【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(gè)參數(shù)隨著時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。 時(shí)延系統(tǒng)。對(duì)于外界所施加的作用 ，溫室系統(tǒng)并不立即響應(yīng)，而是經(jīng)過一段時(shí)間的延遲才有反應(yīng)。比如，在溫室加熱系統(tǒng)中，對(duì)系統(tǒng)加熱升溫，熱量傳到溫室的各個(gè)部分需要經(jīng)過很長一段時(shí)間的延遲，溫度才會(huì)有所提高。 多變量藕合系統(tǒng)。溫室系統(tǒng)是一個(gè)多輸入多輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)各變量之間并不是互相獨(dú)立，各個(gè)子系統(tǒng)的控制回路彼此禍合在一起。對(duì)系統(tǒng)任一目標(biāo)的控制，都會(huì)影響其它目標(biāo)的變化。 綜上所述，溫室環(huán)境系統(tǒng)是個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，建立精確的控制模型很難實(shí) 現(xiàn)。由于作物對(duì)環(huán)境各氣候因子的要求并不是特別的精確，而是一個(gè)模糊區(qū)間，比如作物對(duì)溫度的要求，只要 溫度在某一時(shí)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(jìn)行精確控制。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)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(yīng)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(jì) 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(dòng)或關(guān)閉不用的電動(dòng)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(diǎn) 預(yù)測性：通過對(duì)氣候參數(shù)的分析，可以預(yù)測控制設(shè)備的運(yùn)行情況，提高設(shè)備的利用率，降低能耗。 強(qiáng)大的擴(kuò)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(dòng)作記錄等。 遠(yuǎn)程監(jiān)控功能：即工作人員不在現(xiàn)場，也可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)溫室內(nèi)的設(shè)備的參數(shù)進(jìn)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(hào)，并把這些數(shù)據(jù)暫存起來，與給定值進(jìn)行比較，經(jīng)一定的控制算法后，給出相應(yīng)的控制信號(hào)進(jìn)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(jī)，從未完成數(shù)據(jù)管理、智能決策、歷史資料統(tǒng)計(jì)分析等更為強(qiáng)大的功能，閉關(guān)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、編輯、存儲(chǔ)及打印輸出。傳感器將溫度、濕度等轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。經(jīng)過運(yùn)算放大器組成的信號(hào)處理電路換成壓平轉(zhuǎn)化器（ V/F）需要的電壓信號(hào)。系統(tǒng)工作時(shí)， PLC通過傳感器來測量溫室內(nèi)的相應(yīng)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(yīng)的設(shè)備。當(dāng)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(jì) 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(jì)方案 系統(tǒng)的組成 智能溫室系統(tǒng)主要由自動(dòng)控制系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、自動(dòng)噴灌系統(tǒng)等五個(gè)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(jì) 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(jī) PC 機(jī)， PLC 可編程控制其，各類傳感器， PLC 擴(kuò)展模塊，驅(qū)動(dòng)及執(zhí)行部分等組成。 因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中用到電感性負(fù)載，因此 電路中設(shè)計(jì)了電容和電阻串聯(lián)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)或斷開電源的時(shí)候由于電動(dòng)機(jī)會(huì)突然斷電或試點(diǎn)，線圈會(huì)產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流。會(huì)對(duì)電路中的電機(jī)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(biāo)準(zhǔn) 機(jī)型的選擇： 智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作者： 第 7 頁 共 20 頁 （ 1） PLC 在工業(yè)控制中應(yīng)用多年，屬于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，其在生產(chǎn)、調(diào)試、應(yīng)用、服務(wù)等方面都有一套完備的標(biāo)準(zhǔn)，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(hù)性等因素，采用 PLC 比單片機(jī)具有較高的性價(jià)比。 （ 2） PLC 的選 擇主要應(yīng)從 PLC 的機(jī)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(jī)型的選擇基本原則是再滿足功要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性價(jià)比。 本系統(tǒng) PLC 的選擇 I/O 點(diǎn)數(shù)的估計(jì) 根據(jù)實(shí)際情況對(duì) I/O 點(diǎn)數(shù)進(jìn)行估計(jì)，具體點(diǎn)數(shù)估計(jì)如表 21 所示 表 21 I/O 點(diǎn)數(shù)的估計(jì) 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(jì) 作者： 第 8 頁