【導(dǎo)讀】常適合溫度控制的要求。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(guò)程監(jiān)控。要求越來(lái)越高，人機(jī)界面的出現(xiàn)正好滿足了用戶這一需求。人機(jī)界面可以對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控，動(dòng)控制領(lǐng)域的作用日益顯著。編程時(shí)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(jiǎn)潔，運(yùn)行速度更為理想。實(shí)驗(yàn)證明，此系統(tǒng)具有快、準(zhǔn)、穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)

　　

【正文】 解決。 溫度控制 當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，由溫度傳感器將溫室內(nèi)的溫度測(cè)量參數(shù)傳給 PLC，再由 PLC 將其檢測(cè)結(jié)果與事先設(shè)定好的溫度進(jìn)行對(duì)比，如果測(cè)量值等于設(shè)定值則保持原來(lái)的溫室溫度；如果測(cè)量值與設(shè)定值不等，在判斷大于還是小于，當(dāng)測(cè)量值大與設(shè)定值，則打開(kāi)通風(fēng)簾，當(dāng)測(cè)量值小于設(shè)定值時(shí)，則打開(kāi)供熱系統(tǒng)。當(dāng)測(cè)量溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)就會(huì)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(jì)（論文） 12 通風(fēng)簾。當(dāng)測(cè)量值小于設(shè)定值時(shí)，則打開(kāi)供熱系統(tǒng)。當(dāng)測(cè)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。其工作流程圖 圖 濕度控制 系統(tǒng)開(kāi)始工作，濕度傳感器考試對(duì)環(huán)境濕度進(jìn)行檢測(cè)。土壤濕度傳感器，土壤濕度傳感器將測(cè)量結(jié)果送到 PLC 中心后， PLC 將測(cè)量值與設(shè)定值進(jìn)行較，如果測(cè)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(shí)。則打開(kāi)噴灌電磁閥。如圖 光照控制 系統(tǒng)啟動(dòng)，光照傳感開(kāi)始工作，將溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度測(cè)量值參數(shù)傳給 PLC，由 PLC 將測(cè)量值與設(shè)定值進(jìn)行比較，判斷測(cè)量值是否等于設(shè)定值，如果等于，則保持室內(nèi)光照強(qiáng)度；如果測(cè)量值與設(shè)定值不等，在判斷大于還是小于，當(dāng)測(cè)量值大與設(shè)定值，則關(guān)閉遮陽(yáng)簾，當(dāng)小于設(shè)定值時(shí)，則打開(kāi)補(bǔ)光設(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(yáng)幕和濕簾泵的控制是通過(guò) PLC 發(fā)出開(kāi)關(guān)指令， 通過(guò) 交流接觸器 控制相關(guān)機(jī)構(gòu)的啟停。由于 PLC 檢測(cè)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(lái)，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。為此，在程序中加有時(shí)間可調(diào)的延時(shí)模塊， 使用時(shí)可根據(jù)具體情況調(diào)整延時(shí)，使控制效果達(dá)到最佳。 盡管 PLC 是專為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)，有較強(qiáng)的抗干擾能力，但是如果環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)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(lái)隱患。因此，在 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還需要注意系統(tǒng)的抗干擾性設(shè)計(jì)。 姜啟洲：基于 PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(gè)指令分別對(duì)其進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)化和數(shù)的類型的轉(zhuǎn)換。 ADDR 是對(duì)其標(biāo)定。溫度采集一般是工控現(xiàn)場(chǎng)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(duì)采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，最后轉(zhuǎn)換為 PLC 可讀取數(shù)據(jù)量，通過(guò)對(duì) PLC 編程的可讀入的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換和 D/A 轉(zhuǎn)換。根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要，編制相應(yīng)的 PLC 處理程序，可對(duì)溫度進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制，及實(shí)現(xiàn)溫度對(duì)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(jì)（論文） 14 圖 PID程序設(shè)計(jì) 在工業(yè) 生產(chǎn)過(guò)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(hào)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(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。其主要功能如下： (1)遠(yuǎn)程監(jiān)視 功能。它可以通過(guò)通訊線遠(yuǎn)程監(jiān)視多座溫室的當(dāng)前狀態(tài)，包搖 ‘ 戶外溫度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨雪信號(hào)、室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、控制器溫度、三組獨(dú)立通風(fēng)窗的位置和開(kāi)關(guān)狀態(tài)、內(nèi)外遮陽(yáng)幕的位置和開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及一級(jí)二級(jí)風(fēng)扇、濕簾、微霧、加熱器、環(huán)流風(fēng)扇、補(bǔ)光燈、補(bǔ)氣閥、水暖 三通閥 的狀態(tài)和多種形式的報(bào)警監(jiān)視，還能監(jiān)視各灌溉閥的照強(qiáng)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(shí)段的最大值、最小值和平均值。 (2)溫室 設(shè)備運(yùn)行記錄 功能。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。 (3)遠(yuǎn)程設(shè)定功能?？梢酝ㄟ^(guò)通訊線遠(yuǎn)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(shí)繪制任意時(shí)刻的戶外溫度、光照強(qiáng)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(duì)我國(guó)溫室控制的現(xiàn)狀以及溫室控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題兩個(gè)方面進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，研究并開(kāi)發(fā)了適合我國(guó)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(qiáng)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(lái)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(lái)在我國(guó)得到 了 迅猛發(fā)展，溫窀可創(chuàng)造出適合農(nóng)作物生長(zhǎng)的與季節(jié)無(wú)關(guān)的人工氣候環(huán)境，實(shí)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(dá)到增產(chǎn)增收目的。如何促進(jìn)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(dòng)化生產(chǎn)控制過(guò)程，是目前溫竄生產(chǎn)發(fā)展的一個(gè)重要方向。筆者運(yùn)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(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供基礎(chǔ) 歸納起來(lái)，溫拳監(jiān)控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)溫室環(huán)境參數(shù)，并給 PLC 指令以調(diào)節(jié)各電動(dòng)執(zhí)行器，自動(dòng)控制作物生長(zhǎng)所需溫度、濕度、水等生長(zhǎng)條件，根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向、雨最等氣候條件，進(jìn)行緊急狀態(tài)的報(bào)警。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。系統(tǒng)可以通過(guò)上位機(jī)與 Intemet 相連，通過(guò) 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(zhǎng)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。 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。各模塊之間功能既相互獨(dú)立又協(xié)調(diào)一致，同時(shí)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(jī)結(jié)合的方式，小型溫室僅采用下位機(jī)單獨(dú)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(jì)理論，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)。 （ 3）采用單片機(jī) +PLC+PC 機(jī)組成的溫室綜合控制 系統(tǒng)，用單片機(jī)實(shí)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(jī)存儲(chǔ)空間大，因此，具有相當(dāng)高的性價(jià)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(gè)非線性、分布參數(shù)、時(shí)變、大時(shí)延、多變量藕合的復(fù)雜對(duì)象的實(shí)際； （ 5）采用先進(jìn)的 MCGS 組態(tài)軟件，可自動(dòng)檢測(cè)并記憶全年任意時(shí)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(dòng)記錄各種數(shù)據(jù)的時(shí)間周期；采用可視化編程，提高了編程效益。 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(wú)線功能模塊和 GSM 短消息功能模塊，解決溫室布線困難的問(wèn)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(kù)的開(kāi)發(fā)； （ 3）系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備需要完善，傳感器系統(tǒng)的測(cè)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(wèn)題的方法。 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(guó)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(bào)，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(jī)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(jì)實(shí)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(guó)林業(yè)出版社， 2020 [6] 李方園 .人機(jī)界面設(shè)計(jì)及應(yīng)用 . 化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 [7] 嚴(yán)盈富 . 觸摸屏與 PLC入門 . 人民郵電出版社， 2020 [8] 張揚(yáng) . 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