制器。CP1H主機支持模擬量輸入輸出，無需額外擴展，節省成本。溫室內現場數據信息的采集是利用不同的傳感器，例如對溫度數據的采集使用溫度傳感器，對光照強度參數的采集利用光電傳感器，對濕度數據的采集利用濕度傳感器等。根據所采集信號控制調溫抽濕風扇、溫室內外設置的遮陽網、灌溉用的水泵、風機等設備，從而達到對溫室的智能操控調節，能夠靈活自主地對溫室內的相應信號參數進行調節，對溫室內的作物生長參數能夠進行自動監控，使系統的可維護性和可擴展性進一步得到提升。

下位PLC的監測控制是由上位機來完成的，該系統采用的是計算機，從而完成了計算機遠程對溫室相應參數的操作。CP1H型PLC上沒有串行接口，需要加裝 RS232C串行通信模塊（型號為CP1WCIF01），該通信模塊支持多種通信功能。CP1H型PLC是OMRON的新型PLC，數據區有較大擴充，其通信協議也有很大變化，因此該系統采用FINS通信協議實現通信[2]。計算機與PLC都要連接調制解調器，計算機可以讀寫PLC的數據甚至控制其運行，從而實現上位計算機對溫室的遠程管理與監控。通信結構如圖1所示。

3FINS通信協議

FINS通信協議是OMRON網絡通信的核心，用于工廠自動化網絡的指令響應系統。FINS通信幀包括FINS指令幀和FINS響應幀兩種形式。兩種形式的幀都是由FINS報頭（存儲傳輸控制信息）、FINS指令域（存儲1個FINS指令）以及FINS參數/數據域（存儲指令參數和發送/響應數據）3個部分所組成的。需要特別指出的是在用FINS協議完成電腦與PLC的通訊時，要結合OMRON公司的HOSTLINK協議來實現，即在FINS數據幀前后加入HOSTLINK的起始符、校驗碼和結束符等信息。通信幀的開始和結束分別用起始符及設備號和校驗碼及結束符標示。響應幀中還包括響應碼。FINS嵌入HOST-LINK后，完整的通信幀格式如圖2所示。

4計算機程序設計

VC++6.0中可以利用MSComm控件通過串行口發送和接收數據。如果通過串口連接Modem，則可以經過電話線與遠程設備進行數據交換。MSComm控件提供了事件驅動法來處理串口數據交換。該方法利用OnComm事件捕獲通信數據，當CommEvent屬性發生變化時，就產生事件并等待相應處理[3]。

上位機對PLC進行讀寫操作時，上位機先發出命令給PLC，啟動通信過程，并接收PLC的返回數據[4]。程序主要由串口初始化、Modem撥號、數據發送、數據接收與校驗碼計算等幾部分組成。

4.1Modem撥號Modem啟動后首先進入命令狀態，準備接收和解釋上位機發來的AT命令，連接后進入在線狀態開始數據的發送和接收，此時不接收用戶命令，直至上位機發送“+++”后，再進入命令狀態。Modem命令格式是AT+命令及其參數。該程序使用音頻撥號ATDT+電話號碼，上位機通過Modem與遠程PLC建立通信。撥號成功后，響應數據顯示：