基于PLC的智能溫室控制系統(tǒng)設計.pdf

我國是農業(yè)大國 農業(yè)現代化是我國現代化 建設的基礎與支撐 通過在農業(yè)生產中融合運用 信息技術手段 能夠提高農業(yè)生產效率 補齊農村 人力資源短板問題 實現我國農業(yè)生產由勞動密 集型產業(yè)向技術密集型產業(yè)轉型發(fā)展 在農業(yè)產 業(yè)中 溫室大棚技術廣泛應用于蔬菜 水果生產 中 可在不適應植物生長的季節(jié)提供適宜植物生 長人造環(huán)境 實現農G80物G81季節(jié)生長G82產G83 農業(yè) 現G84化建設G85G86G87 溫室G88G89G8A溫G8BG8C G8DG8E溫G8B G8C G8FG8C G90G91G92農業(yè)G93G94信息G95人G96G97G98G99 G9AG9BG9C不G9D提高 G9EG9F實現溫室GA0GA1GA2GA3GA4動GA5GA6 GA7 GA0GA1 是實現農G80物GA8GA9 高GAA的GABG9BGACGAD GAE 基于 的智能溫室控制系統(tǒng)設計 金龍國 GAFGB0GB1GB2業(yè)GB3術GB4GB5 GB6GB7GB0GB1 GB8 摘要 隨著國民經濟高速發(fā)展 人民生活水平不斷提高 傳統(tǒng)的農業(yè)生產模式難以適應人們對高質量生活的 追求 傳統(tǒng)的溫室大棚只能起到恒溫作用 不能自動化監(jiān)測和控制光照 溫度 土壤濕度 濃度等溫室環(huán) 境因素 智能溫室大棚控制系統(tǒng)通過溫室大棚與信息技術相結合 借助溫室大棚的氣候效應與隔離效果實 現智能G80自動化農業(yè)生產 以G81實現G82G83G84G85 G86G87隔G88 G89G8AG8BG8C控等作用 因G81 G8DG8E 技術的溫室大 棚控制系統(tǒng)G8FG90G91G92的應用G93G94G95G96G97 G98G99G9A用 模G9B 結合土壤濕度傳G9CG9D 溫度傳G9CG9D 光照 傳G9CG9D 濃度傳G9CG9DG9EG9FGA0GA1GA2 GA3實現溫室環(huán)境GA4GA5自動化控制 實現溫室大棚環(huán)境因素自動化GA6GA7 GA8GA6傳統(tǒng)大棚環(huán)境因素監(jiān)測和控制不GA9的GAAGABG97 關鍵詞GAC GAD溫室大棚GAD控制系統(tǒng)GAD系統(tǒng)GAEGAF 中圖分類號 文獻標志碼 GAF GB8 GB9 GBA GBB GBC GBC 文章編號 年 第 卷 第 期 第 頁 電氣傳動自動化 2022 2 年第 期電氣傳動自動化 文基于 組態(tài)和溫濕度 光照 濃度傳感器等組成智能溫室控制系統(tǒng) 可實現溫室環(huán)境自動化監(jiān)測與控制 溫室總體控制方案設計 由于農作物生長周期對環(huán)境的要求具有非線 性 時變性等特點 加之溫室室內面積較大 環(huán)境 要素分布不均 農作物生長發(fā)育周期內對土壤中水 分 無機鹽等物質需求不同 因此 溫室環(huán)境控制 需要實現溫室環(huán)境動態(tài)監(jiān)測與控制 結合溫室控制系統(tǒng)要求 本研究G80對G81G82農作 物生長的G83G84因G85G86G87監(jiān)控G88控制 基于 G89G8AG8BG89G8CG8DG8E 溫濕度G8F感器G8D G8E G8F感器 光照G8F感器G8DG8E G8F 感器 濃度G8F感器G8DG8E G8F感器 系統(tǒng) 監(jiān)控G90面G8DG8E 組態(tài)系統(tǒng) 控制系統(tǒng) G91G92G93G94G95G96 G97G98 G99G87機G9AG9BG9C機 G9CG9DG9E 控制對G9FG9BGA0GA1GA2 加GA3器 GA4GA5機G88水GA6等 G96 控制系統(tǒng)G91G92G93G94 GA7GA8系統(tǒng)G91G92GA9GAA GAB系統(tǒng)由GACGADGAE分組成 GAF溫度控制 濕度控制 光照GB0度控制 控制系 統(tǒng) GB1控制系統(tǒng)均GB2GB3GB4感器GB5動態(tài)GB6GB7溫室環(huán) 境GB8GB9 可對GB8GB9G86G87實時監(jiān)控 GBAGB8GB9GBBGBC控制 系統(tǒng)中GBDGA9GB8GB9時 系統(tǒng)自動GBE動溫室內GBFG99G87機 G9A GB5此實現溫室環(huán)境自動化控制 GC0GC1溫室農作物 生GC2環(huán)境需求 實現溫室環(huán)境控制智能化 自動化 系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)硬件總體設計 溫室大GC3控制系統(tǒng)GC4GC5GA9GAAGC6GC7GC8G9CGC9G88控 制G9CGC9GA9GAA GC8G9CGC9GC6GC7GCAGAD中GCBGCCG9C器 可實現 GCDGCEG9C機 GCFGD0GD1GCEG9C機 GA0GA1GA2G9C機 加濕水GA6 等GD2GD3 控制G9CGC9基于 G9CGC9G88 G9CGC9 G86G87GA9GAA GD4GD5GD6GD7GD5G87GD8GD9G83與GDAGDB GD4GDCGD6 GD7 中GCBGCCG9C器 可GDDGDE中GCBGCCG9C器GDF點實現 GC8G9CGC9GE0GE1GD7GE2器GA4GE3控制 主電路設計與 電路設計 G9BG89G8C 控制器GE4G92化可GE5GD8控制器 可GDD GDEGE5GD8器GE6G8EGE7GD8GE8GE9GD5GEAGEB器內 控 制器具有 GC9GB9GECG8BGD4GD5G88 GC9GB9GECG8BGD4GDC 可 GC0GC1溫室控制系統(tǒng)自動化控制需求 由于GA4GA5GCEG9C 機 GA0GA1GA2G9C機 水GA6G9C機GEDGEEGEFGF0同GBF 均GB2有GF1 GF2GD9G83 需實現G9C機GF3GF4GF5G88GF6GF7GEE能 因GF8 GF9GFA 作G9CGC9GA9GAAGFBGFC 本系統(tǒng)中 G9BG91GD9G83 G99G87機G9A 的GFDGFE均由GF9實現G88控制 G9BG91分GE3器 G9B分GE3GC9器 G9BGA3GCCG9C器 可實現G9C 機GFF載保護GEE能 G9BGE0GE1GD7GDF器GC8GDF頭 GC8要實現G99G87機G9A在GFDGF6G88G9C機GF3GF4GF5 GF6GF7GEE能 控制G9CGC9GA9GAA時 的 地址分GB2GA7 GA8實際需求制定 地址分GB2表 與G8F感 器GD7口G9CGC9G95G96 G97G98 G96 與G8F感器GD7口G9CGC9 GA7GA8系統(tǒng)GC8G9CGC9GA9GAA思GC9 G99G87機G9A可分G9BGF3 GF4GF5G9C機G88GD9G83控制GA9備 GF3GF4GF5G9C機G95GA0GA1GA2 水GA6等 GF8類G9C機需實現GF3GF4GF5G88GF6GF7GEE能 應GB2GB3 GF1GF2GD9G83 GD9G83控制GA9備GC6GC7冷GA5機 GA4GA5機等 GA0GA1GA2G9BGF3GF4GF5GA9備 GABGA9備GA9GAA時 G9B自 動 手動切換GD9G83 自動控制狀態(tài)下 中GCBGD7GDF器 GA4G9C時GA0GA1GA2GD9GFD 中GCBGD7GDF器 GA4G9C 時GA0GA1GA2GFE合 在手動狀態(tài)下 GDA下 GDAGDB GD7GDF 器 GA4G9C 指G98燈 亮起 常GD9GDF點GFE合 實現GA0GA1GA2自鎖GEE能 G9C機GF3GF5GD0帶動GA0GA1GA2打 GD9 GBAGA0GA1GA2GD9GFD至GF1GF2GF2GB3GD0 GDF發(fā)GF1GF2GD9G83 G99G87 機G9A 被控 對G9F G8F感器 上GF2機監(jiān)控畫面 年第 期 常閉觸點斷開 失電 遮陽簾電機停止轉 動 按鈕主要用于急停操作 當按下該按鈕后 失電 如圖 所示 圖 遮陽簾控制電路 開關控制設備電路設計時 以通風機為例 為手動自動切換開關 在自動控制狀態(tài)下 由 組控制器控制中間接觸器 通電 常開觸點閉 合后通風機運行 手動狀態(tài)下 為啟動按鈕 為停止按鈕 當手動按下 時 接觸器 通電 指示燈 亮起 常開觸點閉合后自 鎖 通風機運行 當按下 時 線圈失電 通風機停止運行 如圖 所示 圖 通風機控制電路 傳感器選型與控制 傳感器選型 本系統(tǒng)中 傳感器包括土壤濕度 光G80G81度 G82度G83 傳感器G84 土壤濕度傳感器選用 型土壤濕度傳感器G85G86G87G88G89濕G8A電G8BG85 當土壤濕度G8CG8DG8EG8F時 在濕G8A電G8BG90G91G8CG8DG8E G8F 傳感器G92G93G94傳G95G96 由 控制G97G98G83G99 G97G9AG99G9B 土壤濕度傳感器G9C作電G9D G9C 作電G9E 電G9DG9FGA0 光G80G81度傳感器選用 GA1GA2 型傳感器 G86G87G88G89光G8A電GA3作為傳感器GA4GA5 當 傳感器GA6GA7GA8光G80G81度G8EG8F時 光G8A電GA3GA9G8CG8D G8EG8F G86電G9DG9FGA0GAAGAB 當G82GACGADGAE光G80G81度GAFGB0 時G85自動開啟GB1光燈G85當GADGAE光G80G81度GAFGB2時自動 關閉 光G80傳感器G9C作電G9D為 G85G9C作電 G9E G85GB3GB4 G82度開關選用 GA1GA2型濕度傳感器G85G86 G87G88G89以GB5GB6GB7GB8作為感G82GA4GA5GB9濕度開關 當 G82度GBAGBBGBC動作G82度GA9時 開關GA4GA5GBDGBEGBFG8D動 作G85GC0開GC1閉合觸點G85以GC2GC3GC4電路通斷G85起GA8GBE GC5GC6作用 當G82度GC7GBC設GC8濕度時自動閉合GC1斷 開觸點 G82度開關傳感器G9C作電G9D為 G85 G9C作電G9E G85電G9DG9FGA0 GC9GCAG8FGCB傳感器選用 傳感器G85G86 G87G88G89GCC用GBBGCDG8A度在GCEGCFGD0GA7GD1GD2 通GD3GA6GA7G82 GAC GD4度GD5動GD6GCEGD7GD8GD9GDA GD4度 傳感器G9C 作電G9D G9C作電G9E 電G9DG9FGA0 G82度傳感器控制GDBGDC G82GACG82度控制時 GDD合G82GACGDEGDFGE0G8DGE1G82度控 制要GE2G85GE3G92G82GACG82度GD9GDAGE4為G82度GE5GE6 GBAG82G83GE7 GE8GE9GEAGEBGEC G82GACGEDGEEGEFGF0GE5G82GF1GBEGF2GF3GF4GF5GB9GE5 G82GF6GC1GE5G82GF7G85G82GACGDEGEEGCC用中GF8GF9GFAGFBGFCG85GC3GC4G82 GACGF9GFAG85GFDGFEG82度GAFGBBGFF自然通風GAAGF3有效GE7GE8時 借助遮陽簾G83G82GACGED墻循GADG97GE7GE8GFB法GC3GC4G82GACG82 度控制 當G82度GD9GDA控制模GFC為自動控制模GFC時 GA6 GA7GA8G82GACGDEG82度GBB于 時 通風機G83GE7風機開啟 當G82度GB0于 時 通風機反轉開啟 GE7風機關閉 濕度GD9GDAGDBGDC G82GACGDE濕度控制包括土壤濕度G83空GCE濕度控制 兩個GFB面 濕度控制主要GC3GC4增濕G83干燥兩個GB3GF3 G86中 增濕主要通GD3G99G9BGFB法GD9GDA 除濕主要通GD3通 風除濕GFB法GD9GDA 當土壤濕度傳感器GA6GA7GA8土壤干 燥系GA1GB2于 時 干燥開關閉合 在G99G97G9A開啟 當土壤潮濕系GA1GB0于 時 G99G97泵停止G9C作 G82度與濕度耦合 由于G82度與濕度存在耦合關系 因GC2 G82度與 濕度控制時應根據GAAGABGEBGECGD9GDAG83控制 如冬GFE 寒GE7天GCEGEBGEC下 G82度控制優(yōu)先級GBB于濕度 當GA0 GC4這GB0G82GBB濕GEBGEC時 系統(tǒng)應優(yōu)先GC3GC4GBAG82 加速 手動 自動 手動 自動 金龍國 基于 的智能溫室控制系統(tǒng)設計 年第 期電氣傳動自動化 空氣中水分揮發(fā) 在夏季炎熱情況下 濕度調節(jié)優(yōu) 先級高于溫度 光照調節(jié)與控制 光照強度調節(jié)與控制時 本系統(tǒng)采用補光燈 遮光板控制方法實現溫室內光照強度調節(jié) 即通 過控制遮陽簾 補光燈啟閉實現光照強度控制 當 系統(tǒng)切換至自動控制模式時 光照強度傳感器檢 測到光照強度低于 時 遮陽簾在反轉不關閉 并聯(lián)動啟動補光燈 當光照強度超過 時 遮陽 簾正轉開啟 冷風機關閉 濃度調節(jié)與控制 由于溫室冬季和春季均為G80閉G81G82 G83內 G84G85G86G87G88G89G8A 中G8B時 溫室內G8CG8DG8EG8FG90G91機 G8EG92G93 G94G8CG8DG8EG95G96 濃度下G97 空氣中 濃度不G98G99G9AG8CG8DG8E光G92G8D用G9BG9C 當傳感器檢測 到 濃度過低時 控制系統(tǒng)自動聯(lián)動G9D氣G9EG9FGA0 GA1溫室內 濃度 當 濃度調節(jié)為自動控制模 式 濃度超過 時 G9D氣G9EG9F開啟 當 濃度低于 時 G9D氣G9EG9F開啟 G9EG9FGA2GA3 通信單元設計 本系統(tǒng)中 通GA4GA5GA6采用 通GA4 GA7GA8器 GA9GAA通GA4轉換模GAB GACGAD GAEG93GAF系統(tǒng) 通GB0GB1GB2 GB3GB4實現GAFGB5溫室控制系統(tǒng)自動GB6控制 通GB0GA5GA6采用 GB7GB8GB9GB9GBAGBBGB9 GBCGBD GBEG8A 通GA4GBFGC0為 GC1GC2過熱GC3GC4GBCG98 系統(tǒng)調試 程序運行調試 本系統(tǒng)GC5G90調GC6時 采用 GC7GC8GC9GCAG8F G90控制GCBGCCGC7GC8與調GC6 GCDGC7GC8GC9GCAGCEGCFGD0用GD1 GD2GD3GB9GD4GD5 GD6時器 GD7GD8器GD9GD4GD5 GAC實現GDAGDB GC5GDCGD4GD5 GDDG89GD4GD5和GD0GDEGD1GD8GDFGC5GDCGD4GD5 并GC1 GC2GA4GE0GE1GE2開關和 GE1GE3GE4GE5GBCG98 當GE6GD7GE7 溫室控制系統(tǒng)GC5G90GDAGDBGE8 檢GE9 傳感器GEAGEB GECGEDGE8 即GACGAD系統(tǒng)GCBGCCGEEGE2到GC9GCA中 GCBGCC調GC6 時 GEF開GC7GC8GC9GCAGF0GE2GCBGCC GF1GF2啟動GF3GF4 GC7GC8 GC9GCAGC5G90燈GF5GF6 GF3G9BG9CGF7G8DGE1GE2GF1 GF8GF9GE1GE3GF1 GE1GE3情況 GF8GF9GE1GE3燈GFAGFBGF5GF6 本系統(tǒng)中 為GFC動自動切換GB9GFD 當 時 通GB9 啟動燈GF5GF6 當 GFE 時 中GFF繼GB9器 通GB9 系統(tǒng)GC5G90模式切換為GFC動 模式 如圖 所GE5 圖 控制系統(tǒng)GFC動控制模式GC7GC8調GC6 當系統(tǒng)GC5G90在GFC動模式時 GAC通過控制相應GD1 GFC動GF7G8DGF3GF4實現相應GE6GC2GC5G90控制 如遮陽簾 正轉GF3GF4為 其限GD2開關為 當遮陽簾安 正轉GF3GF4和限GD2開關均閉G92時 中GFF繼GB9器 通GB9 遮陽簾正轉 當GFC動GF3GF4 閉G92時 中GFF 繼GB9器 通GB9 補光燈開啟 如圖 所GE5 圖 控制系統(tǒng)自動控制GC7GC8調GC6 系統(tǒng)GC5G90在自動控制模式下時 當 GFE 中GFF繼GB9器 通GB9 當溫度超過 時 高溫開關 閉G92 中GFF繼GB9器 閉G92 通風 機正轉 冷風機開啟 系統(tǒng)實際運行測試 本系統(tǒng)投GE2GC5G90GE8 隨機選取溫室 溫濕度 GD8據G8FG90分析 測GC6開始時 GF6始溫度和濕度分別為 和 當溫度和濕度工G8DGE6GD6G86GE6G9F為 和 時 采樣GFF隔為 繪制系統(tǒng)控制曲GEB 根據溫室溫度 濕度變GB6情況GAC知 當系統(tǒng)啟動GE8 左右即GAC達到GE6GD6G86 約 GE8達到預GD6 G86穩(wěn)GD6G81G82 如圖 所GE5 系統(tǒng)控制效果良GE7 年第 期 圖 橋式起重機起升機構 圖 系統(tǒng)運行中溫濕度控制曲線 結論 本系統(tǒng)中 基于 系統(tǒng) 傳感器 執(zhí)行機構組 成溫室控制系統(tǒng) 可實現溫室溫度 濕度 光照 濃度等環(huán)境數據的自動化采集 調節(jié) 通過采集溫 室內環(huán)境數據并轉換為電流信號后傳至 控制 器 控制器根據運行邏輯將環(huán)境參數與設定值 進行對比 處理 輸出執(zhí)行機構開關量 可實現執(zhí) 行機構運行邏輯 開關閉合的自動化控制 系統(tǒng)運 行情況表明 該系統(tǒng)能夠實現溫室內特定環(huán)境G80 G81數據的動G82采集G83G84G85控制 G86G87G88G89G8A溫室 G8BG8CG8D對G8EG8F環(huán)境的G90G91 參考文獻 G92 G93G94G95 基于 的G8BG96溫室G97G98控制系統(tǒng)G99G9AG9BG9C與G9D G9EG92 G93 G9FGA0G8BG96GA1GA2 G92 G93GA3GA4 基于 的GA5能溫室GA6GA7GA8控系統(tǒng)的GA9GAAG92 G93 GAB GACGA1GA2 G92 G93GADGAE 基于 的溫室環(huán)境控制系統(tǒng)GA9GAA與開GAFG92 G93 GB0 GB1G8BGB2GB3GB4GA1GA2 G92 G93GB5GB6GB7 基于 的GB8GB9G8CG8DGA5能溫室控制系統(tǒng)設G9CG92 G93 GBAGB1G8BG96GA1GA2 G92 G93GBBGBC 基于 G97G98控制的GBDGBEGBFGC0GC1GC2溫室溫度控制 G92 G93 GC3明理GC4GA1GA2 G92 G93GC5GC6 基于 的GA5能溫室GA8控系統(tǒng)G92 G93 電GC7GB3GB4GA1 GA2 G92 G93GC8GC9GC9 溫室 G97G98GCAGCBGCCGCD控制系統(tǒng)GA9GAAG92 G93 GC3 明理GC4GA1GA2 G92 G93GCEGA5GCF 基于 的溫室G97G98GCAGCB控制系統(tǒng)GA9GAAG92 G93 GC3 明理GC4GA1GA2 作者簡介 金龍國 男 朝鮮族 吉林和龍縣人 碩士研究生 研 究方向 電氣自動化技術 高職教 收稿日期 溫度 濕度 溫 度 濕 度 GD0GD1 機G9DG9E特GD2的基GD3GD4 GD5合GD6進的GD7閉環(huán)的GD8量 控制GB4GD9 GDA成G8A系統(tǒng)GD5構 電GDBGDC理圖的設G9C 并GDD實GDEGDFGE0GD4進行G8AGE1GE2GE3 起升機構GDA GE4GE5GE6 GE7GE8G8AGDDGE9GEAGEBGECGE9GEA轉GEDGEE的電GEFGF0電 流數據 GF1明G8A該控制系統(tǒng)能夠G88G89起重機起GF2 機構的控制G90G91 實現G8AG9BG9C的GF3GF4GF5能 并成GF5 G9DG9EGDD GF6GE3起重機現GF7GF8G9EGC4G8C中 G88G89 G8A起重G9BGF9的GC4況G90G91GFA 參考文獻 G92 G93GFBGFCGFD GF6GE3起重機GFEGFF控制系統(tǒng)G9BG9C與實現G92 G93 自動 化G9DG9E G92 G93李水水 范元勛 卜廷春 一GF4起重機新GBE起GF2機構介紹 G92 G93 機械G9BG9C與制造 G92 G93張宏 陶元芳 GA1噸位GF6GE3起重機起GF2機構的G9BG9C特GD2 G92 G93 機械GC4GA7與自動化 G92 G93GCE浩瀟 韓雪巖 馬鑫 寧杰 起重機GE2動裝置冷卻GD5構 G9BG9C及溫GF2運行特性GE7GE8G92 G93 電機與控制G9DG9E G92 G93馬鑫 韓雪巖 賈建國 寧杰 GF6GE3起重機G9E細G8FGBE外轉 GC7永磁電機的GA9GAAG9BG9CG92 G93 電GC4GB4GD9GA2報 G92 G93吳碩 GAD繼忠 基于GB0門GC7 G83變頻器的GF6GE3起重機 控制系統(tǒng)G92 G93 自動化G9DG9E G92 G93GB2立 永磁GEA步電機GD8量控制變頻調GED的GA9GAAG92 G93 電力 電GC7GB4GD9 作者簡介 向斌 男 碩士 工程師 主要研究方向為永磁同步 驅動及控制技術 收稿日期 上接第 頁 金龍國 基于 的智能溫室控制系統(tǒng)設計