【正文】 論，設(shè)計(jì)的溫度傳感器系統(tǒng)、濕度傳感器系統(tǒng)以及光照傳感器系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有高精度、低成本的特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是投資較大 ,一般農(nóng)業(yè)用戶難以接受。當(dāng)濕度過小時(shí)，開啟蒸發(fā)降溫加濕裝置。 （ 3）降溫，保護(hù)設(shè)施內(nèi)降溫最簡單的途徑是通風(fēng)，但在溫度 過高，依靠自然通風(fēng)不能滿足作物生育要求時(shí)，必須進(jìn)行人工降溫。如作物的生姜啟洲：基于 PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 長和發(fā)育并不取決于某一時(shí)刻某個(gè)特定溫度，而主要取決于在一個(gè)時(shí)間段中的平均溫度水平。例如用歐姆龍系列的 CZOOHS 作為下位機(jī)， COMPAQ計(jì)算機(jī)為上位機(jī)構(gòu)成溫室控制系統(tǒng)。王東升等研究了日光溫室的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。特別是二十世紀(jì) 70 年代電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，更使溫室大棚環(huán)境控制技術(shù)產(chǎn)生了革命性的變化。日光溫室發(fā)展到今天，已由生產(chǎn)各種反季節(jié)蔬菜的生產(chǎn)設(shè)施，發(fā)展為日光溫室園藝設(shè)施，進(jìn)而發(fā)展為設(shè)施農(nóng)業(yè)，已成為種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和水產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。 國內(nèi)溫室產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及存在的問題 改革開放以來，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)取得了可喜的成績，但同時(shí)，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中存在的問題也越來越凸現(xiàn)出來，如果這些問題得不到解決，將成為嚴(yán)重制約我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使環(huán)境參數(shù)的綜合控制成為可能。 在工業(yè)領(lǐng)域，隨著自動(dòng)化程度的迅速提高，用戶對(duì)控制系統(tǒng)的過程監(jiān)控要求越來越高，人機(jī)界面的出現(xiàn)正好滿足了用戶這一需求。目前，在溫室控制技術(shù)方面，荷蘭、美國、以色列、日本等國較為先進(jìn)。第三是我國農(nóng)產(chǎn)品成本高，科技含量低，無法形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。 （ 2）能源消 耗大，以現(xiàn)代溫室為代表的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)效益低下，導(dǎo)致溫室產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了滑坡的現(xiàn)象。溫室內(nèi)的各環(huán)境因子大多由計(jì)算機(jī)集中控制，檢測傳感器也較為齊全，如溫室內(nèi)外的溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度、營養(yǎng)液濃度等，由傳感器的檢測基本上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)執(zhí)姜啟洲：基于 PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)控制，如無級(jí)調(diào)節(jié)的天窗通風(fēng)系統(tǒng)，濕簾與風(fēng)扇配套的降溫系統(tǒng)，由熱水鍋爐或熱風(fēng)機(jī)組成的加溫系統(tǒng)，可定時(shí)噴灌或滴灌的灌溉系統(tǒng)，二氧化碳施肥系統(tǒng)，以及適用于溫室作業(yè)的農(nóng)業(yè)機(jī)械等。采集量有室內(nèi)溫度、濕度、光照、土壤水份及 C02 濃度。 溫室環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展趨勢 ：隨著 計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，溫室計(jì)算機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)的應(yīng)用將由簡單的以數(shù)據(jù)采集處理和監(jiān)測為主，逐步轉(zhuǎn)向以知識(shí)處理和應(yīng)用為主。可變動(dòng)的環(huán)境控制系統(tǒng)目前主要側(cè)重于溫度、光照、相對(duì)濕度、 CO2 濃度等方面的研究，在溫室作物產(chǎn)量上已表現(xiàn)出比較滿意的效果。另一種在室內(nèi)掛遮光幕，降溫效果比掛在室外差；屋面流水降溫法采用時(shí)須考慮安裝成本，清除玻璃表面的水垢污染問題；蒸發(fā)冷卻法使空氣先經(jīng)過水的蒸發(fā)冷卻降溫后再送入室內(nèi)，達(dá)到降溫目的。調(diào)節(jié)方法一般有以下四種： （ 1）改善設(shè)施的透光率； （ 2）應(yīng)用反光幕； （ 3）人工補(bǔ)光； （ 4）遮光?？紤]到傳輸距離的問題，本文設(shè)計(jì)中將系統(tǒng)的輸出電流都控制在 010mA，從而減小傳輸過程中的干擾，保證采樣值的準(zhǔn)確性與可靠性。 控制模式 以時(shí)間為基準(zhǔn)的變溫管理。 姜啟洲：基于 PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 軟件設(shè)計(jì) 溫室控制系統(tǒng) PLC 軟件 設(shè)計(jì) 按下啟動(dòng)按鈕， PLC 卡是掃描，溫度傳感器將溫室溫度測量值信號(hào)送到 PLC 中， PLC再將信號(hào)值處理，在于設(shè)定值進(jìn)行比較，最后將得到的結(jié)果輸出，如果比較結(jié)果高于設(shè)定值，則控制打開 通風(fēng)窗或風(fēng)機(jī)，比較結(jié)果等于設(shè)定結(jié)果等于低于設(shè)定值，則打開供熱設(shè)備。 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)中對(duì)風(fēng)扇、天窗、側(cè)窗、環(huán)流風(fēng)機(jī)、遮陽幕和濕簾泵的控制是通過 PLC 發(fā)出開關(guān)指令， 通過 交流接觸器 控制相關(guān)機(jī)構(gòu)的啟停。它能在線記錄各溫室設(shè)備狀態(tài)變化時(shí)的時(shí)間、當(dāng)前狀態(tài)和位置、當(dāng)前目標(biāo)溫度、室內(nèi)溫度、目標(biāo)濕度和室內(nèi)濕度，并能打印輸出。 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)專家智能庫的開發(fā)； （ 3）系統(tǒng)檢測設(shè)備需要完善，傳感器系統(tǒng)的測量精度需要校準(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)行綜合考慮，實(shí)現(xiàn)多維模糊控制器的設(shè)計(jì)，提出能更好解決多維控制器控制規(guī)則的兼容性和冗余性問題的方法。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。 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。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。實(shí)現(xiàn)了溫室內(nèi)溫度、濕度、濃度、光照強(qiáng)度等參數(shù)的長期監(jiān)測。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。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。在夏季降溫加濕的過程中，采用以濕度優(yōu)先的原則。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。 ：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。 PLC 的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)。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)。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足的發(fā)展。 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。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。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。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、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。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)作物生長的最佳生長條件，調(diào)節(jié)溫室氣候使之一年四季滿足植物生長需要，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。要解決這些問題，根本在于實(shí)現(xiàn)我國農(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。 （ 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。計(jì)算機(jī)對(duì)這些系統(tǒng)的控制己經(jīng)不是簡單的、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。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)，采用簡單開關(guān)控制方式。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。 (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)。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。 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。 隊(duì)傳感器型號(hào)的選用應(yīng)該首先考慮使用方便，變換電路簡單等特點(diǎn)。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。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。由于 PLC 檢測系統(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。 (3)遠(yuǎn)程設(shè)定功能。 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 .中國電力出版社， 2020 [2] 努爾哈孜另外系統(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。 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。當(dāng)測量溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)就會(huì)關(guān)閉供熱系統(tǒng)或通風(fēng)簾。 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)的長時(shí)間在線計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。 本系統(tǒng)是在對(duì)我國溫室控制的現(xiàn)狀以及溫室控制系統(tǒng)存在的問題兩個(gè)方面進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，研究并開發(fā)了適合我國溫室控制的智能溫室控制系統(tǒng)。 通過先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(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。如溫度過低、濕度過大的情況下，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。 （ 2）加溫，我國傳統(tǒng)的單屋面溫室，大多采用爐灶煤火加溫，近年來也有采用鍋爐水暖加溫或地?zé)崴訙氐摹? ：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的狀態(tài)，并盡可能使用