【正文】 幾個(gè)月以來(lái)，孫老師在指導(dǎo)我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)那種兢兢業(yè)業(yè)、孜孜不倦、無(wú)怨無(wú)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(shū) 本上學(xué)不到的知識(shí)，使我們明白了很多書(shū)本上學(xué)不到的道理。從上一學(xué)期開(kāi)始寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，接著去實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，以及平時(shí)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(gè)階段都激勵(lì)著我們前進(jìn)。 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 （ 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?xún)r(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。 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。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。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。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。 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)。 (4)生成曲線圖功能。 (3)遠(yuǎn)程設(shè)定功能。 (2)溫室 設(shè)備運(yùn)行記錄 功能。其主要功能如下： (1)遠(yuǎn)程監(jiān)視 功能。 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。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。 ADDR 是對(duì)其標(biāo)定。 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。 盡管 PLC 是專(zhuān)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。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。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。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)。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。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。解決方法類(lèi)似上一點(diǎn)，但考慮到程序的精煉性，可配合 PGI 的中斷功能命令加以解決； (5)系統(tǒng)自動(dòng)／手動(dòng)控制：可利用一個(gè) 開(kāi)關(guān)量 作為 PLC 的 輸入信號(hào) ，實(shí)現(xiàn)控 制程序的轉(zhuǎn)換；(6)濕簾泵控制； (7)遮陽(yáng)網(wǎng)控制； (8)補(bǔ)氣 控制； (9)補(bǔ)光燈 控制； (10)可擴(kuò)展性：在 PLC 中預(yù)留一定的存儲(chǔ)空間和端口即可解決。在這個(gè)過(guò)程中，如果遮陽(yáng)簾電機(jī)，不光設(shè)備出現(xiàn)故障則出現(xiàn)聲光警。土壤濕度傳感器檢測(cè)的值首先送到 PLC 中，有 PLC 將其與設(shè)定值相比較，如果測(cè)量值高與設(shè)定值，則由 PLC 發(fā)出控制關(guān)閉控制土壤濕度的電磁閥；如果電 磁 閥發(fā)生故障則會(huì)發(fā)出聲光警報(bào)。假設(shè)風(fēng)機(jī)，供熱設(shè)備，傳感器出現(xiàn)故障的時(shí)候就發(fā)出聲光報(bào)警。為了確保系統(tǒng)的可靠性，溫室設(shè)備的控制采用手動(dòng)／自動(dòng)切換方式，即在某些特殊情況下系統(tǒng)可以切換成手動(dòng)，使用靈活方便。并可根據(jù) 智能溫室溫濕度的需求，對(duì)天窗、側(cè)窗、降溫濕風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、濕簾、內(nèi)外遮陽(yáng)網(wǎng)等設(shè)備自動(dòng)控制。 為了實(shí)現(xiàn)智能溫室的環(huán)境監(jiān)控，本設(shè)計(jì)建立了溫室環(huán)境控制參數(shù)的長(zhǎng)時(shí)間在線計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過(guò)傳感器對(duì)環(huán)境因子進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)其設(shè)定上限和下限值 ，當(dāng)檢測(cè)到某一值超過(guò)設(shè)定值，便發(fā) 出信號(hào)自動(dòng)對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行開(kāi)啟和關(guān)閉，從而使溫室環(huán)境因子控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。手動(dòng)控制簡(jiǎn)單可靠，由繼電器、接觸器 、按鈕、 限位開(kāi)關(guān) 等電氣元器件組成。 控制方案 本系統(tǒng)采用自動(dòng)與手動(dòng)互相切換控制兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的自動(dòng)控制，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。 不同季節(jié)的控制模式不同，只是 自動(dòng)控制系統(tǒng) 啟動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不相同，但不同季節(jié)的控制目的是相同的， 即將環(huán)境參數(shù)調(diào)控到設(shè)定的參數(shù)附近。根據(jù)一天中時(shí)間的變化實(shí)行變溫管理，根據(jù)作物的生長(zhǎng)需要將l 天分成 4 個(gè)時(shí)間段， 4 個(gè)時(shí)間段中根據(jù)不同的控溫要求對(duì)溫室進(jìn)行控制。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo) 溫室控制系統(tǒng)是依據(jù)室內(nèi)外裝設(shè)的 溫度傳感器 、濕度傳感器、光照傳感器、傳感器室外氣象站等 采集或觀測(cè)的溫室內(nèi)的室內(nèi)外的溫度、濕度、 光照強(qiáng)度 、濃度等環(huán)境參數(shù)信息，通過(guò)控制設(shè)備對(duì)溫室保溫被、通風(fēng)窗、遮陽(yáng)網(wǎng)、噴滴灌等驅(qū)動(dòng)／ 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 的控制，對(duì)溫室環(huán)境氣候和灌溉施肥進(jìn)行調(diào)節(jié)控制以達(dá)到栽培作物生長(zhǎng)發(fā)育的需要，為作物生長(zhǎng)發(fā)育提供最適宜的生態(tài)環(huán)境，以大幅度提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。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)。 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)。作為一種正比于溫度的高阻電流源，它克服了電壓輸出型溫度傳感器在長(zhǎng)距離溫度遙測(cè)和遙控應(yīng)用中電壓信號(hào)損失和噪聲干擾問(wèn)題，不易受接觸電阻、引線電阻、電壓噪聲的干擾，因此，除適用于 多點(diǎn)溫度測(cè)量外，特別適用于遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量和控制。 ℃，當(dāng)其在常溫區(qū)范圍內(nèi)校正后，測(cè)量精度可達(dá)177。 AD590 只需要一個(gè)電源 (+4V～+30V)，即可實(shí)現(xiàn)溫度到電流源的轉(zhuǎn)換，使用方便。溫度傳感器 AD590是電流輸出型溫度傳感器，以電流輸出量作為溫度指示，其電流溫度靈敏度為 1μ A/K。 隊(duì)傳感器型號(hào)的選用應(yīng)該首先考慮使用方便，變換電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。溫室環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)中，傳感器位于作物需要檢測(cè)的位置，一般通過(guò)雙絞線將檢測(cè)的信號(hào)傳輸?shù)綔厥铱刂破鲀?nèi)。其缺點(diǎn)是投資較大 ,一般農(nóng)業(yè)用戶(hù)難以接受。 通過(guò)先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái) PLC、多個(gè)溫室的網(wǎng)絡(luò)化分布式控制，特別適合上、下位機(jī)結(jié)合的大型連棟溫室集群控制。其突出特點(diǎn)是：?jiǎn)纹瑱C(jī)價(jià)格低廉， PLC 編程靈活， PC 機(jī)存儲(chǔ)空間大，因此，具有相當(dāng)高的性?xún)r(jià)比。各傳感器對(duì)溫室內(nèi)溫度、濕度等參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器后送入單片機(jī)，完成數(shù)據(jù)采集 。為避免控制方案過(guò)于復(fù)雜，本設(shè)計(jì)選擇最重要的環(huán)境因子如溫室內(nèi)空氣溫度、濕度、光照、CO2 濃度作為基本的監(jiān)測(cè)和控制項(xiàng)目 ,針對(duì)日光溫室自身特點(diǎn)，制訂如圖 21 所示的控制系姜啟洲：基于 PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案。補(bǔ)充 二氧化碳的方法很多，常用的主要有三種： （ 1）燃燒法； （ 2）化學(xué)反應(yīng)法（目前在我國(guó)的設(shè)施栽培中運(yùn)用較多）； （ 3）施用顆粒有機(jī)生物氣肥法。 二氧化碳含量的調(diào)節(jié)與控制 大氣中二氧化碳平均濃度一般為 %，變幅較小。 光照的調(diào)節(jié)與控制 在溫室內(nèi)光照強(qiáng)度調(diào)節(jié)中通常選用改變溫室大棚的硬件環(huán)境方法，人工調(diào)節(jié)大棚外部設(shè)施的方法來(lái)改變溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度。當(dāng)濕度過(guò)小時(shí)，開(kāi)啟蒸發(fā)降溫加濕裝置。如溫度過(guò)低、濕度過(guò)大的情況下，以加溫為主導(dǎo)，只有當(dāng)溫度上升到一定值后，才能通風(fēng)降濕，另一方面，溫度提高本身可以使相對(duì)濕度降低。 溫度、濕度之間的耦合 溫度與濕度之間有一定的耦合關(guān)系，對(duì)一個(gè)因子的控制常會(huì)帶來(lái)另一個(gè)因子的變化。 （ 2）去濕，在溫室中去濕常用以下三種方式：加熱控制法、吸附法 化學(xué)除濕器、排濕換氣。 （ 1）加濕，一般常用的方法是水噴霧法和蒸汽加濕。濕度的調(diào)控影響溫度，要求濕度與溫度的調(diào)控需按按一定的程序進(jìn)行。蒸發(fā)冷卻法有濕簾 —— 風(fēng)機(jī)降溫法、細(xì)霧降溫法、屋頂噴霧法。遮光降溫法是一種在室外與溫室屋頂部相距 40cm 處張掛遮光幕，對(duì)溫室降溫很有效。 （ 3）降溫，保護(hù)設(shè)施內(nèi)降溫最簡(jiǎn)單的途徑是通風(fēng)，但在溫度 過(guò)高，依靠自然通風(fēng)不能滿(mǎn)足作物生育要求時(shí)，必須進(jìn)行人工降溫。 （ 2）加溫，我國(guó)傳統(tǒng)的單屋面溫室，大多采用爐灶煤火加溫，近年來(lái)也有采用鍋爐水暖加溫或地?zé)崴訙氐摹? （ 1）保溫，為了提高溫室的保溫能力，常采用各種保溫覆蓋。溫度調(diào)控要求達(dá)到能維持適宜于作物生育的設(shè)定溫度。 溫室大棚內(nèi)重要參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制 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(duì)容易調(diào)節(jié)控制的環(huán)境因子。便攜式環(huán)境參數(shù)采集器內(nèi)部裝有溫度、濕度、光照等各種傳感器，并嵌入了藍(lán)牙芯片，因此，這種參數(shù)采集器具有無(wú)線通信功能，可以便捷地放置在溫室內(nèi)的不同位置。 (B1uetooth)：藍(lán)牙技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的新型低成本、短距離的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。這樣計(jì)算機(jī)可以根據(jù)室外的氣候，在使用最低能耗、最佳利用溫室中的現(xiàn)有的設(shè)備的情況下自由進(jìn)行調(diào)節(jié)。如作物的生姜啟洲：基于 PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 長(zhǎng)和發(fā)育并不取決于某一時(shí)刻某個(gè)特定溫度，而主要取決于在一個(gè)時(shí)間段中的平均溫度水平。 ：所謂綜合環(huán)境調(diào)節(jié)，就是以實(shí)現(xiàn)作物的增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)為目標(biāo)，把影響作物 生長(zhǎng)的多種環(huán)境參數(shù)，如光照、溫度、濕度、 CO2 濃度等，都保持在適宜作物生長(zhǎng)的狀