基于PLC的蔬菜大棚温控系统设计

龙源期刊网的蔬菜大棚温控系统设计作者：刘要潘兴标蒋东刘嘉栋来源：《农村经济与科技》2017年第15期[摘要]绿色蔬菜能够补充人体所必须的维生素，是人们日常生活中必不可少的，而温室大棚在反季节蔬菜的培育中发挥着显著作用。稳定的温度控制一直以来是大棚培养蔬菜亟待解决的关键难题。通过对蔬菜大棚自动控制系统特性的分析，运用PLC将各种传感装置勘测的实时检测数据与设定的参数比较，设计出了一种基于PLC的蔬菜大棚温度PID自动控制系统，可以实现对大棚内的温度进行自动调节。实验显示，这一系统能够快捷高效的控制蔬菜大棚的温度。[关键词]温度控制；PLC；PID[中图分类号]S625[文献标识码]A前言温室大棚能够给人们提供日常生活中所需的反季节瓜果蔬菜，在我国有着很长的发展历史。但是市场调查显示，现在我国很多温室大棚的温度控制主要还是靠人工完成，精确性不高，一定程度上还影响大棚蔬菜的质量，因此设计一种能够自动控制蔬菜大棚温度的系统显得尤为重要。1蔬菜大棚温度自动控制系统的历史现状及发展1.1我国温室大棚的主要发展阶段1.1.1自动化：在经过了手动化控制之后，自动化成为新时代农业控制技术发展的里程碑。在这个过程中，生产者在种植前根据各项技术提前设置参数和指标，在蔬菜的生长过程中，根据蔬菜大棚中各种传感器和变送器对蔬菜生长环境的检测对比，通过测量数值和设定参数之间的差别，可以有效的判断蔬菜生长环境的变动。这种自动化控制技术一定程度上不仅可以提高生产效益，还能够节省人力物力。1.1.2数字智能化：数字化以及智能化是自动化技术的升级版，是现代温室发展和运用的顶级阶段，这项技术充分发挥了自动控制理论并应用在日常生产的过程中。温室智能化是综合蔬菜种植知识技能和各项数据而形成的一套专业系统。该系统是在手动、自动化控制发展之后发展起来的，因此更为先进。1.2蔬菜大棚温度自动控制系统研究目的及意义龙源期刊网我国基本上所有的蔬菜温室都安装了加热、降温、通风设施，然而很多系统都是通过人工来操作使其运转，这对于大规模的蔬菜温室种植者来说作业强度非常大，而且无法精确适时地操作，也没有办法拓展。因此在温室大棚这一块还存在着许许多多的问题需要去解决。综合这一系列的情况，本文设计的基于PLC的蔬菜大棚温度自动控制系统有着重要的意义。2系统整体方案分析2.1蔬菜大棚控制系统的选择本文用2个温室大棚A、B进行蔬菜大棚的温度自动控制系统的模拟。这样分析下来，我们需要设计出A号棚和B号棚的温控单位，各自控制A号棚和B号棚的内部环境因素。针对A号棚和B号棚的温度控制要求可以看出，系统整体需要1个测量温度的变量当做模拟输入量，该测量输入主要用来检测大棚的温度变量。除此之外，系统还需要1个进气阀用来经PID调节调控进入的热气的模拟输入。另外该系统需要1个PID调节的模拟输出的排气阀排出高温气体和1个送风风机，设开启，关停，紧急三个按键。2个按键分别控制开启、关闭整个系统，A号、B号棚互不干扰，独立控制。2.2PLC的特点和功能PLC作为一种先进的控制设备，具有可靠性高，通用性好的有优点。这就大大满足了蔬菜大棚温度控制系统对于控制稳定可靠性的需求。在工业使用中与普通控制设备相对比，PLC的主要特点和优势有下面几点：（1）能耗较低、性价比高；（2）采用模块化结构，适应性强；（3）使用方便，编程简单；（4）没有了复杂硬件接线，可靠性高；（5）安装简单，维修方便；（6）设计施工周期短。2.3PLC的组成虽然PLC的种类繁多，但是其最重要的组成部分就是CPU，它通过循环扫描的方式工作，处理程序。PLC的基本结构一般如图1一致。3蔬菜大棚温度自动控制系统设计3.1系统功能结构该温室系统控制的整个过程也比较简单。首先，开动电机促进蒸气流动循环往复。接着，开动进气开关让热气进入大棚，然后加温并控制温度。其次，若大棚内的温度过高，则开启排气开关排出热气降温控温。当总停止按键被按下之后，则风机排气扇等均将停止。根据以上，不难了解，总进排气开关受两个大棚的进排气开关影响。3.2系统硬件设计龙源期刊网号温室大棚热敏电阻；AIW2是B号温室大棚热敏电阻。Q0.0是A号温室大棚排气阀；Q0.1是A号温室大棚电动机；Q0.2是B号温室大棚排气电磁阀；Q0.3是B号温室大棚排气电动机；Q0.4是总排气电磁阀；Q0.5是总进气电磁阀；AQW0是A号温室大棚进气阀；AQW2是B号温室大棚进气阀。为方便起见，现令A号为1号大棚，令B号为2号大棚。3.3系统程序设计3.3.1系统程序I/O接口分配。蔬菜大棚温度控制系统的输入开关量如表1所示：3.3.2程序设计部分。该蔬菜大棚温度控制系统控制1号和2号大棚的控制程序用的是PID调节，利用控制系统的输出去控制阀门气流的大小、变化的进气量。基于PLC的PID温度控制框图主要的结构图如图3所示。（1）该控制程序初始化运行，经过第一次扫描，调子程序0，调定时中断0：时间间隔数值20ms，把定时中断0加在INT_0上，全局中断启用。（2）该控制程序启动和停止，在I0.6的上升沿使Q0.4得电启动；在I0.7的上升沿使Q0.4失电停止。当C1或C2的计数值≥600时，Q0.5得电启动。（3）A号大棚程序如图4所示，I0.0闭合M1.0置位，同时Q0.1得电；I0.1闭合M1.0复位；C1值≥600时Q0.0得电；I0.2闭合时Q0.0失电；当VD100VD104时将56000写入AQW2。（4）B号大棚控制程序和A号大棚控制程序相似。（5）A号大棚控制程序的SBR0子程序，主要是将传送A号大棚温度控制的PID参数传至相关的内存单元中，然后检测判断，执行相应的动作。4结论通过对PLC控制的PID温度自动控制系统进行可靠性分析以及对上述系统程序的仿真测试，可知该蔬菜大棚温度控制系统的运行稳定准确、便捷高效，而且易于操作。与此同时，该系统也提高了反季节蔬菜自动化生产的水平和效率，对我国蔬菜大棚温室技术的发展很有意义，具有推广和应用的潜在价值。[参考文献][1]王文新.拱式蔬菜大棚自动控制系统的设计[D].青岛：中国海洋大学，2013.龙源期刊网[2]李先山.基于PLC的蔬菜大棚温度控制系统[J].兰州工业高等专科学校学报，2012（4）：14-16.[3]杨娟娟.蔬菜大棚智能温度控制系统应用探析[J].北京农业，2012（33）：42.[4]宋志君.温室大棚温湿度监控系统研究[D].长春：吉林大学，2015.