【正文】 I／O線； (8)2個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器寄存器； (10)可編程串行URAT通道； (12)低功耗的閑置和掉電模式； (14)壽命：1000次寫／擦循環(huán)；其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖27所示。 AT89C2051內(nèi)部有19個(gè)專用寄存器。 AT89C2051含有2K字節(jié)閃存用來存放程序，與MCS51體系結(jié)構(gòu)完全兼容，可用MCS51指令系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。例如：LJMP 7E0H指令有效，而LJMP 900H則無效。CJNE、DJNE、JB、JNB等無條件分支指令，也須遵從上述規(guī)則、另外對(duì)于MOVX指令，AT89C2051不可外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，亦不可外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器。通常匯編程序只顧匯編，不管它所翻譯的這些指令是否違反上述規(guī)則，這就要求程序設(shè)計(jì)時(shí)在這方面特別注意。 AT89C2051片內(nèi)存儲(chǔ)器售后通常處于擦除狀態(tài)，即每個(gè)地址單元內(nèi)容均為FFH，人們可隨時(shí)對(duì)其編程[9]。 掌握了單片機(jī)的編程特性并知道可編程模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的具體操作要求之后，就可以對(duì)芯片進(jìn)行初始化編程。 圖38 硬件電路Fig38 Hardware circuit 其功能就是把溫度傳感器DS18B20采集的溫度值，經(jīng)過求平均值后，通過顯示裝置顯示出來，在把溫度值通過RS485送入計(jì)算機(jī)中，通過虛擬儀器進(jìn)行測控。如果單片機(jī)或傳感器出現(xiàn)故障，就把溫度送入計(jì)算機(jī)，提醒工作人員幾號(hào)大棚內(nèi)出現(xiàn)故障，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障。2劉軍華 基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計(jì) 第1版北京電子工業(yè)出版社。分布式的控制結(jié)構(gòu)，使各子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，管理與控制功能分開，易于實(shí)現(xiàn)群控化管理，提高了系統(tǒng)的可靠性，且易于擴(kuò)展。關(guān)鍵詞：PLC；傳感器；控制器；程序設(shè)計(jì)；溫室大棚 The Green House Design for PLCAbstract Automation is the inevitable trend of development for the future, not only the work and life. The programmable controller is referred to as PLC, PLC reliability, environmental adaptability, versatile, easy to use, simple maintenance, PLC application is rapidly expanding. The early PLC, where the relay can be used. PLC today can almost be said to those who need to control the system will need to PLC. The design is to write the PLC program by setting greenhouse control, reduce labor, increase production efficiency, automate!Key words: PLC。 controllers。自上世紀(jì)90年代以來，我國農(nóng)業(yè)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國家科技溫室生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)溫室內(nèi)溫度、濕度、CO2濃度等環(huán)境因子的控制技術(shù)的研究，研發(fā)了我國自己的智能溫室控制系統(tǒng)。為了推廣溫室技術(shù)，國家農(nóng)委強(qiáng)調(diào)在每一個(gè)地區(qū)都要建立溫室示范工程。山東省處于中國的中部，占據(jù)重要的位置，是全國的蔬菜種植地，研究溫室的智能控制是很有意義的。智能溫室控制系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)管理。人們能夠通過這些監(jiān)測手段實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地了解情況，完成相關(guān)設(shè)備的調(diào)節(jié)，避免了監(jiān)測誤差和監(jiān)測滯后帶來的損失。通過參數(shù)設(shè)置及自動(dòng)數(shù)據(jù)記錄，為農(nóng)藝工作者完成相關(guān)農(nóng)藝科研，了解不同生產(chǎn)條件對(duì)作物的生長、品質(zhì)影響及生產(chǎn)方法的改進(jìn)都提供了簡便、準(zhǔn)確的手段。溫室內(nèi)部的氣候處于熱平衡混沌狀態(tài)。分布參數(shù)系統(tǒng)。比如溫度，溫室內(nèi)部各點(diǎn)溫度都不一樣，四周一般都比較低，頂部和底部的溫度也有一定的差別，其值的大小依賴于空間位置和氣流方向等因素，在溫室中氣候分布是緩慢變化的。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差別。時(shí)延系統(tǒng)。比如，在溫室加熱系統(tǒng)中，對(duì)系統(tǒng)加熱，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。溫室系統(tǒng)是一個(gè)多輸入多輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)各變量之間并不是相互獨(dú)立，各個(gè)子系統(tǒng)的控制回路彼此耦合在一起，對(duì)控制任一目標(biāo)的控制都會(huì)影響其他目標(biāo)的變化。自動(dòng)檢測系統(tǒng)包括：溫度、濕度、CO2濃度等傳感器與變送器。（2）根據(jù)檢測和控制的對(duì)象，采用PID控制算法建立溫室溫度參數(shù)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，使用MATLAB進(jìn)行仿真測試。、2要解決的關(guān)鍵問題（1）采用PID控制算法建立溫室溫度參數(shù)的數(shù)學(xué)模型（2）室內(nèi)溫度、濕度、CO2濃度等環(huán)境條件的自動(dòng)檢測和控制技術(shù)。PLC以后會(huì)覆蓋各個(gè)領(lǐng)域，會(huì)讓更多危險(xiǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)無人操作。目前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的推廣應(yīng)用。（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) （2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 （4） 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 （5） 體積小，重量輕，能耗低第二章 基于PLC設(shè)計(jì)的整體法案 采用上位機(jī)計(jì)算機(jī)和下位機(jī)西門子PLC組成分布式智能溫室控制系統(tǒng)的硬件部分，即兩級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)。下級(jí)以PLC為核心的控制單元，負(fù)責(zé)溫度參數(shù)的信息采集、系統(tǒng)邏輯運(yùn)算并對(duì)調(diào)控設(shè)備進(jìn)行控制。上位機(jī)監(jiān)控軟件的編制采用MCGS組態(tài)軟件。系統(tǒng)軟件不僅可以完成上位機(jī)和下位機(jī)的通信和可以滿足用戶對(duì)溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢和監(jiān)測。第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 溫室控制系統(tǒng)就是依據(jù)室內(nèi)外裝設(shè)的溫度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳傳感器等采集和觀測的溫室內(nèi)的溫室內(nèi)外的溫度、濕度、二氧化碳的濃度等環(huán)境參數(shù)信息，通過控制設(shè)備對(duì)溫室保溫被、通風(fēng)窗、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)到栽培作物生長發(fā)育的需要，為作物生長發(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)。一天中四個(gè)時(shí)間段的分段方法用戶可以靈活的更改，而且四個(gè)時(shí)間段中的溫度設(shè)定值用戶也可以設(shè)定修改。本系統(tǒng)采用自動(dòng)與手動(dòng)互相切換控制兩種方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的控制，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。（1）手動(dòng)控制模式 手動(dòng)控制簡單可靠，由繼電器、接觸器、按鈕、限位開關(guān)等電氣元件組成?？梢源蟠蠊?jié)約勞動(dòng)力，降低勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。、1 PLC的選擇(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。(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、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮、2 PLC機(jī)型和容量的選擇步驟與原則選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)： PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。整體式PLC的每一個(gè)I／O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小，一般用于系統(tǒng)|來源|考試|大|一級(jí)建造師|工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便，在I／O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I／O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I／O式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。（三）相應(yīng)的功能步驟 對(duì)于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A／D和D／A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC. 對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，、高檔PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速I／O處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。（一）I／O點(diǎn)數(shù)的選擇PLC平均的I／O點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I／O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。（二）存儲(chǔ)容量的選擇用戶程序所需的存儲(chǔ)容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。PLC的I／O點(diǎn)數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I／O點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲(chǔ)容量后，再加20%~30%的裕量。I/O點(diǎn)數(shù)的估計(jì)設(shè)備說明數(shù)量 設(shè)備說明數(shù)量總自動(dòng)/手動(dòng)切換開關(guān)1 電源指示燈1卷簾機(jī)自動(dòng)/手動(dòng)切換開關(guān)1 通風(fēng)機(jī)1補(bǔ)氣自動(dòng)/手動(dòng)切換開關(guān)1 灌溉水泵1通風(fēng)機(jī)自動(dòng)/手動(dòng)切換開關(guān)1 補(bǔ)氣電磁閥1補(bǔ)氣自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)1 卷簾機(jī)2噴灌泵自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)1 鼓風(fēng)機(jī)1備用4備用3共計(jì)14共計(jì)10 傳感器的選擇（1）根據(jù)測量對(duì)象與測量環(huán)境確定傳感器的類型：要進(jìn)行—個(gè)具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。（2）根據(jù)靈敏度的選擇傳感器： 通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。傳感器的靈敏度是有方向性的。（3）根據(jù)頻率響應(yīng)特性選擇傳感器： 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率傳感器范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實(shí)際上傳感器總有—定響應(yīng)延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。（4）根據(jù)線性關(guān)系范圍選擇傳感器：傳感器的線形關(guān)系是指輸出與輸入的比例關(guān)系。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。（5）根據(jù)穩(wěn)定性選擇傳感器：傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。 AD590溫度與電流的關(guān)系如下表所示： 攝氏溫度0102030405060100AD590電流（UA）經(jīng)10k電壓(v)（2）溫度檢測電路的設(shè)計(jì)溫度檢測電路如圖，其中運(yùn)算放大器A1接成電壓跟隨器形式，以增加信號(hào)的輸入阻抗。這樣，A1與A2輸出端之間的電壓即為轉(zhuǎn)化成的攝氏溫標(biāo)。電容式濕度傳感器的動(dòng)態(tài)范圍大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，幾乎沒有零漂，結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)。他具有線性度好、滯后性小以及能在較寒冷的環(huán)境中使用等優(yōu)點(diǎn)，其主要的特性參數(shù)為：工作環(huán)境溫度：30—80度相對(duì)濕度測量范圍：0—100％RH測量精度：177。振蕩電路為RC橋式振蕩電路，傳感器特性的線性補(bǔ)償由R1,R2完成，D1,D2,D3用于輸入保護(hù)，A1,A2，為運(yùn)算放大器，A2電壓跟隨器。、3CO2濃度的采集在二氧化碳濃度測量上采用響應(yīng)速度快、測量精度高、技術(shù)成熟的紅外二氧化碳?xì)怏w傳感器6004，并配合了一系列有效的補(bǔ)償措施。該系統(tǒng)可廣泛地應(yīng)用于諸如溫室大棚、蔬菜儲(chǔ)藏以及其它農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域，并且由于系統(tǒng)的靈活性和模塊化，可以方便地滿足其它場合的需要。本電路設(shè)計(jì)選用光照傳感器器件光敏三極管3DU33作為感光元器件。 （1）單相異步電動(dòng)機(jī) 它有主繞組A1A2，副繞組B1B2+電容C組成。設(shè)流過主繞組的電流為I，流過副繞組的電流為IB。那么我們要實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，只要讓IB滯后于IA 90176。)。(或者IA翻轉(zhuǎn)180176。起動(dòng)繞組中串有電容，適當(dāng)選取電容值，就可以使起動(dòng)繞組為容性負(fù)載，那么IB在相位是超前電源電壓。那么如何實(shí)現(xiàn)IB翻轉(zhuǎn)180176。)呢？我們從它的接線圖上可以看出，實(shí)際上主繞組同副繞組是接在同一個(gè)電源上的，也就是說他們的電壓是同相位的。那么主繞組的電壓和副繞組的電壓就有180176。這時(shí)我們就實(shí)現(xiàn)了IB滯后于IA90176。)。實(shí)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。電磁閥的選擇我們選擇上海正一自動(dòng)化儀表有限公司ZCGC燃?xì)饪焖偾袛嚯姶砰y其特性如下：工作介質(zhì)：天然氣，煤氣環(huán)境溫度：－20～＋50度 介質(zhì)溫度：≤60度公稱壓力：公稱通經(jīng)：2350、680、100、12150200 、250、300、350、400、450、500、600mm工作壓差：0～電源電壓：AC220V DC24V功耗AC（VA）：90 150 DC（W）：70 120（2）鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)的選擇較簡單，選通用的單相電機(jī)控制的鼓風(fēng)機(jī)即可。第四章 軟件部分 50