基于HMI開發與智能農業大棚自動控制監控研究

姜 東,羅佳麗,王 滔,鄭椒玲

（湖南信息學院,湖南長沙,410151）

基于HMI開發與智能農業大棚自動控制監控研究

姜 東,羅佳麗,王 滔,鄭椒玲

（湖南信息學院,湖南長沙,410151）

智能大棚通過改變植物的生長環境，包括減少外界的惡劣氣候對植物生長產生的影響等，提高單位面積作物產量。本文研究采用HMI與自動控制相結合在智能監控系統，監控系統通過對大棚內環境參數的實時采集和可靠性控制，實現對溫室大棚在遠程控制。系統調試與運行后，能到達預期在設計目標。

HMI自動控制智能大棚

0 引言

通過HML人機可視界面觸摸屏，在觸摸屏上用手指啟動1號大棚風機，打開監視開關時”燈”為500MS交替閃爍，觸摸屏上用手指啟動2、3號大棚或其中一臺風機,監視開關時”燈”為200MS交替閃爍，當三臺風機都不啟動時監視開關時”燈”為常亮。觸摸主控屏如圖2所示。

1 工作原理

（1)輸出組成部分：Q0.1,Q0.2,Q0.3（線圈類），為大棚風機接通輸出；Q0.0為指示燈輸出。

（2)自鎖部分：包括網絡1（啟動按鈕M2.0,停止按鈕M2.1,Q0.1常開類）網絡2（啟動按鈕M2.2,停止按鈕M2.3，Q0.2 常開類）網絡3（啟動按鈕M2.4停止按鈕M2.5，Q0.3常開類）網絡9（動合觸點T37，動斷觸點T38,輔助繼電器M1.0，通電延時器T38,M1.0常開類）。

（3)定時部分：包括網絡8（T37常閉，通電延時器T37,)網絡9（T37常開，T38常閉，輔助繼電器M1.0，M1.0常開（線圈類）,通電延時器T38)。

（4)信號燈部分：包括網絡4（M0.2常開類，SM0.5時鐘脈沖延時常開類，M2.6監控開關常開類，Q0.1指示燈輸出，M0.1常開類，M1.0常開類，M0.0常開類。

（5)大棚風機功能部分：包括網絡5（Q0.1常閉類，Q0.2常閉類,Q0.3常閉類,M0.0內部控制輸出）網絡6（Q0.1常開類,Q0.2常開類,Q0.3常開類，M0.1內部控制輸出）網絡7（M0.0常開類,M0.1常開類,M0.2內部控制輸出）。

2 工作方式

1號大棚風機啟動停止當按下啟動M2.0啟動按鈕通過M2.1給QO.1接通。

2號大棚風機啟動停止當按下啟動M2.2啟動按鈕通過M2.3給QO.2接通。

3號大棚風機啟動停止當按下啟動M2.4啟動按鈕通過M2.5給QO.3 接通。

①大棚風機功能區：

網絡5：（三臺大棚風機都不轉功能）在大棚風機啟動部分中，Q0.1,0.2,Q0.3分別接通時,常閉類Q0.1,Q0.2,Q0.3會分別的斷開；任意斷開一個，M0.0都將斷開。

網絡6：（倆臺大棚風機以上運轉功能）在大棚風機啟動部分中，Q0.1,0.2,Q0.3分別接通時,在這里分四種情況：

1)Q0.1，Q0.2常開類同時閉合，給M0.1接通。

2)Q0.1，Q0.3常開類同時閉合，給M0.1接通。

3)Q0.3，Q0.2常開類同時閉合，給M0.1接通。

4)Q0.1，Q0.2，Q0.3常開類同時閉合，給M0.1接通。

網絡7：（一臺大棚風機運轉功能）當M0.0與M0.1都保持在常閉時，給M0.2接通。

②定時器延時部分：

網絡8：通過T37常閉類給通電延時器T37接通，T37開始進行延時工作。

網絡9：當網絡8，T37接通時，T37常開變常閉類，通過T38給M1.0接通，通電延時器T38接通，開始進行延時工作。

③信號燈功能部分：

網絡4：按下M2.6常開類變常閉后，當網絡7進行工作時，M0.2常開類變成常閉類，SM0.5延時開關常開類變常閉類，通過I0.0給Q0.0接通，實現一臺大棚風機運轉指示燈每0.5秒閃爍功能。

按下M2.6常開類變常閉后，當網絡6進行工作時，M0.1常開類變成常閉類，M1.0延時開關常開類變常閉類，通過M2.6給Q0.0接通，實現倆臺大棚風機以上運轉指示燈每0.4秒閃爍功能。按下I0.0常開類變常閉后，當網絡5進行工作時，M0.0常開類變成常閉類，通過M2.6給Q0.0接通，實現無大棚風機運轉指示燈常亮功能。

表1 地址分配表

④語句表

1號大棚風機啟動停止 LD M2.0；O Q0.1；AN M2.1；= Q0.1。

2號大棚風機啟動停止 LD M2.2；O Q0.2；AN M2.3；= Q0.2。

3號大棚風機啟動停止 LD M2.4；O Q0.3；AN M2.5；= Q0.3。

信號燈 LD M0.2；A SM0.5；LD M0.1；A M1.0；O；LD O M0.0；A M2.6；= Q0.0。

3臺大棚風機都不轉 LDN Q0.1；AN Q0.2；AN Q0.3；= M0.0。

2臺大棚風機 LD Q0.1；A Q0.2；LD Q0.1；A Q0.3；OLD；LD Q0.2；A Q0.3；OLD；= M0.1。

1臺大棚風機 LDN M0.0；AN M0.1；= M0.2；

0.4 s脈沖發生器 LDN T37；TON T37, 4；

0.2 s脈沖發生器 LD T37；O M1.0；AN T38；= M1.0；TON T38, 1。

圖1 電路結構圖

圖2 A11觸摸主控屏圖

3 實驗結果

1：在觸摸屏上，打開監視開關、1號、2號、3號大棚風機不啟動是燈長亮。

2：在觸摸屏上，打末監視開關、當3臺大棚風機中有一臺啟動時，燈0、5秒閃爍。

3：在觸摸屏上，打末監視開關、當3臺大棚風機中有二臺或二臺以上啟動時，燈0、2秒閃爍。

4 結論

通過可編程控制器和觸摸屏有機聯合，利用MODBUS的通信功能，它是替代傳統控制按鈕和指示燈的智能化操作顯示終端。可以用來設置參數，顯示數據，監控設備狀態，以曲線/動畫等形式描繪自動化控制過程。方便客戶安裝維護，節省安裝空間，大大降低客戶使用和維護成本。

[1] 基于ZigBee技術的無線溫度傳感器網絡節點的設計[D]. 張曉娜.西安電子科技大學 2011.

[2] 基于單總線數字溫度傳感器DS18B20的測溫系統設計[J].呂建波. 現代電子技術. 2012(19).

Based on the HMI development and intelligent agricultural greenhouse automatic control monitoring research

Jiang Dong,Luo Jiali,Wang Tao,Zheng Shuling
（The information institute changsha in hunan, Changsha Hunan, 410151）

intelligent greenhouses by changing the plant growth environment, including reducing the bad climate's influence on plant growth, increase crop yield per unit area. In this paper, we study the combination of HMI and automatic control in the intelligent monitoring system, monitoring system of greenhouse environmental parameters in real-time acquisition and reliability control, implementation of greenhouses in the remote control. After the system debugging and running, can reach the expected targets in the design.

HMI automatic control intelligent greenhouses

本文系2015年度湖南省大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目“基于PAC與Zigbee無線傳感網絡的溫室大棚溫濕度控制系統的設計與實現”研究成果。