基于LOGO！的溫室控制系統設計

李卓玥+丁天文+霍耀宏

摘 要：設計了一種基于西門子LOGO！控制器，以力控組態軟件ForceControl V7.0作為上位機監控平臺，實現了對溫室系統參數的實時監測、參數設定、歷史數據查詢、圖形報表、實時報警與遠程控制等功能，滿足了溫室環境監控的需求。

關鍵詞：LOGO！；生態農業；立體式農業溫室

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A

隨著我國經濟的快速穩定的發展，農業發展也逐步地由原來的靠天吃飯走上了生態化的道路，但在大多數地方，農民收入低下的問題日益突出，逐步發展成為阻礙我國經濟快速穩定發展的擋路石。從我國80年代初提出把生態農業作為現代化農業的新模式到現在已經有30多年了，經過這些年的不斷探索和研究，我國生態農業得到很大的發展。但是，我國地域遼闊，各地的自然條件、資源基礎都有很大的差異性，導致我國溫室發展的不均衡、溫室的種類繁多、規模大小不一，一些地區已發展到采用高科技，占地上萬平方千米的現代化生態溫室，而一些地區仍舊采用普通的小型塑料大棚溫室。

1.溫室的國內外發展現狀及趨勢

20世紀50年代末，現代溫室控制技術實現了快速穩定的發展，現代設施水平逐步提高，一些發達國家正在在實現半自動化的基礎上正向著智能自動化控制方向發展。近幾年，發達國家逐步實現了自動化水平高、自動監測、數據采集和集中控制系統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。溫室技術研究的最重要的是復雜多變環境的溫室控制研究。主要包括：外界復雜多變的環境因素的控制：環境因素的主要內容是溫、濕度的自動調節控制，灌水量、排水系統的自動調節，CO2濃度的自動調節，NH3等有毒氣體與O2之間的通風換氣自動調節等。

2.系統控制原理

整個新系統設計的最大亮點是將新能源與現代生態農業相結合。實現了能源并網與新能源交替，減少了環境的破壞資源浪費。

2.1 在整個系統中引入了風能與太陽能等自然資源

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

2.2 在整個系統能夠良性的運行的情況下加入了沼氣控制系統

利用動物排泄物、植物廢棄物等作為原材料進行沼氣發酵，利用沼氣作為新的資源，用來發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 清理系統的設計

在整個產品設計中，清理系統占有很多比重，如果設計不好，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生的一些有害氣體的情況，清理系統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！時鐘設置

在光照強度與溫度的數據采集與處理的過程中，利用LOGO！中含有實時時鐘模塊，能夠執行“設置時鐘”命令。時鐘設置的操作步驟如下：

（1）進入“主菜單”或者“參數賦值”菜單，通過▼或▲鍵選擇“設置”，按OK鍵。

（2）進入“設置”菜單，選擇“時鐘”，按OK鍵。

（3）進入“時鐘”菜單，通過▼或▲鍵選擇“設置時鐘”，按OK鍵。

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

同時，由于地球的自轉和公轉的影響，絕大多數地區的日照時間不均勻，為了更好的工作，有必要對夏令時鐘和冬令時鐘進行轉換，若啟用歐洲（EU）夏令時鐘和冬令時鐘轉換，LOGO！控制器可以自動轉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“參數賦值菜單”，通過▼或▲鍵設置“選擇”，按OK鍵。

（2）進入“設置”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/夏令時轉換”菜單，通過▼或▲鍵選擇“EU”，按OK鍵。

（5）通過▼或▲選擇“開”或“關”。設定完畢，按OK鍵。

通過時鐘設置與夏/冬令時鐘的轉換，這樣可以自動地根據季節的不同自動轉換設定值，減少了人為的去修改的次數，也可以根據白天與晚上的氣溫等很多條件的不同來自行調節設定值范圍。

3.自動控制方案設計

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

4.系統說明與展望

本系統是基于LOGO！立體式溫室生態農業控制系統，通過LOGO！與傳感器等相應的通信模塊之間的信息傳輸來實現相應的功能。

在現代化時代，社會發展需要，人力資源難以替代的情況下，自動化控制系統就顯得尤為重要。節約人力，提高生產效率與自動化程度，有效地降低風險與投入。對環境的污染很大程度地降低了，實現了可循環的發展。從當前來看，這不僅在農業生產方面是一項新的突破，打破傳統的種植方式，創造了更大的經濟效益，從長遠來看，技術的突破，帶領了新的行業的發展，注入了新的動力與發展機會，帶領農業發展向更加智能化、生態化，更加環保健康的方向發展。

在農業大國，利用新的種植模式，可以克服很多環境問題，促進農業智能化的發展，不論是在現在還是未來，溫室控制將會逐步地替代現在的農業生產模式，溫室的智能化也將逐步地慢慢提升。多重模式的發展必會成為發展趨勢，節約資源的同時，帶來了更多的經濟效益，給農民創造了更多的收益。

參考文獻

[1]吳強.溫室大棚監測控制系統研究[D].南京：南京林業大學，2005.

[2]王東.基于多傳感器融合的溫室環境智能控制系統研究與實現[D].西安：西北農林科技大學，2012.

[3]郭少方.智能化生態環境綜合控制系統應用研究[D].山東：山東大學，2006.

[4]胡建.現代設施農業現狀與發展趨勢分析[J].農機化研究，2012（7）：245-248.

[5]應向民.分布式網絡控制系統在溫室工程中的應用研究[D].北京：中國農業大學，2001.