【正文】 輸出信息變換、可靠物理實現(xiàn)，可以說是 PLC 實現(xiàn)控制的兩個基本 要點。輸入電路要對輸入信號進行濾波，以去掉高頻干擾。每一輸入點都有一個對應的存儲其信息的暫存器。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。由于 PLC 有強大的指令系統(tǒng)，編寫出滿足這個要求的程序是完全可能的，而且也是較為容易的。當然，這個滯后不宜太大，否則，所實現(xiàn)的控制不那么及時，也就失去控制的意義。 監(jiān)控循環(huán)時間的目的是避免 死循環(huán) ，避免程序不能反復不斷地重復執(zhí)行。是用計算機進行實時控制的一種方式。 也就是說，實際的 PLC 工作過程總是：公共處理 —— I/O 刷新 —— 運行用戶程序 —— 再公共處理 —— ??反復不停地重復著。除了 I/O刷新及運行用戶程序，還要做些公共處理工作。又由于這個過程是永不停止地循環(huán)反復地進行著，所以，輸出總是反映輸入的變化的。這樣，用戶所要編的程序只是，內(nèi)存中輸入映射區(qū)到輸出映射區(qū)的變換，特別是怎么按輸入的時序變換成輸出的時序 。 這個區(qū)的每一對應位（ bit）稱之為輸入繼電器，或稱軟接點。但由于它們都是由高度集成化的電路組成的，所以，所占體積并不大。 可靠物理實現(xiàn)主要靠輸人（ INPUT）及輸出（ OUTPUT）電路。而 PLC 則還要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的使用等問題。每一次掃描所用的時間稱為 掃描周期或工作周期。 PLC 內(nèi)部的半導體存儲器稱為內(nèi)存儲器。 電源 PLC 配有開關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅(qū)動器，提供錄音機接口和打印機接口。專用編程器是由 PLC 廠家生產(chǎn)，專供 該廠家生產(chǎn)的某些 PLC 產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲器接插口等部件組成。 與計算機連接，可組成多級分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。 常用的開關(guān)量輸出接口按輸出開關(guān)器件不同有三種類型：是繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出。 輸入 /輸出單元 輸入 /輸出單元通常也稱 I/O 單元或 I/O模塊，是 PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。為了防止干擾對RAM 中程序的破壞，當用戶程序經(jīng)過運行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲器 EPROM 中。 5）根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過輸出單元實現(xiàn)輸出控制。對于雙 CPU 系統(tǒng)，一般一個為字處理 器，一般采用 8位或 16 位處理器；另一個為位處理器，采用由各廠家設計制造的專用芯片。其中， CPU是 PLC 的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入 /輸出設備與 CPU 之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設連接。過程 16 控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 1） 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應 用領(lǐng)域。用戶在購買 PLC 后，只需按說明書的提示，做少量的接線和進行簡易的用戶程 序編制工作，就可靈活方便地將 PLC 應用于生產(chǎn)實踐。與繼電器系統(tǒng)和通用計算機相比， PLC 更能適應工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境要求。各模塊功能是獨立的，外形尺寸是統(tǒng)一的。 (3) 大型機 大型 PLC 的輸入、輸出總點數(shù)載 2084 點以上，用戶程序存儲器容量達到 16K字以上。其輸入、輸出點數(shù)的數(shù)目之和稱為 PLC 的輸入 /輸出點數(shù)，簡稱 I/O 點數(shù)。 PLC 與 PLC 之間的聯(lián)網(wǎng)通信、 PLC 與上位計算機的聯(lián)網(wǎng)通信已得到廣泛應用。國內(nèi)公司在開展 PLC 業(yè)務時有較大的競爭優(yōu)勢，如：需求優(yōu)勢、產(chǎn)品定制優(yōu)勢、成本優(yōu)勢、服務優(yōu)勢、響應速度優(yōu)勢。它是將邏輯運算，順序控制，時序和計數(shù)以及算術(shù)運算等控制程序，用一串指令的形式存放到存儲器中，然后根據(jù)存儲的控制內(nèi)容，經(jīng)過模擬，數(shù)字等輸入輸出部件，對生產(chǎn)設備和生產(chǎn)過程進行控制的裝置。在硬件方面，除了保持原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程 I/O 模塊、各種特殊功能模塊，并擴大了存儲器的容量，而且還提供一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器。為了改變這一現(xiàn)狀， 1968 年美國最大的汽車制造商通用汽車公司（ GM），為了適應汽車型號不斷更新的需求，并能在競爭激烈的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢，提出要研制一種新型的工業(yè)控制裝置來取代繼電器控制裝置，為此，擬定了 10項公開招標的技術(shù)要求，即： 編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序 ； 維護方便，最好是插件式 ； 可靠性高于繼電器控制柜 ； 體積小于繼電器控制柜 ； 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機 ； 在成本上可與繼電器控制柜競爭 ； 輸入可以是交流 115V； 輸出可以是交流 115V、 2A以上，可直接驅(qū)動電磁閥等 ； 在擴展時，原有系統(tǒng)只要很小變更 ； 用戶程序存儲器容量至少能擴展到 4KB； 根據(jù)招標的技術(shù)要求，第二年，美國數(shù)字設備公司（ DEC）研制出了世界上第一臺 PLC，并在通用汽車公司自動裝配線上試用成功。同時土壤缺乏水分時，造成土壤板結(jié)、裂縫的產(chǎn)生會將植物根系拉斷，嚴重時直接導致植物死亡。在溫室中，內(nèi)部的光照強度與外部的光照強度有著明顯的相關(guān)性，但是與室外相 比室內(nèi)的光照強度明顯較低。 濕度 農(nóng)作物對空氣濕度也有不同的要求，如果更加細致的分析，同一種農(nóng)作物在它整個生命周期中的不同階段以及一天中的不同時段對空氣濕度也有不同的需求。 綜上四個特點可知，溫室系統(tǒng)是復雜的，具有多種環(huán)境影響因子的，對溫室系統(tǒng)提出的控制要求并不是一成不變的，要根據(jù)不同作 物相應調(diào)整，因此想要建立精準控制模型幾乎無法實現(xiàn)。 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，對一個因子的控制常會帶來另一個因子的變化。 濕度的調(diào)節(jié)與控制 土壤濕度要與空氣相對濕度協(xié)調(diào)一致才能達到溫室濕度的有效控制，濕度調(diào)控范圍一般在 60%RH80%RH，精度為 177。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，以提高設施的氣密性。運用這種技術(shù)把溫室環(huán)境自動檢測與控制系統(tǒng)中的各個電子檢測裝置和執(zhí)行機構(gòu)無線地連接起來，以達到便捷地對溫室環(huán)境參數(shù)進行自動檢測，靈活地對溫室環(huán)境參數(shù)進行自動控制的目的。面向?qū)ο蟮姆植际较到y(tǒng)，每一個功能單元針對一個對象、每一根進線、每一根出線、每個傳感器、接觸器等都可作為對 5 象。因此近幾年來神經(jīng)網(wǎng)絡、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)展和應用。我國目前的溫室控制系統(tǒng)中，一些上位機只限于存儲采集的歷史數(shù)據(jù)，沒有根據(jù)農(nóng)業(yè)專家知識的實時控制管理系統(tǒng)。我國設施栽培起步晚、基礎(chǔ)差，沒有將其作為整體工程問題研究。智能控制系統(tǒng)將信息技術(shù)與計算機結(jié)合起來，在農(nóng)業(yè)上加以應用，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)發(fā)展的變革，也是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的具體方向。北京農(nóng)業(yè)大學研制成功“ WJG1”溫室環(huán)境監(jiān)控計算機管理系統(tǒng)，采用了分布式控制系統(tǒng)。控制要求能在遠離溫室的計算機控制室就能完成，即遠程控制。以花卉溫室為例，溫室內(nèi)監(jiān)控項目包括 ： 室內(nèi)氣溫、水溫、土壤溫度、鍋爐溫度、管道溫度、相對空氣濕度、保溫幕狀況、通窗狀況、泵的工作狀況、 二氧化碳 濃度、 EC 調(diào)節(jié)池和回流管數(shù)值、 pH 調(diào)節(jié)池和回流管數(shù)值；室外監(jiān)控項目包括 ： 大氣溫度、太陽輻射強度、風向風速、相對濕度等。智能溫室的控制一般由信號采集系統(tǒng)、中心計算機、控制系統(tǒng)三大部分組成。 控制程序流程圖 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 PLC 的硬件配置 .............................. 錯誤 !未定義書簽。 5 控制系統(tǒng)的硬件設計 ............................... 錯誤 !未定義書簽。 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本原則、主要內(nèi)容及步驟 .. 錯誤 !未定義書簽。 PLC 的發(fā)展現(xiàn)狀 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 溫度 .................................. 錯誤 !未定義書簽。 溫室大棚內(nèi)重要參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制 .............. 錯誤 !未定義書簽。 概述 ........................................ 錯誤 !未定義書簽。 5— 6 初步完成軟件系統(tǒng)設計。 （ 1）根據(jù)外界環(huán)境對植物影響因素，選擇作物環(huán)境條件的實時檢測系統(tǒng)、智能溫室控制系統(tǒng)兩個部分。 （ 2）開發(fā)智能溫室組態(tài)監(jiān)控界面。 12 指導教師簽字： III 摘 要 溫室大棚對現(xiàn)在的人們來說，是非常熟悉的一個名詞，因為現(xiàn)在我們生活中的很多花卉、蔬菜、水果都是從溫室大棚中種植出來的。 國 內(nèi)狀況 .............................. 錯誤 !未定義書簽。 溫 度、濕度之間的耦 合 .................. 錯誤 !未定義書簽。 二氧化碳 .............................. 錯誤 !未定義書簽。 PLC 的特點 ............................ 錯誤 !未定義書簽。 PLC 控制系統(tǒng)設計的步驟 ................ 錯誤 !未定義書簽。 系統(tǒng)控制電路設計 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 6 控制系統(tǒng)的軟件設計 ............................... 錯誤 !未定義書簽。 7 結(jié)論 ............................................. 錯誤 !未定義書簽。自上世紀 90 年代，我國農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究人 員在吸收了發(fā)達國家的高科技溫室技術(shù)上，加以針對我國農(nóng)業(yè)環(huán)境，傳統(tǒng)日照式溫室的溫度、濕度、日照時長及二氧化碳濃度研發(fā)出了適應我國農(nóng)業(yè)環(huán)境的智能溫室控制系統(tǒng)。目前，荷蘭自動化智能玻璃溫室制造水平處于世界先進水平，擁有玻璃溫室 萬多平方米，占世界 1/4 以上，有 85％ 2 的溫室用戶使用計算機控制溫室環(huán)境。 20 世紀 90 年代初期，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)氣象研究所和作物花卉研究所，研制開發(fā)了溫室控制與管理系統(tǒng)， 并開發(fā)了基于 Windows 操作系統(tǒng)的控制軟 件； 90 年代中后期，江蘇理工大學毛罕平等人研制開發(fā)了溫室軟硬件控制系統(tǒng)，能對營養(yǎng)液系統(tǒng)、溫度、光照、 二氧化碳 、施肥等進行綜合控制，是目前國產(chǎn)化溫室計算機控制系統(tǒng)較為典型的研究成果。 溫室大棚近年來在農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 上 占的比重越來越大，而相對來說，溫室大棚的控制系統(tǒng)也隨著科技的進步不斷 的 發(fā)展進步 、 提升。它的基本功能是對環(huán)境的檢測，加上一些傳感器和智能機器的應用，加強了人們對于作物生長環(huán)境的深層了解，實現(xiàn)了科學精準的控制，而且可以根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)給出相應的反饋和操作，反應及時，給植物營造出最適應的生長環(huán)境，溫室大棚能夠種植出高質(zhì)量、高產(chǎn)量的綠色蔬菜。這樣降低了生產(chǎn)管理的效率。但沒有形成國家統(tǒng)一的標準和工廠系列的產(chǎn)品，且應用率僅占設施栽培面積的 10％，而絕大部分由農(nóng)民自行建造的塑料日光溫室也只能起到一定的保溫作用，根本不能實現(xiàn)對溫度、濕度、光照等環(huán)境因子的調(diào)控。因此，設施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化程度的提高成為可能。如作物的生長和發(fā)育并不取決于某一時刻某個特定溫度，而主要取決于在一個時間段中的平均溫度水平。 6 2 研究方案的設計 溫度的調(diào)節(jié)與控制 與其他環(huán)境因子比較，溫度是設施栽培中相對容易調(diào)節(jié)控制的環(huán)境因子。（ 3）降溫，保護設施內(nèi)降溫最簡單的途徑是通風，但在溫度過高，依靠自然通風不能滿足作物生育要求時，必須進行人工降溫。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。 因為溫室中有多種環(huán)境因素，溫室環(huán)境是多因子的、相互影響 性 的、非 線性的、有延時性的 和親合性的 復雜系統(tǒng)。如果想通過改變農(nóng)作物的遺傳特性達到促進農(nóng)作物生長發(fā)育的目的需要大量的人力財力投入，而且會形成轉(zhuǎn)基因食品；其二是農(nóng)作物所在的生長環(huán)境，智能溫室內(nèi)部就是 一個小生態(tài)，在目前的科學技術(shù)幫助下，完全通過調(diào)控智能溫室內(nèi)的環(huán)境因子的方式有效的提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。因此，在溫室環(huán)境控制中要綜合的考 慮這兩個因素之間的耦合性。一定量的提高二氧化碳濃度可以讓農(nóng)作物的物候期提前，提高農(nóng)作物體內(nèi)有機物含量。嚴重時同樣致使植物枯萎死亡。 1973 年，西歐國家也研制出他們的第 1 臺 PLC。 1985 年，國際電工委員會 (IEC)對 PLC 作出如下定義： 可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。 現(xiàn)在，世界上有 200 多家 PLC 生產(chǎn)廠家， 400多品種的 PLC產(chǎn)品，按地域可 12 分成美國、歐洲、和日本等三個流派產(chǎn)品，各流派 PLC 產(chǎn)品都各具特色。 一方面，大力發(fā)展速度更快、性價比更高的小型和超小型 PLC。 PLC 已成為集散控制系統(tǒng)（ DCS）不可缺少的組成部分。按 PLC 輸入、輸出點數(shù)的多少可將 PLC 分為以下三類。 2