【正文】 溫室大棚中溫室自動化控制系統(tǒng)解決方案設計 溫室自動化控制系統(tǒng)簡介 溫室自動控制系統(tǒng)是專門為農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)業(yè)環(huán)境控制、氣象觀測開發(fā)生產(chǎn)的環(huán)境自動控制系統(tǒng)。可測量風向、風速、溫度、濕度、光照、氣壓、雨量、太陽輻射量、太陽紫外線、土壤溫濕度等農(nóng)業(yè)環(huán)境要素，根據(jù)溫室植物生長要求，自動控制開窗、卷膜、風機濕簾、生物補光、灌溉施肥等環(huán)境控制設備，自動調控溫室內環(huán)境，達到適宜植物生長的范圍，為植物生長提供最佳環(huán)境。 智能溫室自動化控制系統(tǒng)是根據(jù)溫室大棚內的溫濕度、土壤水分、土壤溫度等傳感器采集到的信息，接到上位計算機上進 行顯示，報警，查詢。監(jiān)控中心將收到的采樣數(shù)據(jù)以表格形式顯示和存儲，然后將其與設定的報警值相比較，若實測值超出設定范圍，則通過屏幕顯示報警或語音報警，并打印記錄。 系統(tǒng)組網(wǎng)絡以及通訊協(xié)議 （ 1）系統(tǒng)組網(wǎng)絡組成 根據(jù)工藝運行的需求，我們做如下的網(wǎng)絡系統(tǒng)設計：網(wǎng)絡采用以太網(wǎng)絡設計。每個站作為一個網(wǎng)絡節(jié)點。這個網(wǎng)絡采用性能可靠的工業(yè)以太網(wǎng)?？梢詫⑥k公網(wǎng)絡、自動控制網(wǎng)絡無縫結合到該網(wǎng)絡環(huán)境，實現(xiàn)“多網(wǎng)合一”。 整個系統(tǒng)可承載的數(shù)據(jù)分成如下的幾個部分： 1：工業(yè)控制數(shù)據(jù) 2：采集數(shù)據(jù) 3：工業(yè)標準的 MODBUS 總線通訊 （ 2）組網(wǎng)特點 自動化控制系統(tǒng)是開放的控制系統(tǒng)，除了具有良好的網(wǎng)絡通訊能力外，還具有與其它控制系統(tǒng)通訊功能和標準的對外通訊接口，以后可以任意擴展控制系統(tǒng)。 整個系統(tǒng)采用多級網(wǎng)絡結構，即生產(chǎn)管理網(wǎng)和生產(chǎn)控制網(wǎng)，將過程實時數(shù)據(jù)、運行操作監(jiān)視數(shù)據(jù)信息同非實時信息及共享資源信息分開，分別使用不同的網(wǎng)絡。有效地提高了通訊的效率，降低了通訊負荷。 （ 3）采用的通訊協(xié)議 Modbus 協(xié)議是應用于自動控制器上的一種通用協(xié)議。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡 (例如以 太網(wǎng) )和其它設備之間可以通信。它已經(jīng)成為一種通用工業(yè)標準。 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚控制系統(tǒng) （ 1）控制系統(tǒng)概述 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，設施農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要途徑，已經(jīng)越來越受到世界各國的重視，而設施農(nóng)業(yè)中問世工程的建設與發(fā)展是都市型發(fā)展的重要組成部分，是設施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級階段。希望通過改變植物生長的自然環(huán)境、．創(chuàng)造適合植物最佳的生長條件，避免外界惡劣的氣候，達到調節(jié)產(chǎn)期，促進生長發(fā)育、防治病蟲害等目的。 遠程大棚監(jiān)控系統(tǒng)是一種用于家庭、倉庫 (廠房、花棚和塑料薄膜大棚 )內環(huán)境溫濕度監(jiān)控及控制的全自動遠 程智能調節(jié)系統(tǒng)。它通過控制加熱器及制冷器(通風 )對溫度進行自動調節(jié)，同時通過控制加濕機及除濕機的工作自動調節(jié)環(huán)境的相對濕度，使環(huán)境的溫度和濕度達到適宜的范圍。 （ 2）大棚環(huán)境特點與調控 大棚因有塑料薄膜覆蓋，形成了相對封閉與露地不同的特殊小氣候。進行蔬菜大棚栽培，必須掌握大棚內環(huán)境的特點，并采取相應的調控措施，滿足蔬菜生長發(fā)育的條件，從而獲得優(yōu)質高產(chǎn)。 大棚內環(huán)境條件： 光照 溫度： 空氣濕度 空氣二氧化碳濃度 土壤濕度： （ 3）現(xiàn)代化大棚遠程控制工藝 本方案使用 騰控系列系列高速 32 位控制器、高性能溫度濕度以及氧氣傳感器、視頻設備等硬件通過目前的高速光纖網(wǎng)絡建造一個現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)用溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)可自動監(jiān)測調節(jié)農(nóng)作物環(huán)境的溫濕度、光照、 O2 濃度、通風、卷簾升降、滴灌控制、門禁、巡更等參數(shù)，通過 HMI 輸出幫助種植者作全面細致的數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡和相關的通訊協(xié)議傳遞給上位數(shù)據(jù)存儲和顯示區(qū)域，實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)采集。并采取可靠的光纖通訊網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程的設備的操作和相關數(shù)據(jù)的報警提示等。以及根據(jù)目前國家提倡的環(huán)保節(jié)能的標準對每個大棚都有相關的能源的計量裝置，方便了客 戶對自己所用資源的調配和對運行參數(shù)的維護。 （ 4）控制系統(tǒng)的原理 溫室環(huán)境包括非常廣泛的內容，但通常所說的溫室環(huán)境主要指空氣與土壤的溫濕度、光照、 CO2 濃度等。計算機通過各種傳感器接收各類環(huán)境因素信息，通過邏輯運算和判斷控制相應溫室設備運作以調節(jié)溫室環(huán)境。輸出和打印設備可幫助種植者作全面細致的數(shù)據(jù)分析，保存歷史數(shù)據(jù)。 （ 5）控制系統(tǒng)功能 1．風機控制系統(tǒng) 2．卷簾控制系統(tǒng) 3．滴灌控制系統(tǒng) 4． 營養(yǎng)液噴淋系統(tǒng) 5．室內環(huán)境數(shù)據(jù)采集 6．室內溫度濕度控制系統(tǒng) 7．室內燈光控制系統(tǒng) （ 1）系統(tǒng)的原理特點 溫室測控自動化注重于節(jié)省勞動力，提高溫室生產(chǎn)的效率和技術水平，實現(xiàn)溫度、濕度的測量記錄和卷簾、滴灌等設備的自動化控制，實現(xiàn)農(nóng)機和農(nóng)藝的有機結合。從而大幅度提高溫室生產(chǎn)的技術水平，協(xié)助推進設施農(nóng)業(yè)向精品、高端、高效方向發(fā)展。 （ 2）系統(tǒng)的功能 數(shù)據(jù)服務器負責數(shù)據(jù)的實時采集和存儲。通訊服務器負責數(shù)據(jù)的運算和報表等邏輯的輸出，操作員站進行控制回路的建立、修改局部控制器中的內部策略的參數(shù) , 設置數(shù)據(jù)采集參數(shù)和報表供操作員對生產(chǎn)過程的控制回路、測量參數(shù)進行監(jiān)測并實現(xiàn)自動記錄、報表打印和報警打??；通過以太網(wǎng)通信完成 與現(xiàn)場控制層的局部控制器進行通信。通過開放的 OPC 技術與其他系統(tǒng)連接。 （ 3）上位組態(tài)軟件及其開發(fā) 我們將根據(jù)要求使用 34 套組態(tài)軟件作為開發(fā)平臺，開發(fā)系統(tǒng)是一個集成的開發(fā)環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面、分析曲線、報表生成，定義變量、編制動作腳本等，同時可以配置各種系統(tǒng)參數(shù)等。我們說的“組態(tài)”就在這里完成，運行系統(tǒng)將開發(fā)完的系統(tǒng)進行執(zhí)行，完成計算機監(jiān)控的過程。開發(fā)人員可以在開發(fā)環(huán)境中完成監(jiān)控界面的設計、動畫連接的定義、數(shù)據(jù)庫的配置等。開發(fā)系統(tǒng)可以方便的生成各種復雜生動的畫面，可以逼真的反映現(xiàn)場數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)硬件配置 PLC 的簡介 西門子 PLC 外觀圖如圖所示 PLC 的概述 可編程邏輯控制器 （ Programmable Logic Controller， 簡稱 PLC） ，它采用一類可編程的邏輯控制器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 基本結構 可編程邏輯控制器實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，可編程邏輯控制器其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為： （ 1） 電源 可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用 。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設計和