【正文】 外系統(tǒng)采用分散控制，結(jié)構(gòu)合理，易于控制和擴(kuò)展，價(jià)格便宜，可靠性高。從上一學(xué)期開始寫開題報(bào)告，接著去實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，以及平時(shí)資料的搜集，一直到現(xiàn)在畢業(yè)論文的最終完成，孫老師在每一個(gè)階段都激勵(lì)著我們前進(jìn)。 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 參考文獻(xiàn) [1] 郁漢琪 .可編程控制器原理及應(yīng)用 .中國(guó)電力出版社， 2020 [2] 努爾哈孜如何促進(jìn)溫 室的有效控制，使氣候與季節(jié)信息技術(shù)共享和完成最佳的自動(dòng)化生產(chǎn)控制過程，是目前溫竄生產(chǎn)發(fā)展的一個(gè)重要方向。 (3)遠(yuǎn)程設(shè)定功能。根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要，編制相應(yīng)的 PLC 處理程序，可對(duì)溫度進(jìn)行開環(huán)控制和閉環(huán)控制，及實(shí)現(xiàn)溫度對(duì)其他設(shè)備的跟隨控制。由于 PLC 檢測(cè)系統(tǒng)具有較高的靈敏度，能夠把溫室內(nèi)的擾動(dòng)快速反應(yīng)出來，同時(shí)由于溫室較大的傳遞滯后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻繁，從而影響使用壽命。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)或江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 通風(fēng)簾。假設(shè)風(fēng)機(jī)，供熱設(shè)備，傳感器出現(xiàn)故障的時(shí)候就發(fā)出聲光報(bào)警。通過傳感器對(duì)環(huán)境因子進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)其設(shè)定上限和下限值 ，當(dāng)檢測(cè)到某一值超過設(shè)定值，便發(fā) 出信號(hào)自動(dòng)對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行開啟和關(guān)閉，從而使溫室環(huán)境因子控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。根據(jù)一天中時(shí)間的變化實(shí)行變溫管理，根據(jù)作物的生長(zhǎng)需要將l 天分成 4 個(gè)時(shí)間段， 4 個(gè)時(shí)間段中根據(jù)不同的控溫要求對(duì)溫室進(jìn)行控制。作為一種正比于溫度的高阻電流源，它克服了電壓輸出型溫度傳感器在長(zhǎng)距離溫度遙測(cè)和遙控應(yīng)用中電壓信號(hào)損失和噪聲干擾問題，不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪聲的干擾，因此，除適用于 多點(diǎn)溫度測(cè)量外，特別適用于遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量和控制。 隊(duì)傳感器型號(hào)的選用應(yīng)該首先考慮使用方便，變換電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。其突出特點(diǎn)是：?jiǎn)纹瑱C(jī)價(jià)格低廉， PLC 編程靈活， PC 機(jī)存儲(chǔ)空間大，因此，具有相當(dāng)高的性價(jià)比。 二氧化碳含量的調(diào)節(jié)與控制 大氣中二氧化碳平均濃度一般為 %，變幅較小。 溫度、濕度之間的耦合 溫度與濕度之間有一定的耦合關(guān)系，對(duì)一個(gè)因子的控制常會(huì)帶來另一個(gè)因子的變化。蒸發(fā)冷卻法有濕簾 —— 風(fēng)機(jī)降溫法、細(xì)霧降溫法、屋頂噴霧法。 （ 1）保溫，為了提高溫室的保溫能力，常采用各種保溫覆蓋。 (B1uetooth)：藍(lán)牙技術(shù)是近年發(fā)展起來的新型低成本、短距離的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。下層由許多各自獨(dú)立的功能單元組成，每個(gè)單元只完成一部分工作。因此軟件系統(tǒng)的研制開發(fā)將不斷深入完善，其中以專家系統(tǒng)為主的智能管理系統(tǒng)已取得了不少研究成果，而且應(yīng)用前景非常廣闊。董喬雪，王一鳴設(shè)計(jì)的溫室計(jì)算機(jī)分布式自動(dòng)控制系統(tǒng)，其上位機(jī)軟件是在虛擬儀器平臺(tái) Lab windows/CVI 下開發(fā)完成的，下位機(jī)使用單片機(jī)。光照不足啟動(dòng)補(bǔ)光燈、溫度低 啟動(dòng)加熱器、土壤水分不夠則開啟滴灌系統(tǒng)，采用簡(jiǎn)單開關(guān)控制方式。從控制器類型來劃分，主要有以下幾種溫室自動(dòng)控制系統(tǒng) : 。計(jì)算機(jī)對(duì)這些系統(tǒng)的控制己經(jīng)不是簡(jiǎn)單的、獨(dú)立的、 靜態(tài)的直接數(shù)字控制，而是基于環(huán)境模型上的監(jiān)督控制，以及基于專家系統(tǒng)上的人工智能控制，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正在向著完全自動(dòng)化、無人化的方向發(fā)展。 國(guó)外溫室控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀 西方發(fā)達(dá)國(guó)家在現(xiàn)代溫室測(cè)控技術(shù)上起步比較早。 （ 3）不同地域的氣候環(huán)境制約了進(jìn)口大型溫室適用性，溫室不能周年運(yùn)行。由此，又一個(gè)大規(guī)模引進(jìn)國(guó)外大型現(xiàn)代溫室，至 1998 年，共引進(jìn)溫室 ,引進(jìn)的國(guó)家有荷蘭、法國(guó)、以色列、西班牙、美國(guó)、日本、韓國(guó)以及我國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)，基本涵蓋了現(xiàn)代溫室發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)； 引進(jìn)和建設(shè)的地點(diǎn)，北起黑龍江，南至海南島，東起上海，西至新疆，包括了全國(guó)所有的省、市、自治區(qū)；引進(jìn)溫室的主要類型包括單屋脊和雙屋脊的大型連棟玻璃溫室，拱圓形、鋸齒形、雙層充氣和雙層結(jié)構(gòu)的塑料膜溫室，以及聚碳酸酯板溫室等，代表了現(xiàn)代溫室的所有類型；引進(jìn)溫室的配套設(shè)備包括遮陽(yáng)、通 風(fēng)、降溫、加溫、保濕、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)管理，以及栽培床、活動(dòng)苗床、噴滴灌和自走噴灌、自走式采摘車、自動(dòng)化穴盤育苗、水培設(shè)備等等，也基本包括了所有先進(jìn)的配套設(shè)備。要解決這些問題，根本在于實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向以優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)為目的的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化。國(guó)外現(xiàn)代溫室單位面積的產(chǎn)量高經(jīng)濟(jì)效益高，荷蘭溫室番茄年產(chǎn)量達(dá)到 60kg/m2， 5000hm2 用于種植花卉，花卉產(chǎn)業(yè)每天向世界鮮花市場(chǎng)上出口 1700 萬支鮮花和 170 萬盆盆花，鮮花出口占全世界鮮花市場(chǎng)的 60%以上，年收入高達(dá) 110 億美元，占全國(guó)農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的 35%，經(jīng)濟(jì)效益高，成為歐洲 的“菜籃子”，“花籃子”。由于借鑒了工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域的先進(jìn)成果，技術(shù)水平不斷提高，它能根據(jù)作物生長(zhǎng)的最佳生長(zhǎng)條件，調(diào)節(jié)溫室氣候使之一年四季滿足植物生長(zhǎng)需要，不受氣候和土壤條件的影響，在有限的土地上周年地生產(chǎn)蔬菜和 鮮花。這些高水平大型溫室的環(huán)境控制系統(tǒng)能夠 根據(jù)傳感器采集室溫、葉濕、地濕、室內(nèi)濕度、土壤含水量、溶液濃度、二氧化碳濃度、風(fēng)速、風(fēng)向、以及植物作物生長(zhǎng)狀態(tài)等有關(guān)參數(shù)，結(jié)合作物生長(zhǎng)所需最佳條件，有效調(diào)節(jié)有關(guān)設(shè)備裝置，將室內(nèi)溫、濕、光、水、肥、氣等諸因素綜合協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。人機(jī)界面可以對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控 ，包括過程監(jiān)測(cè)、報(bào)警提示、數(shù)據(jù)記錄等功能，從而使控制系統(tǒng)變得操作人性化、過程可視化，在自動(dòng)控制領(lǐng)域的作用日益顯著。 關(guān)鍵詞：溫度控制 。初期是使用儀表對(duì)溫室設(shè)施中的光照、溫度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，再使用手動(dòng)或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如幕簾、通風(fēng)設(shè)備等）施行簡(jiǎn)單控制，隨著傳感元件、儀表及執(zhí)行器技術(shù)的進(jìn)步，逐步發(fā)展成為對(duì)溫度、濕度、光照等幾乎所有室 內(nèi)環(huán)境參數(shù)分別進(jìn)行自動(dòng)控制。日本、韓國(guó)開發(fā)了瓜類、茄果類蔬菜嫁接機(jī)器人。重視作物生理、產(chǎn)量、品質(zhì)與環(huán)境因子之間的定量關(guān)系等方面研究，因而設(shè)施內(nèi)綜合環(huán)境控制系統(tǒng)智能化水平高，設(shè)施種植技術(shù)實(shí)現(xiàn)了規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。由于國(guó)內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)比國(guó)外落后，必然走一條引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新的路子。 80 年代中后期，隨著高效節(jié)能日光溫室生產(chǎn)技術(shù)在東北地區(qū)試驗(yàn)成功，就迅速在我國(guó)北方發(fā)展起來，各級(jí)政府把其作為帶領(lǐng)農(nóng)民江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 致富奔小康、培育農(nóng)村新 的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的重點(diǎn)措施，各級(jí)農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)也投入了大量的人力、物力進(jìn)行節(jié)能日光溫室建造及生產(chǎn)技術(shù)的專項(xiàng)研究，并取得了重大進(jìn)展。 現(xiàn)代溫室中常見的能自動(dòng)控制的調(diào)控機(jī)構(gòu)有 :頂部通風(fēng)窗、側(cè)面通風(fēng)窗、外遮陽(yáng)簾幕、內(nèi)遮陽(yáng)簾幕、軸流通風(fēng)機(jī)、降溫濕簾、人工補(bǔ)光燈、二氧化碳施肥器、加熱設(shè)備、噴霧系統(tǒng)及熏蒸設(shè)備。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和智能控制理論的發(fā)展，近百年來，溫室大棚作為設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，其自動(dòng)控制和管理技術(shù)不斷得以提高，在世界各地都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。雖然這些溫室技術(shù)領(lǐng)先、設(shè)備先進(jìn)，但在我國(guó)的使用過程中還存在較嚴(yán)重問題，主要有以下幾點(diǎn) :引進(jìn)價(jià)格高，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益差 。該環(huán)境自動(dòng)控制系統(tǒng)為多變量輸入輸出控制系統(tǒng)，通過傳感器監(jiān) 測(cè)溫室中各環(huán)境參數(shù)，得到模擬輸入量，經(jīng)相應(yīng)的變送器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在自編軟件支持下經(jīng)接口板采集數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理分析，將輸入量與設(shè)定值比較后，輸出開關(guān)量，通過驅(qū)動(dòng)電路控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)下位機(jī)以 89C51 為核心，能自動(dòng)控制溫室內(nèi) 100 天的溫濕度，用戶可以小時(shí)為單位設(shè)定溫濕度值。 PLC 的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了信息傳播。 ：當(dāng)前，主要使用精確的計(jì)算機(jī)壞境控制程序根據(jù)設(shè)定值對(duì)溫室中的環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，但研究發(fā)現(xiàn)，這并不能使溫室內(nèi)的作物達(dá)到最佳產(chǎn)量?？刂破魍瑯忧度肓怂{(lán)牙芯片，它一方面與便攜式環(huán)境參數(shù)采集器無線連接，另一方面通過 RS485 通信總線與溫室內(nèi)的計(jì)算機(jī)控制裝置相連接。大型連棟溫室和花卉溫室，則多采用集中供暖方式的水暖加溫，也有部分采用熱水或蒸汽轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)的采暖方式。常用的濕度調(diào)節(jié)方式是加濕和去濕。在夏季降溫加濕的過程中，采用以濕度優(yōu)先的原則。 系統(tǒng)分析 根據(jù)作物生長(zhǎng)所需要的環(huán)境模型制定環(huán)境設(shè)施輸出方案是溫室環(huán)境控制的關(guān)鍵技術(shù)。其上位機(jī)的功能有：介入互聯(lián)網(wǎng)、 PLC 采集數(shù)據(jù)上傳的管理、設(shè)定 點(diǎn)的下載、控制算法的優(yōu)化與生成等。它的輸出電流精確地正比于絕對(duì)溫度，可以作為精確測(cè)溫元件。歸納起來，得到以下結(jié)論： （ 1）提出了基于上、下位機(jī)溫室控制結(jié)構(gòu)模式。隨著季節(jié)的變化，以及隨作物生長(zhǎng)階段的變化，各時(shí)間段所需要的溫度也是變化的，這時(shí)可通過修改設(shè)定溫度值來調(diào)整溫室的溫度控制目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了溫室內(nèi)溫度、濕度、濃度、光照強(qiáng)度等參數(shù)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。 光照傳感器將溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度測(cè)量值送到 PLC 中，由 PLC 將其與設(shè)定的光照強(qiáng)度進(jìn)行比較，再將其比較結(jié)果送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)中去，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)作，如果測(cè)量值高于設(shè)定值則控制關(guān)閉不光設(shè)備，同時(shí)拉上遮陽(yáng)簾；如果則兩只等于設(shè)定值，則關(guān)閉不光設(shè)備；如果測(cè)量值地與設(shè)定值，那么則發(fā)出指令打開補(bǔ)光設(shè)備，同時(shí)打開遮陽(yáng)簾。其工作流程圖 圖 濕度控制 系統(tǒng)開始工作，濕度傳感器考試對(duì)環(huán)境濕度進(jìn)行檢測(cè)。因此，在 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還需要注意系統(tǒng)的抗干擾性設(shè)計(jì)。 姜啟洲：基于 PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 圖 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 組態(tài)軟件是可從可編程控制器以及各種數(shù)據(jù)采集卡等設(shè)備中實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，然后發(fā)出控制命令并監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行是否正常的一種軟件包。它能以平面圖或立體圖的方式同時(shí)繪制任意時(shí)刻的戶外溫度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速、目標(biāo)溫度、室內(nèi)溫度、目標(biāo)濕度、室內(nèi)濕度、濃度、水暖溫度等全年的、全月的、全周的、全日的變化曲線并打印輸出。系統(tǒng)可以通過上位機(jī)與 Intemet 相連，通過 TCP— IP 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸 、參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，借助遠(yuǎn)程專家的知識(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行最佳控制，以使作物生長(zhǎng)在最佳環(huán)姜啟洲：基于 PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 境。在其他同學(xué)還沒有開始的時(shí)候，我們就已經(jīng)在 孫 老師的細(xì)心指導(dǎo)下提前開始了這段難忘的日子。 進(jìn)一步研究方向 （ 1）考慮到溫室遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)應(yīng)擴(kuò)展無線功能模塊和 GSM 短消息功能模塊，解決溫室布線困難的問題； （ 2）從系統(tǒng)控制決策生成出發(fā)，根據(jù)溫室控制類型的不同，進(jìn)行系統(tǒng)專家智能庫(kù)的開發(fā)； （ 3）系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備需要完善，傳感器系統(tǒng)的測(cè)量精度需要校準(zhǔn)； （ 4）模糊控制算法的優(yōu)化，對(duì)溫室多個(gè)環(huán)境因子進(jìn)行綜合考