【正文】 朱瑪力 .可編程序控制器在電爐溫度控制系統(tǒng)中應(yīng)用的研究 .新疆大學(xué)學(xué)報(bào)，2020,13(2):267268 [3] 黃柱深，黃超麟 . 基于 PLC的高精度溫度控制系統(tǒng) . 機(jī)電工程技術(shù) , 2020， 10(2)： 123125 [4] 高欽和 .可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例 . 人民郵電出版社， 2020 [5] 趙燕 .可編程控制器原理及應(yīng)用 . 中國(guó)林業(yè)出版社， 2020 [6] 李方園 .人機(jī)界面設(shè)計(jì)及應(yīng)用 . 化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 [7] 嚴(yán)盈富 . 觸摸屏與 PLC入門(mén) . 人民郵電出版社， 2020 [8] 張揚(yáng) . S7200PLC原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [9] 付家才 . PLC實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐 . 高等教育出版社， 2020 [10] 劉繼修 . PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 福建科技出版社， 2020 [11] 徐亞飛，劉官敏，高國(guó)章 . 溫箱溫度 PID與預(yù)測(cè)控制 . 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)交 通科學(xué)與工程版， 2020， 28(4)： 554557 [12] 曾貴娥 ,邱麗 ,朱學(xué)峰 . PID控制器參數(shù)整定方法的仿真與實(shí)驗(yàn)研究 .石油化 工自動(dòng)化 , 2020， 7(4):8991 [13] 肖寶興 . 西門(mén)子 S7200PLC的使用經(jīng)驗(yàn)和技巧 . 機(jī)械工業(yè)出 版社 姜啟洲：基于 PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 致 謝 本畢業(yè)設(shè)計(jì)及學(xué)位論文是在我的指導(dǎo)老師孫昌權(quán)老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。筆者運(yùn)用 PLC和組態(tài)軟件搭建了一套分布式監(jiān)控系統(tǒng)，旨在為促進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供基礎(chǔ) 歸納起來(lái)，溫拳監(jiān)控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)溫室環(huán)境參數(shù)，并給 PLC 指令以調(diào)節(jié)各電動(dòng)執(zhí)行器，自動(dòng)控制作物生長(zhǎng)所需溫度、濕度、水等生長(zhǎng)條件，根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向、雨最等氣候條件，進(jìn)行緊急狀態(tài)的報(bào)警?？梢酝ㄟ^(guò)通訊線(xiàn)遠(yuǎn)程修改可編程控制器的全部設(shè)定參數(shù)。 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 PID程序設(shè)計(jì) 在工業(yè) 生產(chǎn)過(guò)程中， PID 調(diào)節(jié)量是典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠減小 控制系統(tǒng)的滯后性，提高了控制效果和控制精度，大大提高了工作效率 ,如圖 。為此，在程序中加有時(shí)間可調(diào)的延時(shí)模塊， 使用時(shí)可根據(jù)具體情況調(diào)整延時(shí)，使控制效果達(dá)到最佳。當(dāng)測(cè)量值小于設(shè)定值時(shí)，則打開(kāi)供熱系統(tǒng)?？諝鉂穸葌鞲衅鲗z測(cè)的溫室是瀆職送到 PLC 中， PLC 將檢測(cè)值與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果空氣溫度高與設(shè)定值，則控制打開(kāi)窗子且打開(kāi)風(fēng)機(jī)進(jìn)行去濕，如果測(cè)量值等于設(shè)定值，則關(guān)閉窗子和風(fēng)機(jī)；如果測(cè)量值低于主設(shè)定值，則發(fā)出指令控制打開(kāi)空氣濕度電磁閥，對(duì)空氣進(jìn)行噴霧。其運(yùn)行成本較低，可大大節(jié)約勞動(dòng)力，降低勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。 1 天 中 4 個(gè)時(shí)間 段的分段方法用戶(hù)可以靈活的更改，而且 4 個(gè)時(shí)間段中的溫度設(shè)定值用戶(hù)也可以設(shè)定修改。因此，選用溫度 AD590 傳感器與可達(dá)到設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)存的傳感器類(lèi)型很多，根據(jù)對(duì)傳感器的應(yīng)用分析， AD590 是應(yīng)用較普遍 的一類(lèi)傳感器。而且， PLC 有各種組態(tài)模塊功能。在冬春設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中，為了保溫，設(shè)施經(jīng)常處于密閉狀態(tài)，缺少內(nèi)外氣體交換，二氧化碳濃度變幅較大，中午設(shè)施內(nèi)由于光合作用，二氧化碳濃度下降，接近甚至低于補(bǔ)償點(diǎn)，二氧化碳處于虧缺狀態(tài)應(yīng)當(dāng)及時(shí)的補(bǔ)充二氧化碳。在冬季溫室環(huán)境控制中，默認(rèn)為溫度控制優(yōu)先的原則，在溫度條件滿(mǎn)足后，再來(lái)滿(mǎn)足濕度條件。 濕度的調(diào)節(jié)與控制 土壤濕度要與空氣相對(duì)濕度協(xié)調(diào)一致才能達(dá)到溫室濕度 的有效控制，濕度調(diào)控范圍一江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 般在 60%RH80%RH，精度為士 5%。具體方法就是增加保溫覆蓋的層數(shù)，采用隔熱性能好的保溫覆蓋材料，以提高設(shè)施的氣密性。運(yùn)用這種技術(shù)把溫室環(huán)境自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的各個(gè)電子檢測(cè)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)無(wú)線(xiàn)地連接起來(lái)，以達(dá)到便捷地對(duì)溫室環(huán)境參 數(shù)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，靈活地對(duì)溫室環(huán)境參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制的目的。面向?qū)ο蟮姆植际较到y(tǒng)，每一個(gè)功能單元針對(duì)一個(gè)對(duì)象、每一根進(jìn)線(xiàn)、每一根出線(xiàn)、每個(gè)傳感器、接觸器等都可作為對(duì)象。因此近幾年來(lái)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊推理等人工智能技術(shù)在溫室栽培中得到了不同程度的發(fā)展和應(yīng)用。胡建東，肖建軍等采用模糊控制原理設(shè)計(jì)了連棟溫室溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用的控制器由單片計(jì)算機(jī) 80C31 及外擴(kuò)展一定數(shù)量的存貯器和接口芯片組成 :作者將溫度控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化成一個(gè)二維的模糊控制系統(tǒng)，分別從模糊系統(tǒng)包括的輸入輸出變執(zhí)行機(jī)理和反模糊化方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，模糊控制技術(shù)的應(yīng)用使連棟 溫室控制盡可能達(dá)到一個(gè)最佳的狀態(tài)。 。如由江蘇理工大學(xué)李萍萍、毛罕平等人自行研制 的智能溫室環(huán)境控制系統(tǒng)，它采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為溫室控制系統(tǒng)的核心，它是江蘇省“九五”農(nóng)業(yè)科技項(xiàng)目，他們?cè)?1996 年 7 月初步建成了一套具有降溫、補(bǔ)光、控濕和增施二氧化碳等功能的智能溫室， 1997 年又相繼完成了應(yīng)用夜加溫和太陽(yáng)能加溫的系統(tǒng)。 國(guó)內(nèi)溫室控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀 我國(guó)溫室產(chǎn)業(yè)起步比較晚。 1949 年，借助于工程技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)建成了第一個(gè)植物人工氣候室，開(kāi)展了植物對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)性和抗御能力的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究。 （ 4）計(jì)算機(jī)控制水平低。這次打規(guī)模的引進(jìn)溫室，特別是北京、上海幾個(gè)示范園區(qū)，在引進(jìn)溫室至溫室園藝成套設(shè)施硬件的同時(shí)，還引進(jìn)了配套品種、栽培技術(shù)、專(zhuān)家系統(tǒng)等軟件成套技術(shù)，以及國(guó)外相關(guān)專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合控制作為農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)的手段，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以溫室為代表的設(shè)施農(nóng)業(yè)將成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展主要方向之一，成為 21 世紀(jì)最有活力的農(nóng)業(yè)新產(chǎn)業(yè)。荷蘭大量投資與溫室相關(guān)的基礎(chǔ)研究。除了對(duì)溫室進(jìn)行監(jiān)控外，計(jì)算機(jī)優(yōu)化環(huán)境參數(shù)、節(jié)能、節(jié)水及設(shè)施裝備的可靠性等很多方面都取得了很好的技術(shù)成果，并推出了許多新產(chǎn)品。 歐美等國(guó)家在 30 年代就相繼建立了人工氣候室。 編程時(shí)調(diào)用了編程軟件 STEP 7 Micro WIN中自帶的 PID 控制模塊，使得程序更為簡(jiǎn)潔，運(yùn)行速度更為理想。實(shí)驗(yàn)證明，此系統(tǒng)具有快、準(zhǔn)、穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)溫度控制領(lǐng)域能夠廣泛應(yīng)用。溫室調(diào)控技術(shù)至今經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展過(guò)程。美國(guó)開(kāi)發(fā)的冬天保溫用的雙層充氣膜、高壓霧化降溫加濕系統(tǒng)以及夏季降溫用的濕簾降溫系統(tǒng)處于世界領(lǐng)先水平；韓國(guó)的換氣、灌水、二氧化碳濃度控制等設(shè)施比較先進(jìn)；荷蘭的頂面涂層隔熱、加熱系統(tǒng)、人工補(bǔ)光等方面有較高的水平；以色列的灌溉系統(tǒng)比較先進(jìn)，室內(nèi)設(shè)施齊全。建立“蔬菜工廠(chǎng)”、“花卉工廠(chǎng)”、“苗 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 木工廠(chǎng)”等用于研究和示范，成為溫室業(yè)的堅(jiān)實(shí)科研后盾。 20 世紀(jì) 50 年代末，我國(guó)在華北地區(qū)曾建造過(guò)屋脊式大型玻璃溫室，到 60 年代初，在東北地區(qū)建成 1hm2 的大型玻璃溫室。 目前，我國(guó)是設(shè)施園藝栽培面積最大的國(guó)家。目前國(guó)內(nèi)溫室計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與國(guó)際選進(jìn)技術(shù)存在很大差距，商用控制系統(tǒng)不能滿(mǎn)足高效節(jié)能有效控制溫室機(jī)構(gòu)運(yùn)行的要求。 20 世紀(jì) 60 年代，生產(chǎn)型的高級(jí)溫室開(kāi)始應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，奧地利首先建成了番茄生產(chǎn)工廠(chǎng)， 70 年代后荷蘭、日本、美國(guó)、英國(guó)、以色列等國(guó)家的溫室園藝迅猛發(fā)展，溫室設(shè)施廣泛應(yīng)用于園藝作物生產(chǎn)、畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。 70 年代末起，我國(guó)先后從日本、美國(guó)、荷蘭和保加利亞等國(guó)引進(jìn)了 40 套左右的現(xiàn)代化溫室成套設(shè)備。 1996 年 8 月起進(jìn)行了溫室環(huán)境控制的技術(shù)效果測(cè)試分析和生菜、空心菜、三葉芹的無(wú)土栽培試驗(yàn)，測(cè)試表明，溫度、濕度、光照、營(yíng)養(yǎng)液和二氧化碳等各個(gè)環(huán)境因子控制技術(shù)效果良好，基本達(dá)到預(yù)期目的，并明確了各環(huán)境參數(shù)的合理控制范圍。例如 :汪永斌，呂昂等研制的溫室群全數(shù)字式溫度和濕度綜合控制系統(tǒng)。楊明等設(shè)計(jì)的基于溫濕度模糊控制的智能溫室控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)上位機(jī)為PC 機(jī)，下位機(jī)為 AT89C52，采用模糊控制器進(jìn)行溫濕度的智能控制。 ：目前，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)己成為當(dāng)前世界最有活力、發(fā)展最快的高科技領(lǐng)域。 ：所謂綜合環(huán)境調(diào)節(jié)，就是以實(shí)現(xiàn)作物的增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)為目標(biāo)，把影響作物 生長(zhǎng)的多種環(huán)境參數(shù)，如光照、溫度、濕度、 CO2 濃度等，都保持在適宜作物生長(zhǎng)的狀態(tài)，并盡可能使用最少量的環(huán)境調(diào)節(jié)裝置，既省時(shí)又節(jié)能，還能使勞動(dòng)者愉快地從事生產(chǎn)勞動(dòng)。便攜式環(huán)境參數(shù)采集器內(nèi)部裝有溫度、濕度、光照等各種傳感器，并嵌入了藍(lán)牙芯片，因此，這種參數(shù)采集器具有無(wú)線(xiàn)通信功能，可以便捷地放置在溫室內(nèi)的不同位置。 （ 2）加溫，我國(guó)傳統(tǒng)的單屋面溫室，大多采用爐灶煤火加溫，近年來(lái)也有采用鍋爐水暖加溫或地?zé)崴訙氐?。濕度的調(diào)控影響溫度，要求濕度與溫度的調(diào)控需按按一定的程序進(jìn)行。如溫度過(guò)低、濕度過(guò)大的情況下，以加溫為主導(dǎo)，只有當(dāng)溫度上升到一定值后，才能通風(fēng)降濕，另一方面，溫度提高本身可以使相對(duì)濕度降低。補(bǔ)充 二氧化碳的方法很多，常用的主要有三種： （ 1）燃燒法； （ 2）化學(xué)反應(yīng)法（目前在我國(guó)的設(shè)施栽培中運(yùn)用較多）； （ 3）施用顆粒有機(jī)生物氣肥法。 通過(guò)先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái) PLC、多個(gè)溫室的網(wǎng)絡(luò)化分布式控制，特別適合上、下位機(jī)結(jié)合的大型連棟溫室集群控制。溫度傳感器 AD590是電流輸出型溫度傳感器，以電流輸出量作為溫度指示，其電流溫度靈敏度為 1μ A/K。 本系統(tǒng)是在對(duì)我國(guó)溫室控制的現(xiàn)狀以及溫室控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題兩個(gè)方面進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，研究并開(kāi)發(fā)了適合我國(guó)溫室控制的智能溫室控制系統(tǒng)。 不同季節(jié)的控制模式不同，只是 自動(dòng)控制系統(tǒng) 啟動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不相同，但不同季節(jié)的控制目的是相同的， 即將環(huán)境參數(shù)調(diào)控到設(shè)定的參數(shù)附近。 為了實(shí)現(xiàn)智能溫室的環(huán)境監(jiān)控，本設(shè)計(jì)建立了溫室環(huán)境控制參數(shù)的長(zhǎng)時(shí)間在線(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。土壤濕度傳感器檢測(cè)的值首先送到 PLC 中，有 PLC 將其與設(shè)定值相比較，如果測(cè)量值高與設(shè)定值，則由 PLC 發(fā)出控制關(guān)閉控制土壤濕度的電磁閥；如果電 磁 閥發(fā)生故障則會(huì)發(fā)出聲光警報(bào)。當(dāng)測(cè)量溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)就會(huì)關(guān)閉供熱系統(tǒng)或通風(fēng)簾。 盡管 PLC 是專(zhuān)為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)，有較強(qiáng)的抗干擾能力，但是如果環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈或 PLC 的安裝和使用方法不當(dāng)，還是有可能給PLC 控制系統(tǒng)的安全和可靠性帶來(lái)隱患。 PID 程序的設(shè)定在包括參數(shù)的設(shè)定及控制程序部 分： PID 初值設(shè)定如下： 溫度設(shè)定值為學(xué)號(hào)與模 10 之余再加上 40。 (4)生成曲線(xiàn)圖功能。另