基于PLC的溫度環境控制系統總體設計

靳娜

（鹽城生物工程高等職業技術學校）

摘要：我國作為農業大國，農業生產在國民經濟中有著舉足輕重的地位。近些年來，我國溫室產業發展迅速，隨著溫室種植技術的不斷推廣和普及，中小農戶溫室種植越來越多，但由于我國設施農業的現代化應用技術普及較為緩慢。本文對溫室環境系統特點和控制進行了分析與研究，以PLC為控制核心提出了溫度環境控制系統的總體設計思路，為相關工業設計提供了理論參考。

關鍵詞：PLC技術；溫控系統；智能控制

一、引言

我國的溫室自動控制相關系統化研究起步較晚，設施農業面積占世界設施農業的70%，人均面積為268m2，僅次于西方農業大國。我國設施農業經改革開放以來大量投入人力物流及相關政策導向，于80年代末期，90年代初才進入設施農業高速發展時期，結合我國國情及特點規模化和集約化是主要的發展方向。

二、環境控制系統設計

1、目標設計

控制目標設計是溫室環境控制系統設計首先要解決的問題，控制目標將直接決定控制系統針對的服務群體、推廣應用應用成本，是后續控制措施、控制方案、控制系統硬件、軟件設計的根本，起著綱領性的作用。

結合當地實際情況以楊凌農業示范區小型農戶的需求特點本系統的設計需求為控制系統精度高、控制功能靈活、可擴展性強、人機界面友好、簡單可靠的一種溫室控制系統。本文研究一款一般設施農業種植戶、中小農業企業用得起的溫室環境控制系統，在選擇溫室環境控制對象時，主要根據實際情況，適可而止。利用PLC技術實現邏輯控制、組態觸摸屏實現人機交互界面、高精度傳感器及通用電氣設備，實現溫室環境參數的閉環控制。

2、措施設計

控制措施是實現控制目標的具體手段，為了實現溫室大棚內土壤濕度、空氣溫度、空氣濕度、光照度等環境參數的智能調控的控制目標，設計技術上可行、經濟上合理的控制措施至關重要。具體措施設計如下：

（1）土壤濕度控制措施

采用滴灌+噴灌方式實現。具體到溫室大棚中，如果有作物分區種植，可根據作物生長具體需求分別采用滴灌或噴灌方式。分作物（分片區）分別采用滴灌或噴灌，正好可以發揮PLC輸入輸出易于擴展、程序方便修改的優勢。

（2）空氣溫度控制措施

采用通風+加溫方式實現。即溫度高時采用通風方式降溫，溫度低時啟動加溫設備加溫。

在溫室建設中根據大棚規模面積、作物經濟型選擇合適設備。

（3）空氣濕度控制措施

采用通風+噴灌方式實現。即濕度高時采用風機通風方式排濕，濕度低時利用噴灌設備噴霧增濕。

（4）光照度控制措施

采用紅、藍兩色LED補光燈帶實現。燈帶紅藍光配比根據作物需要現場選配并安裝敷設。

3、溫室控制系統整體結構設計

根據要實現的控制功能，設計的控制系統整體結構如圖1所示?？刂葡到y包括空氣溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器、光照度傳感器、PLC可編程控制器、模擬量處理模塊、觸摸屏、植物保溫燈、植物補光燈、噴灌泵及設備、滴灌泵及設備等。其中空氣溫濕度、土壤濕度、光照度等傳感器為系統提供溫室環境參數信息；MCGS觸摸屏做為人機操作界面，實現參數的調整和監控；三菱可編程控制器（PLC）是整個控制系統的核心；控制系統中有5個被控設備：植物保溫燈、LED植物補光燈、通風風扇、噴灌泵、滴灌泵。

基于PLC的溫室環境控制系統具有自動補光、自動滴灌、自動噴灌、自動保溫、自動通風五大功能。系統有手動和自動兩種運行模式，在手動模式下，可手動撥動開關實現補光、滴灌、噴灌、保溫、通風的功能；在自動模式下，系統可由PLC控制，根據事先設定好的溫度、濕度、光照條件要求實現自動補光、自動滴灌、自動噴灌、自動保溫、自動通風的功能。

該系統由空氣溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、光照度傳感器、PLC可編程控制器、模擬量處理模塊、觸摸屏、植物保溫燈、LED植物補光燈、通風風扇、噴灌設備、滴灌設備等組成。植物保溫燈用于提高溫室環境的溫度，當溫室內的溫度低于設定值時會自動開啟，從而提高溫室的溫度；LED植物補光燈可在夜晚為溫室農作物增加光照時間，加快其生長速度；通風風扇在溫室環境溫度超限或濕度超限時開啟，可起到降低溫度、濕度的作用；噴灌設備在空氣濕度低于下限時開啟，可增加空氣濕度；滴灌設備在土壤濕度低于下限時開啟，可增加土壤濕度。

系統中使用的空氣溫濕度傳感器用于檢測溫室環境的空氣溫度、空氣濕度；土壤溫濕度傳感器用于檢測溫室環境的土壤溫度、土壤濕度；光照度傳感器用于采集溫室環境中的光照度信息。系統的控制核心是FX2N-32MR三菱可編程控制器PLC，用于處理從傳感器采集的溫室環境內的溫度、濕度、光照度信號，完成相應的運算和處理；MCGS觸摸屏是人機交互界面，不僅可將控制系統的如溫度、濕度、光照度等各種的信息顯示在觸摸屏上，還可以由用戶自由設定溫室環境的空氣溫度上下限、空氣濕度上下限、土壤溫度上下限、土壤濕度上下限等環境參數。

三、結束語

本文主要介紹了溫室環境控制系統的控制目標、控制措施、控制系統整體結構設計過程，并分析了控制系統應該具備的功能?？刂颇繕耸菍崿F溫室大棚內土壤濕度、空氣溫度、空氣濕度、光照度等四個溫室環境參數的智能調控，實現這四個環境參數智能調控的措施是滴灌、噴灌、通風、加熱和補光等五項。

參考文獻

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