【文章內容簡介】 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，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，它由相關的智能控制單元組成，按照事先設定的程智能溫室控制系統(tǒng)設計 作者： 第 4 頁 共 20 頁 序，精確測量溫室氣候和土壤參數(shù)，并啟動或關閉不用的電動外圍設備，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，可以預測控制設備的運行情況，提高設備的利用率，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)對溫室內的設備的參數(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參數(shù)轉化為數(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的相應數(shù)據(jù)并于設定值比較，如果溫室內的環(huán)境超過了設定的范圍上下限值 ， PLC 就輸出指令，控制接通相應的設備。當溫室環(huán)境條件在設定范圍內， PLC 就輸出指令，切斷設備電源。如圖 21所示。 智能溫室控制系統(tǒng)設計 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，驅動及執(zhí)行部分等組成。 因為在設計中用到電感性負載，因此 電路中設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)、調試、應用、服務等方面都有一套完備的標準，所以產(chǎn)品質量穩(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)設計 作者： 第 8 頁