【正文】 此外，計算機用于控制還有中斷方式。這也是增強 PLC 控制 能力的需要。辦法是用 “看門狗” （ Watching dog）。 圖 3— 1所示的過程是簡化的過 程，實際的 PLC 工作過程還要復(fù)雜些。 為此， PLC 的工作速度要快。因為：有了輸入刷新，可把輸入電路監(jiān)控得到的輸入信息存入 PLC 的輸入映射區(qū)；經(jīng)運行用戶程序，輸出 映射區(qū)將得到變換后的信息；再經(jīng)輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過輸出電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。 實現(xiàn)控制過程 簡單地說， PLC 實現(xiàn)控制的過程一般是： 輸入刷新 —— 再運行用戶程序 —— 再輸出刷新 —— 再輸入刷新 —— 再運行用戶程序 —— 再輸出刷新??永不停止地循環(huán)反復(fù)地進行著。輸出刷 22 新主要也是靠運行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)的。 輸出鎖存器與 PLC 內(nèi)存中的輸出映射區(qū)也是對應(yīng)的。 PLC 內(nèi)存有專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。 輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點。 PLC 有 多少個 I/O 用點，一般也就有多少個 I/O 用電路。而且與內(nèi)部計算機電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶程序。 輸入輸出信息變換靠運行存儲于 PLC 內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。普 遍計算機進行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機界面好就可以了。 可編程控制器，英文稱 Programmable Logic Controller，簡稱 PLC。 PLC 的工作原理 PLC 的工作方式是循環(huán)掃描的方式。 人 /機接口裝置是用來實現(xiàn)操作人員與 PLC 控制系統(tǒng)的對話。為了使調(diào)試好用戶程序不易丟失，經(jīng)常用 EPROM 寫入器將 PLC 內(nèi) RAM保存到EPROM 中。 15% 的范圍內(nèi)波動。配上相應(yīng)的軟件還可實 20 現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能。因此，現(xiàn)在的趨勢是使用以個人計算機為基礎(chǔ)的編程裝置，用戶只要購買 PLC 廠家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價格較高，操作也比較復(fù)雜。簡易編程器體積小、價格便宜，它可以直接插在 PLC 的編程插座上，或者用專用電纜與 PLC 相連，以方便編程和調(diào)試。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計算機系統(tǒng)。它作為 PLC 系統(tǒng)的一個模塊，通過總線與 PLC相連，進行數(shù)據(jù)交換，并在 PLC 的協(xié)調(diào)管理下獨立地進行工作。 PLC 與打印機連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??；與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它 PLC 連接，可組成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)更大規(guī)?？?19 制。 I/O 點數(shù)是選擇 PLC 的重要依據(jù)之一。 常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直 流輸入接口、交流輸入接口和交 /直流輸入接口 。 I/O 接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高 PLC 的抗干擾能力。當(dāng) PLC 提供的用戶存儲器容量不夠用，許多 PLC 還提供有存儲器擴展功能。存放在 RAM中，以適應(yīng)隨機存取的要求。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于 CMOS 靜態(tài)RAM 中，用鋰電 池作為后備電源，以保證掉電時不會丟失信息。在 PLC 中，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、 用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 4） 從存儲器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。位處理器的采用 ,提高了 PLC 的速度，使 PLC 更好地滿足實時控制要求。 目前，小型 PLC 為單 CPU 系統(tǒng)，而中、大型 PLC 則大多為雙 CPU系統(tǒng)，甚至有些 PLC 中多達 8 個 CPU。 盡管整體式與模塊式 PLC 的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對 PLC 主要組成各部分進行簡單介紹。 PLC 的組成和工作原理 PLC 的組成 PLC 的硬件主要由中央處理器（ CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口 和 電源等部分組 成。這些數(shù)據(jù)可以 通過通信接口傳送到指定的智能裝置進行處理，或?qū)⑺鼈兇蛴溆谩?PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。 2） 運動控制 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。 PLC 的應(yīng)用 目前， PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，隨著其性能價格比的不斷提高，應(yīng)用的范圍還在不斷擴大， PLC 的應(yīng)用大致可歸納為以下幾類。 PLC 的故障率很低，并且有完善的自診斷和顯示功能。梯形圖與繼電原理圖相似，這種編程語言形象直觀，易學(xué)易懂，不需要專門的計算機知識和語言，現(xiàn)場工程技術(shù)人員可在短時間內(nèi)學(xué) 15 會使用。 PLC 的產(chǎn)品已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，而且 PLC 及配套產(chǎn)品的模塊品種多，用戶可以靈活方便地進行系統(tǒng)配置組合成各種不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)。在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等 都有精確的考慮，在硬件上采用隔離，屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施，在軟件上采用數(shù)字濾波等措施。 PLC 的特點 1）可靠性高 ，抗干擾能力強 工業(yè)生產(chǎn)一般對控制設(shè)備的可靠性要求很高，并且要有很強的抗干擾能力。 （ 2）模塊式結(jié)構(gòu) 14 模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC 由一些模塊單元構(gòu)成，這些標(biāo)準(zhǔn)模塊包括 CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種特殊功能模塊等，使用時將這些模塊插在標(biāo)準(zhǔn)機架內(nèi)即可。 2）按結(jié)構(gòu)形式分類 按照 PLC 的結(jié)構(gòu)特點可分為整體式、模塊式兩大類。中型機適用于組成多機系統(tǒng)和大型控制系統(tǒng)。按 PLC 輸入、輸出點數(shù)的多少可將 PLC 分為以下三類。 PLC 的分類 1）按 I/O 點數(shù)分類 PLC所能接受的輸入信號個數(shù)和輸出信號個數(shù)分別稱為 PLC的輸入點數(shù)和輸出點數(shù)。 PLC 已成為集散控制系統(tǒng)（ DCS）不可缺少的組成部分。 （ 2）向通信網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展 PLC 網(wǎng)絡(luò)控制是當(dāng)前控制系統(tǒng)和 PLC 技術(shù)發(fā)展的潮流。 一方面，大力發(fā)展速度更快、性價比更高的小型和超小型 PLC。 經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi) PLC 生產(chǎn)廠家約有三十家，國內(nèi) PLC應(yīng)用 市場仍然以國外產(chǎn)品為主。 現(xiàn)在，世界上有 200 多家 PLC 生產(chǎn)廠家， 400多品種的 PLC產(chǎn)品，按地域可 12 分成美國、歐洲、和日本等三個流派產(chǎn)品，各流派 PLC 產(chǎn)品都各具特色。 PLC 它是按照成熟而有效的繼電器控制概念和設(shè)計思想，利用不斷發(fā)展的新技術(shù)、新電子器件，逐步形成 了具有特色的各種系列產(chǎn)品，是一種數(shù)字運算操作的專用電子計算機。 1985 年，國際電工委員會 (IEC)對 PLC 作出如下定義： 可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。在軟件方面，除了保持原有的邏緝運算、計時、計數(shù)等功能以外，還 增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自診斷等功能。 1973 年，西歐國家也研制出他們的第 1 臺 PLC。繼電器控制系統(tǒng)體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度慢、適應(yīng)性差。嚴(yán)重時同樣致使植物枯萎死亡。當(dāng)水分含量太少時，植物根系吸收的水分不充足，而植物的蒸騰作用又使植物失去大量水分，從而導(dǎo)致植物失水萎蔫。一定量的提高二氧化碳濃度可以讓農(nóng)作物的物候期提前，提高農(nóng)作物體內(nèi)有機物含量。如果光照不足或光照強度過強，都會極大的影響農(nóng)作物正常的光合作用，還會減退葉片的同化作用，造成植株脆弱，引發(fā)病蟲害，導(dǎo)致落花落果，產(chǎn)量低，質(zhì)量差等問題。因此，在溫室環(huán)境控制中要綜合的考 慮這兩個因素之間的耦合性。因此，對溫室內(nèi)的環(huán)境溫度進行范圍內(nèi)的調(diào)控可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，較為常見的溫控設(shè)備包括加熱設(shè)備和通風(fēng)風(fēng)機，同時在溫室中通 過安裝溫度傳感器獲取溫室內(nèi)溫度，將采集的數(shù)值與農(nóng)作物最適宜溫度對比，執(zhí)行相應(yīng)升降溫操作，啟動相應(yīng)控制設(shè)備。如果想通過改變農(nóng)作物的遺傳特性達到促進農(nóng)作物生長發(fā)育的目的需要大量的人力財力投入，而且會形成轉(zhuǎn)基因食品；其二是農(nóng)作物所在的生長環(huán)境，智能溫室內(nèi)部就是 一個小生態(tài)，在目前的科學(xué)技術(shù)幫助下，完全通過調(diào)控智能溫室內(nèi)的環(huán)境因子的方式有效的提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。通常改變溫室內(nèi)的某個環(huán)境因素是慢慢擴散的一種現(xiàn)象，例如對溫室內(nèi)加溫，溫度變化就是擴散的過程；對溫室內(nèi)補充二氧化碳，二氧化碳濃度的變化也是擴散過程，這就是溫室環(huán)境的延時性； （ 4） 親合性：溫室系統(tǒng)包含了多種的環(huán)境因素，各因素之間不是相互獨立互不干擾的，各個因素的控制過程是彼此耦合在一起的，當(dāng)我們對其中一個變量 8 進行調(diào)控，會影響其他變量發(fā)生相應(yīng)的改變。 因為溫室中有多種環(huán)境因素，溫室環(huán)境是多因子的、相互影響 性 的、非 線性的、有延時性的 和親合性的 復(fù)雜系統(tǒng)。調(diào)節(jié)方法一般有以下四種：（ 1）改善設(shè)施的透光率；（ 2）應(yīng)用反光幕；（ 3）人工補光；（ 4）遮光。在夏季降溫加濕的過程中，采用以濕度優(yōu)先的原則。在濕度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，溫室內(nèi)的加濕和去濕則由溫室內(nèi)的調(diào)節(jié)部件完成，這些部件有天窗、側(cè)窗、濕簾、風(fēng)機等。常用的濕度調(diào)節(jié)方式是加濕和去濕。蒸發(fā)冷卻法有濕簾 —— 風(fēng)機降溫法、細霧降溫法、屋頂噴霧法。（ 3）降溫，保護設(shè)施內(nèi)降溫最簡單的途徑是通風(fēng)，但在溫度過高，依靠自然通風(fēng)不能滿足作物生育要求時，必須進行人工降溫。（ 1）保溫，為了提高大棚的保溫能力，常采用各種保溫覆蓋。 6 2 研究方案的設(shè)計 溫度的調(diào)節(jié)與控制 與其他環(huán)境因子比較，溫度是設(shè)施栽培中相對容易調(diào)節(jié)控制的環(huán)境因子。 ：藍牙技術(shù)是近年發(fā)展起來的新型低成本、短距離的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。如作物的生長和發(fā)育并不取決于某一時刻某個特定溫度，而主要取決于在一個時間段中的平均溫度水平。下層由許多各自獨立的功能單元組成，每個單元只完成一部分工作。因此，設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化程度的提高成為可能。因此 軟件系統(tǒng)的研制開發(fā)將不斷深入完善，其中以專家系統(tǒng)為主的智能管理系統(tǒng)已取得了不少研究成果，而且應(yīng)用前景非常廣闊。但沒有形成國家統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和工廠系列的產(chǎn)品，且應(yīng)用率僅占設(shè)施栽培面積的 10％，而絕大部分由農(nóng)民自行建造的塑料日光溫室也只能起到一定的保溫作用，根本不能實現(xiàn)對溫度、濕度、光照等環(huán)境因子的調(diào)控。 4)缺少基于農(nóng)業(yè)專家知識的上位機管理系統(tǒng)。這樣降低了生產(chǎn)管理的效率。 1)科技含量和總體發(fā)展水平較低。它的基本功能是對環(huán)境的檢測，加上一些傳感器和智能機器的應(yīng)用，加強了人們對于作物生長環(huán)境的深層了解，實現(xiàn)了科學(xué)精準(zhǔn)的控制，而且可以根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)給出相應(yīng)的反饋和操作，反應(yīng)及時，給植物營造出最適應(yīng)的生長環(huán)境，溫室大棚能夠種植出高質(zhì)量、高產(chǎn)量的綠色蔬菜。一方面我們需要先向計算機內(nèi)輸入植物生長過程中的最適 合 生長 的 環(huán)境參數(shù)，另一方面在溫室大棚各處合理地安排檢測設(shè)備和傳感設(shè)備，通過實時監(jiān)測相應(yīng)參數(shù)指標(biāo)，并實時傳遞給計算機系統(tǒng)，系統(tǒng)通過比對，檢測到不適宜條件，發(fā)出指令指揮棚內(nèi)的自動系統(tǒng)進行施肥、升溫、加水等正確操作，保持棚內(nèi)環(huán)境，保證系統(tǒng)正常運行，使植物在最適宜情況下生長。 溫室大棚近年來在農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 上 占的比重越來越大，而相對來說，溫室大棚的控制系統(tǒng)也隨著科技的進步不斷 的 發(fā)展進步 、 提升。中科院合肥智能機械研究所研制了“農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 — DET 系列軟件”和智能溫室自動控制系統(tǒng)，能夠有效地提高作物產(chǎn)量、縮短生長期、減 少 人工操作的盲目性。 20 世紀(jì) 90 年代初期，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)氣象研究所和作物花卉研究所，研制開發(fā)了溫室控制與管理系統(tǒng)， 并開發(fā)了基于 Windows 操作系統(tǒng)的控制軟 件； 90 年代中后期，江蘇理工大學(xué)毛罕平等人研制開發(fā)了溫室軟硬件控制系統(tǒng)，能對營養(yǎng)液系統(tǒng)、溫度、光照、 二氧化碳 、施肥等進行綜合控制，是目前國產(chǎn)化溫室計算機控制系統(tǒng)較為典型的研究成果。遙測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于溫室的管理與控制中。目前，荷蘭自動化智能玻璃溫室制造水平處于世界先進水平，擁有玻璃溫室 萬多平方米，占世界 1/4 以上，有 85％ 2 的溫室用戶使用計算機控制溫室環(huán)境。環(huán)境控制計算 機主要用來對溫室環(huán)境 (氣象環(huán)境和栽培環(huán)境 )進行監(jiān)測和控制。自上世紀(jì) 90 年代，我國農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究人 員在吸收了發(fā)達國家的高科技溫室技術(shù)上，加以針對我國農(nóng)業(yè)環(huán)境，傳統(tǒng)日照式溫室的溫度、濕度、日照時長及二氧化碳濃度研發(fā)出了適應(yīng)我國農(nóng)業(yè)環(huán)境的智能溫室控制系統(tǒng)。而 智能溫室也稱作自動化溫室，是指配備了由計算機控制的可移動天窗、遮陽系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、升溫系統(tǒng)、 濕簾窗 /風(fēng)扇降溫系統(tǒng)、噴滴灌系統(tǒng)或滴灌系統(tǒng)、移動苗床等自動化設(shè)施，基于農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境的高科技智能溫室。 7 結(jié)論 ............................................. 錯誤 !未定義書簽。 程序的設(shè)計思路 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 6 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ............................... 錯誤 !未定義書簽。 硬件接線圖設(shè)計 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 系統(tǒng)控制電路設(shè)計 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 系統(tǒng)的工作原理 .............................. 錯誤 !未定義書簽