基于PLC的温度环境控制系统总体设计

靳娜

（盐城生物工程高等职业技术学校）

摘要：我国作为农业大国，农业生产在国民经济中有着举足轻重的地位。近些年来，我国温室产业发展迅速，随着温室种植技术的不断推广和普及，中小农户温室种植越来越多，但由于我国设施农业的现代化应用技术普及较为缓慢。本文对温室环境系统特点和控制进行了分析与研究，以PLC为控制核心提出了温度环境控制系统的总体设计思路，为相关工业设计提供了理论参考。

关键词：PLC技术；温控系统；智能控制

一、引言

我国的温室自动控制相关系统化研究起步较晚，设施农业面积占世界设施农业的70%，人均面积为268m2，仅次于西方农业大国。我国设施农业经改革开放以来大量投入人力物流及相关政策导向，于80年代末期，90年代初才进入设施农业高速发展时期，结合我国国情及特点规模化和集约化是主要的发展方向。

二、环境控制系统设计

1、目标设计

控制目标设计是温室环境控制系统设计首先要解决的问题，控制目标将直接决定控制系统针对的服务群体、推广应用应用成本，是后续控制措施、控制方案、控制系统硬件、软件设计的根本，起着纲领性的作用。

结合当地实际情况以杨凌农业示范区小型农户的需求特点本系统的设计需求为控制系统精度高、控制功能灵活、可扩展性强、人机界面友好、简单可靠的一种温室控制系统。本文研究一款一般设施农业种植户、中小农业企业用得起的温室环境控制系统，在选择温室环境控制对象时，主要根据实际情况，适可而止。利用PLC技术实现逻辑控制、组态触摸屏实现人机交互界面、高精度传感器及通用电气设备，实现温室环境参数的闭环控制。

2、措施设计

控制措施是实现控制目标的具体手段，为了实现温室大棚内土壤湿度、空气温度、空气湿度、光照度等环境参数的智能调控的控制目标，设计技术上可行、经济上合理的控制措施至关重要。具体措施设计如下：

（1）土壤湿度控制措施

采用滴灌+喷灌方式实现。具体到温室大棚中，如果有作物分区种植，可根据作物生长具体需求分别采用滴灌或喷灌方式。分作物（分片区）分别采用滴灌或喷灌，正好可以发挥PLC输入输出易于扩展、程序方便修改的优势。

（2）空气温度控制措施

采用通风+加温方式实现。即温度高时采用通风方式降温，温度低时启动加温设备加温。

在温室建设中根据大棚规模面积、作物经济型选择合适设备。

（3）空气湿度控制措施

采用通风+喷灌方式实现。即湿度高时采用风机通风方式排湿，湿度低时利用喷灌设备喷雾增湿。

（4）光照度控制措施

采用红、蓝两色LED补光灯带实现。灯带红蓝光配比根据作物需要现场选配并安装敷设。

3、温室控制系统整体结构设计

根据要实现的控制功能，设计的控制系统整体结构如图1所示。控制系统包括空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光照度传感器、PLC可编程控制器、模拟量处理模块、触摸屏、植物保温灯、植物补光灯、喷灌泵及设备、滴灌泵及设备等。其中空气温湿度、土壤湿度、光照度等传感器为系统提供温室环境参数信息；MCGS触摸屏做为人机操作界面，实现参数的调整和监控；三菱可编程控制器（PLC）是整个控制系统的核心；控制系统中有5个被控设备：植物保温灯、LED植物补光灯、通风风扇、喷灌泵、滴灌泵。

基于PLC的温室环境控制系统具有自动补光、自动滴灌、自动喷灌、自动保温、自动通风五大功能。系统有手动和自动两种运行模式，在手动模式下，可手动拨动开关实现补光、滴灌、喷灌、保温、通风的功能；在自动模式下，系统可由PLC控制，根据事先设定好的温度、湿度、光照条件要求实现自动补光、自动滴灌、自动喷灌、自动保温、自动通风的功能。

该系统由空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照度传感器、PLC可编程控制器、模拟量处理模块、触摸屏、植物保温灯、LED植物补光灯、通风风扇、喷灌设备、滴灌设备等组成。植物保温灯用于提高温室环境的温度，当温室内的温度低于设定值时会自动开启，从而提高温室的温度；LED植物补光灯可在夜晚为温室农作物增加光照时间，加快其生长速度；通风风扇在温室环境温度超限或湿度超限时开启，可起到降低温度、湿度的作用；喷灌设备在空气湿度低于下限时开启，可增加空气湿度；滴灌设备在土壤湿度低于下限时开启，可增加土壤湿度。

系统中使用的空气温湿度传感器用于检测温室环境的空气温度、空气湿度；土壤温湿度传感器用于检测温室环境的土壤温度、土壤湿度；光照度传感器用于采集温室环境中的光照度信息。系统的控制核心是FX2N-32MR三菱可编程控制器PLC，用于处理从传感器采集的温室环境内的温度、湿度、光照度信号，完成相应的运算和处理；MCGS触摸屏是人机交互界面，不仅可将控制系统的如温度、湿度、光照度等各种的信息显示在触摸屏上，还可以由用户自由设定温室环境的空气温度上下限、空气湿度上下限、土壤温度上下限、土壤湿度上下限等环境参数。

三、结束语

本文主要介绍了温室环境控制系统的控制目标、控制措施、控制系统整体结构设计过程，并分析了控制系统应该具备的功能。控制目标是实现温室大棚内土壤湿度、空气温度、空气湿度、光照度等四个温室环境参数的智能调控，实现这四个环境参数智能调控的措施是滴灌、喷灌、通风、加热和补光等五项。

参考文献

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