基于plc智能大棚温室控制的系统设计

摘要

随着全球工业的快速发展，农业温室大棚的智能控制已经成为我国农业的第一大发展目标。温室内部绝大多数环境要素均实现了计算机化，此外，各类监测传感器配置完备，例如，能够实时监测温室内外部环境的温湿度、二氧化碳浓度、光照等数值，使得各级执行部门顺利实施自动控制。目前，国内温室已经在温湿度、二氧化碳浓度等方面配备完整相应的设备、设施，本文基于PLC设计智能大棚温室控制的系统，实现全方位的实时智能监控，为作物快速生长营造最优的环境。

关键词；温室大棚；智能控制；PLC

控制系统的硬件设计

PLC控制系统主要涵盖软件、硬件两大组分。本章则是基于硬件视角阐述硬件控制系统的开发预案。
1 系统的硬件组成
农业温室大棚主体电路可见下图。四个电路设计逻辑基本一致，均是借由电机实现开启、暂停等操作。通风机电机其中一个接地，L7接口接L1，L9接L2接口，L11接口接到L3；其余水泵，热风机，干燥机的接口与通风机相同都接在L1,L2,L3接口。如图1所示：

图1 农业温室大棚主体电路

2 PLC简介
2.1 PLC的产生和系统组成
1969年美国数字设备公司研制成功第一台可编程序逻辑控制器，自此之后，工业控制步入崭新发展阶段。伴随着计算机、微电子技术日渐趋于成熟化，PLC也从起初的1位机，发展至目前的8位机，自从微处理器CPU、微型计算机技术诞生后，其在PLC内得到普遍使用，还具备了数据运算、定时、计数等功能。PLC经过多年的发展，已经在各方面得到了广泛的突破，转型为面向过程系统的重要工具。PLC在本质上隶属于工业控制计算机的范畴。相比普通的计算机而言，PLC具备能与工业过程直接对接的强大端口，及其良好适配于控制条件的编程语言，根据PLC硬件配置，主要部件囊括：输入、输出的接口，存储器件、CPU、电源等。如图2.2所示：

图2.2 系统组成

控制系统软件设计

3.1 程序设计思路
该系统主要分为两类操作模式：手动、自动。在系统运行正常的过程中，倘若出现突发性的事件将会自动从自动模式转变为手动模式。在自动模式工作状态下，PLC运行时，传感器会对大棚内的温度、湿度进行检测，然后与设定的值作比较。而大棚内的温湿度检测装置都会有一个上下限的范围，当温度的检测值高于温度上限时，温度上限报警灯会亮起，PLC就会发出指令控制打开通风机来降低温度；如果温度的检测值低于温度下限时，同样温度下限报警灯会亮起，然后PLC会发出相应的指令控制热风机打开来提高温度。湿度的控制系统也是同样的控制原理，当湿度的检测值高于湿度设置的上限时，湿度上限的报警灯会亮起，PLC会发出指令打开干燥机来使大棚里的湿度降低；如果湿度低于湿度的下限时，湿度下限报警灯会亮起，然后PLC发出指令打开水泵来给大棚输送水量使湿度提高。具体程序流程如图3.1：

图3.1 程序流程图

3.2 程序设计图
刚开始对程序进行初始化，在网络1的空白处安置一个常开触SMO.1，在手动模式下设置了四个上下限值的报警值，这样保证在突发情况下时手动模式能够正常运行。如图3.2所示：

图3.2 程序设计图

总结

在历经此次毕设后，加深了我对个别专业课程的理解程度，与此同时，在本次系统开发设计的环节中，使我进一步了解了PLC技术，整合以往所掌握的专业知识、技术，对其他领域产生更多好奇，也将驱使我进行下一步的研究工作。本文主要开发设计基于PLC技术的温室大棚实时控制系统，设计分为软件、硬件两大内容，通过MCGS组态软件实时监测温室大棚中环境参数的变化，全面提升温室环境管控能力，彰显现代农业温室大棚的实效性，能够分散、集中管控温室中的环境条件。尽管此次设计实现温室大棚在控制上的大部分功能，然而，仍旧存在许多有待研发的内容，具体分为以下几点：
1.提升系统的可靠度：分离系统管理、直接控制二者，每个子系统均做到彼此独立，各自完成所对应的功能，倘若系统运行过程中的某个环节出现问题，也并不会影响各个子系统的正常运行2.建成群控化的管理模式：能够集中管理、控制同一区域的多个大棚。
3.提升系统的延伸性：伴随着现代化农业的高速发展，需要控制、监测的节点日渐增多，能够在结构、功能等方面实现灵活延伸。
4.增大经济效益：接下来要向成本低廉的方向考虑，在削减成本的同时，还可实现产量增收、质量提升的预期成效。

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