【導(dǎo)讀】常適合溫度控制的要求。在工業(yè)領(lǐng)域，隨著自動化程度的迅速提高，用戶對控制系統(tǒng)的過程監(jiān)控。要求越來越高，人機界面的出現(xiàn)正好滿足了用戶這一需求。人機界面可以對控制系統(tǒng)進行全面監(jiān)控，動控制領(lǐng)域的作用日益顯著。編程時調(diào)用了編程軟件STEP7-MicroWIN中自帶的PID控制。模塊，使得程序更為簡潔，運行速度更為理想。實驗證明，此系統(tǒng)具有快、準、穩(wěn)等優(yōu)點，在工業(yè)

　　

【正文】 解決。 溫度控制 當(dāng)系統(tǒng)開始工作時，由溫度傳感器將溫室內(nèi)的溫度測量參數(shù)傳給 PLC，再由 PLC 將其檢測結(jié)果與事先設(shè)定好的溫度進行對比，如果測量值等于設(shè)定值則保持原來的溫室溫度；如果測量值與設(shè)定值不等，在判斷大于還是小于，當(dāng)測量值大與設(shè)定值，則打開通風(fēng)簾，當(dāng)測量值小于設(shè)定值時，則打開供熱系統(tǒng)。當(dāng)測量溫度達到設(shè)定值時就會關(guān)閉供熱系統(tǒng)或江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 通風(fēng)簾。當(dāng)測量值小于設(shè)定值時，則打開供熱系統(tǒng)。當(dāng)測量溫度達到設(shè)定值時就會關(guān)閉供熱系統(tǒng)或通風(fēng)簾。其工作流程圖 圖 濕度控制 系統(tǒng)開始工作，濕度傳感器考試對環(huán)境濕度進行檢測。土壤濕度傳感器，土壤濕度傳感器將測量結(jié)果送到 PLC 中心后， PLC 將測量值與設(shè)定值進行較，如果測量值等于或大與設(shè)定值，則關(guān)閉噴灌電磁閥；當(dāng)小于設(shè)定值時。則打開噴灌電磁閥。如圖 光照控制 系統(tǒng)啟動，光照傳感開始工作，將溫室內(nèi)的光照強度測量值參數(shù)傳給 PLC，由 PLC 將測量值與設(shè)定值進行比較，判斷測量值是否等于設(shè)定值，如果等于，則保持室內(nèi)光照強度；如果測量值與設(shè)定值不等，在判斷大于還是小于，當(dāng)測量值大與設(shè)定值，則關(guān)閉遮陽簾，當(dāng)小于設(shè)定值時，則打開補光設(shè)備。 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)中對風(fēng)扇、天窗、側(cè)窗、環(huán)流風(fēng)機、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)機構(gòu)的啟停。由于 PLC 檢測系統(tǒng)具有較高的靈敏度，能夠把溫室內(nèi)的擾動快速反應(yīng)出來，同時由于溫室較大的傳遞滯后，執(zhí)行機構(gòu)動作頻繁，從而影響使用壽命。為此，在程序中加有時間可調(diào)的延時模塊， 使用時可根據(jù)具體情況調(diào)整延時，使控制效果達到最佳。 盡管 PLC 是專為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計，有較強的抗干擾能力，但是如果環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強烈或 PLC 的安裝和使用方法不當(dāng)，還是有可能給PLC 控制系統(tǒng)的安全和可靠性帶來隱患。因此，在 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計中，還需要注意系統(tǒng)的抗干擾性設(shè)計。 姜啟洲：基于 PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計 13 如圖 溫度采集程序 如圖 所示是溫度采集程序， AIWO 是溫度模擬量。下面幾個指令分別對其進行 A/D轉(zhuǎn)化和數(shù)的類型的轉(zhuǎn)換。 ADDR 是對其標(biāo)定。溫度采集一般是工控現(xiàn)場使用 PLC 作為系統(tǒng)的控制核心，溫度變量 經(jīng)溫度傳感器采集后，送入 PLC 的特殊單元，溫度模塊對采集到的溫度數(shù)據(jù)進行 A/D 轉(zhuǎn)換，最后轉(zhuǎn)換為 PLC 可讀取數(shù)據(jù)量，通過對 PLC 編程的可讀入的溫度數(shù)據(jù)進行單位轉(zhuǎn)換和 D/A 轉(zhuǎn)換。根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的需要，編制相應(yīng)的 PLC 處理程序，可對溫度進行開環(huán)控制和閉環(huán)控制，及實現(xiàn)溫度對其他設(shè)備的跟隨控制。 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 圖 PID程序設(shè)計 在工業(yè) 生產(chǎn)過程中， PID 調(diào)節(jié)量是典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠減小 控制系統(tǒng)的滯后性，提高了控制效果和控制精度，大大提高了工作效率 ,如圖 。 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)號與模 10 之余再加上 40。 姜啟洲：基于 PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計 15 圖 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控軟件的設(shè)計 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)備中實時采集數(shù)據(jù)，然后發(fā)出控制命令并監(jiān)控系統(tǒng)運行是否正常的一種軟件包。其主要功能如下： (1)遠程監(jiān)視 功能。它可以通過通訊線遠程監(jiān)視多座溫室的當(dāng)前狀態(tài)，包搖 ‘ 戶外溫度、光照強度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨雪信號、室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、控制器溫度、三組獨立通風(fēng)窗的位置和開關(guān)狀態(tài)、內(nèi)外遮陽幕的位置和開關(guān)狀態(tài)以及一級二級風(fēng)扇、濕簾、微霧、加熱器、環(huán)流風(fēng)扇、補光燈、補氣閥、水暖 三通閥 的狀態(tài)和多種形式的報警監(jiān)視，還能監(jiān)視各灌溉閥的照強度、風(fēng)速、室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、濃度、水暖溫度等全月的、全周的、全日的和本時段的最大值、最小值和平均值。 (2)溫室 設(shè)備運行記錄 功能。它能在線記錄各溫室設(shè)備狀態(tài)變化時的時間、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。 (3)遠程設(shè)定功能?？梢酝ㄟ^通訊線遠程修改可編程控制器的全部設(shè)定參數(shù)。 (4)生成曲線圖功能。它能以平面圖或立體圖的方式同時繪制任意時刻的戶外溫度、光照強度、風(fēng)速、目標(biāo)溫度、室內(nèi)溫度、目標(biāo)濕度、室內(nèi)濕度、濃度、水暖溫度等全年的、全月的、全周的、全日的變化曲線并打印輸出。 結(jié)論 本系統(tǒng)是在對我國溫室控制的現(xiàn)狀以及溫室控制系統(tǒng)存在的問題兩個方面進行充分調(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)。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)施農(nóng)業(yè)已成為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和增強抗災(zāi)能力的一種農(nóng)業(yè)新興產(chǎn)業(yè)。它是借助溫室及其配套裝置來調(diào)節(jié)和控制作物生產(chǎn)環(huán)境條件的新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是農(nóng)業(yè)擺脫自然制約的有效手段。作為設(shè)施農(nóng)業(yè)主體的溫窀技術(shù)近年來在我國得到 了 迅猛發(fā)展，溫窀可創(chuàng)造出適合農(nóng)作物生長的與季節(jié)無關(guān)的人工氣候環(huán)境，實現(xiàn)作物優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，從而達到增產(chǎn)增收目的。如何促進溫 室的有效控制，使氣候與季節(jié)信息技術(shù)共享和完成最佳的自動化生產(chǎn)控制過程，是目前溫竄生產(chǎn)發(fā)展的一個重要方向。筆者運用 PLC和組態(tài)軟件搭建了一套分布式監(jiān)控系統(tǒng)，旨在為促進設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供基礎(chǔ) 歸納起來，溫拳監(jiān)控系統(tǒng)采用計算機實時檢測溫室環(huán)境參數(shù)，并給 PLC 指令以調(diào)節(jié)各電動執(zhí)行器，自動控制作物生長所需溫度、濕度、水等生長條件，根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向、雨最等氣候條件，進行緊急狀態(tài)的報警。另外系統(tǒng)采用分散控制，結(jié)構(gòu)合理，易于控制和擴展，價格便宜，可靠性高。系統(tǒng)可以通過上位機與 Intemet 相連，通過 TCP— IP 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸 、參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，借助遠程專家的知識對系統(tǒng)進行最佳控制，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 17 境。 得到以下結(jié)論： （ 1）提出了基于上、下位機溫室控制結(jié)構(gòu)模式。各模塊之間功能既相互獨立又協(xié)調(diào)一致，同時還提供了多種方式的控制方案，如大型溫室的控制，可采用上下位機結(jié)合的方式，小型溫室僅采用下位機單獨工作方式； （ 2）根據(jù)溫室傳感器系統(tǒng)需求，基于模擬電子技術(shù)和傳感器系統(tǒng)設(shè)計理論，設(shè)計的溫度傳感器系統(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。 （ 3）采用單片機 +PLC+PC 機組成的溫室綜合控制 系統(tǒng)，用單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，可降低成本、節(jié)約空間， PLC 編程靈活， PC 機存儲空間大，因此，具有相當(dāng)高的性價比； （ 4）提出模糊智能控制方案，采用兩輸入 四輸出結(jié)構(gòu)的模糊控制器，符合溫室環(huán)境是一個非線性、分布參數(shù)、時變、大時延、多變量藕合的復(fù)雜對象的實際； （ 5）采用先進的 MCGS 組態(tài)軟件，可自動檢測并記憶全年任意時間的環(huán)境溫度地溫及濕度值，還可根據(jù)需要，預(yù)先設(shè)定自動記錄各種數(shù)據(jù)的時間周期；采用可視化編程，提高了編程效益。 進一步研究方向 （ 1）考慮到溫室遠程控制，系統(tǒng)應(yīng)擴展無線功能模塊和 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； （ 4）模糊控制算法的優(yōu)化，對溫室多個環(huán)境因子進行綜合考慮，實現(xiàn)多維模糊控制器的設(shè)計，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。 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 參考文獻 [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] 努爾哈孜朱瑪力 .可編程序控制器在電爐溫度控制系統(tǒng)中應(yīng)用的研究 .新疆大學(xué)學(xué)報，2020,13(2):267268 [3] 黃柱深，黃超麟 . 基于 PLC的高精度溫度控制系統(tǒng) . 機電工程技術(shù) , 2020， 10(2)： 123125 [4] 高欽和 .可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例 . 人民郵電出版社， 2020 [5] 趙燕 .可編程控制器原理及應(yīng)用 . 中國林業(yè)出版社， 2020 [6] 李方園 .人機界面設(shè)計及應(yīng)用 . 化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 [7] 嚴盈富 . 觸摸屏與 PLC入門 . 人民郵電出版社， 2020 [8] 張揚 . S7200PLC原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 . 機械工業(yè)出版社， 2020 [9] 付家才 . PLC實驗與實踐 . 高等教育出版社， 2020 [10] 劉繼修 . PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 . 福建科技出版社， 2020 [11] 徐亞飛，劉官敏，高國章 . 溫箱溫度 PID與預(yù)測控制 . 武漢理工大學(xué)學(xué)報交 通科學(xué)與工程版， 2020， 28(4)： 554557 [12] 曾貴娥 ,邱麗 ,朱學(xué)峰 . PID控制器參數(shù)整定方法的仿真與實驗研究 .石油化 工自動化 , 2020， 7(4):8991 [13] 肖寶興 . 西門子 S7200PLC的使用經(jīng)驗和技巧 . 機械工業(yè)出 版社 姜啟洲：基于 PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計 19 致 謝 本畢業(yè)設(shè)計及學(xué)位論文是在我的指導(dǎo)老師孫昌權(quán)老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。從上一學(xué)期開始寫開題報告，接著去實驗室做實驗，以及平時資料的搜集，一直到現(xiàn)在畢業(yè)論文的最終完成，孫老師在每一個階段都激勵著我們前進。在其他同學(xué)還沒有開始的時候，我們就已經(jīng)在 孫 老師的細心指導(dǎo)下提前開始了這段難忘的日子。幾個月以來，孫老師在指導(dǎo)我們做畢業(yè)設(shè)計時那種兢兢業(yè)業(yè)、孜孜不倦、無怨無悔的精神給我們留下了深刻的印象，使我們學(xué)到了很多書 本上學(xué)不到的知識，使我們明白了很多書本上學(xué)不到的道理。在此謹向?qū)O老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意，祝愿孫老師身體健康，工作順利！感謝在大學(xué)期間教過我的各科老師，是你們的悉心教導(dǎo)才有我學(xué)業(yè)的進步和順利的畢業(yè)，感謝你們！ 感謝在一起愉快的度過 專 科生涯的 11 數(shù)維班的同學(xué)，感謝你們在學(xué)習(xí)和生活上給予我的幫助！