【文章內(nèi)容簡介】 變系統(tǒng)。作物在生長周期的不同階段，其光合作用能力、吸熱散熱能力等均有所差別。因而，溫室系統(tǒng)是一個參數(shù)隨著時間變化的動態(tài)系統(tǒng)。 時延系統(tǒng)。對于外界所施加的作用 ，溫室系統(tǒng)并不立即響應，而是經(jīng)過一段時間的延遲才有反應。比如，在溫室加熱系統(tǒng)中，對系統(tǒng)加熱升溫，熱量傳到溫室的各個部分需要經(jīng)過很長一段時間的延遲，溫度才會有所提高。 多變量藕合系統(tǒng)。溫室系統(tǒng)是一個多輸入多輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)各變量之間并不是互相獨立，各個子系統(tǒng)的控制回路彼此禍合在一起。對系統(tǒng)任一目標的控制，都會影響其它目標的變化。 綜上所述，溫室環(huán)境系統(tǒng)是個復雜的大系統(tǒng)，建立精確的控制模型很難實 現(xiàn)。由于作物對環(huán)境各氣候因子的要求并不是特別的精確，而是一個模糊區(qū)間，比如作物對溫度的要求，只要 溫度在某一時間段在某一區(qū)間內(nèi)，該作物就能很好地生長，因此，也沒有必要將各種參數(shù)進行精確控制。 系統(tǒng)總體設(shè)計思路 系統(tǒng)分析 本系統(tǒng)可以模擬基本的生態(tài)環(huán)境因子 — 溫度、光照、水分、 CO2等，以適應不同的生物生長繁育的需要，它由相關(guān)的智能控制單元組成，按照事先設(shè)定的程智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計 作者： 第 4 頁 共 20 頁 序，精確測量溫室氣候和土壤參數(shù)，并啟動或關(guān)閉不用的電動外圍設(shè)備，程序所需的參數(shù)通過傳感器采集所得。 系統(tǒng)的特點 預測性：通過對氣候參數(shù)的分析，可以預測控制設(shè)備的運行情況，提高設(shè)備的利用率，降低能耗。 強大的擴展功能：通 過控制不同的外圍設(shè)備，可以控制環(huán)境及灌溉、施肥等。 完善的資料處理功能：通過中央控制軟件，可以不間斷的記錄各種傳感器的信息以及各種控制設(shè)備的動作記錄等。 遠程監(jiān)控功能：即工作人員不在現(xiàn)場，也可以通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)對溫室內(nèi)的設(shè)備的參數(shù)進行監(jiān)控和控制。 系統(tǒng)的工作原理 本系統(tǒng)是利用 PLC 把傳感器采集的有關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并把這些數(shù)據(jù)暫存起來，與給定值進行比較，經(jīng)一定的控制算法后，給出相應的控制信號進行控制。系統(tǒng)還可以經(jīng)過串行通信接口將數(shù)據(jù)傳送至上位機，從未完成數(shù)據(jù)管理、智能決策、歷史資料統(tǒng)計分析等更為強大的功能，閉關(guān)可以對數(shù)據(jù)進行顯示、編輯、存儲及打印輸出。傳感器將溫度、濕度等轉(zhuǎn)化為電壓信號。經(jīng)過運算放大器組成的信號處理電路換成壓平轉(zhuǎn)化器（ V/F）需要的電壓信號。系統(tǒng)工作時， PLC通過傳感器來測量溫室內(nèi)的相應數(shù)據(jù)并于設(shè)定值比較，如果溫室內(nèi)的環(huán)境超過了設(shè)定的范圍上下限值 ， PLC 就輸出指令，控制接通相應的設(shè)備。當溫室環(huán)境條件在設(shè)定范圍內(nèi)， PLC 就輸出指令，切斷設(shè)備電源。如圖 21所示。 智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計 作者： 第 5 頁 共 20 頁 圖 21 系統(tǒng)的工作原理圖 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 系統(tǒng)的組成 智能溫室系統(tǒng)主要由自動控制系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、自動噴灌系統(tǒng)等五個部分組成，如圖 22 所示 圖 22 智能溫室控制系統(tǒng)組成 智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計 作者： 第 6 頁 共 20 頁 系統(tǒng) 的硬件接線圖 本系統(tǒng)由上位機 PC 機， PLC 可編程控制其，各類傳感器， PLC 擴展模塊，驅(qū)動及執(zhí)行部分等組成。 因為在設(shè)計中用到電感性負載，因此 電路中設(shè)計了電容和電阻串聯(lián)對電動機進行保護，當電機啟動或斷開電源的時候由于電動機會突然斷電或試點，線圈會產(chǎn)生很大的感應電流。會對電路中的電機產(chǎn)生大的危害。 系統(tǒng)具體硬件接線圖如圖 23 所示。 圖 23 智能溫室系統(tǒng)硬件接線圖 PLC 的選擇標準 機型的選擇： 智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計 作者： 第 7 頁 共 20 頁 （ 1） PLC 在工業(yè)控制中應用多年，屬于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，其在生產(chǎn)、調(diào)試、應用、服務等方面都有一套完備的標準，所以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高，但是考慮到穩(wěn)定性、可維護性等因素，采用 PLC 比單片機具有較高的性價比。 （ 2） PLC 的選 擇主要應從 PLC 的機型、容量、 I/O 模塊、電源模塊、特殊功能模塊等方面綜合考慮。 PLC 機型的選擇基本原則是再滿足功要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性價比。 本系統(tǒng) PLC 的選擇 I/O 點數(shù)的估計 根據(jù)實際情況對 I/O 點數(shù)進行估計，具體點數(shù)估計如表 21 所示 表 21 I/O 點數(shù)的估計 輸入量與輸出量的 I/O地址分配 智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計 作者： 第 8 頁