光熱感應(yīng)溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

第39 卷 第9 期 2018 年9 月 自 動(dòng) 化 儀 表 PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATION Vol39 No9 Sep.2018 收 稿 日 期 :2018-03-30 基 金 項(xiàng) 目 : 山 西 省 大 學(xué) 生 創(chuàng) 新 創(chuàng) 業(yè) 訓(xùn) 練 計(jì) 劃 基 金 資 助 項(xiàng) 目(2018-033) 作 者 簡(jiǎn) 介 : 王 琦(1973), 女, 碩 士, 副 教 授, 主 要 從 事 測(cè) 控 系 統(tǒng) 集 成 與 優(yōu) 化 方 向 的 研 究,E-mail:wq288sina.com 光 熱 感 應(yīng) 溫 室 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 王 琦 1 , 梁 鐸 耀 2 , 孫 竹 梅 1 , 武 斌 1 (1. 山 西 大 學(xué) 自 動(dòng) 化 系, 山 西 太 原030013;2 太 原 市 外 國(guó) 語(yǔ) 學(xué) 校, 山 西 太 原030027) 摘 要 : 針 對(duì) 精 細(xì) 化 養(yǎng) 殖 和 栽 培 的 需 要, 設(shè) 計(jì) 了 溫 室 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng), 建 立 了 溫 度、 濕 度 和 光 照 度 滿 足 生 物 生 長(zhǎng) 所 需 條 件 的 人 造 環(huán) 境。 溫 室 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 以STC89C52RC 微 控 制 器 為 核 心 控 制 器, 選 用DS18B20 數(shù) 字 式 溫 度 傳 感 器、HIH3610 濕 度 傳 感 器 和GY-30 數(shù) 字 式 光 照 度 模 塊 作 為 溫 室 參 數(shù) 測(cè) 量 器 件, 配 置 加 熱 器、 通 風(fēng) 機(jī)、 霧 化 噴 濕 裝 置、 遮 光 簾 以 及 補(bǔ) 光 燈 作 為 系 統(tǒng) 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)。 當(dāng) 參 數(shù) 偏 離 設(shè) 定 值 時(shí), 控 制 器 通 過(guò) 對(duì) 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 的 控 制, 實(shí) 現(xiàn) 溫 室 系 統(tǒng) 光 熱 濕 參 數(shù) 的 自 動(dòng) 控 制。 不 同 于 傳 統(tǒng) 的 位 式 控 制, 濕 度 和 光 照 度 的 控 制 采 用 比 例 積 分 微 分(PID) 控 制 算 法, 通 過(guò) 改 變 噴 水 閥 的 開(kāi) 度 和 遮 光 簾 百 葉 窗 的 傾 角, 連 續(xù) 調(diào) 節(jié) 噴 水 量 和 遮 光 量, 有 效 提 高 了 濕 度 和 光 照 度 控 制 的 穩(wěn) 定 性 和 準(zhǔn) 確 性。 根 據(jù) 實(shí) 際 需 要, 對(duì) 系 統(tǒng) 參 數(shù) 期 望 值 進(jìn) 行 設(shè) 定。 該 系 統(tǒng) 具 有 很 強(qiáng) 的 控 制 靈 活 性, 可 滿 足 多 種 生 物 對(duì) 不 同 培 育 環(huán) 境 的 要 求。 該 系 統(tǒng) 造 價(jià) 低、 參 數(shù) 控 制 精 度 高, 對(duì) 溫 室 其 他 參 數(shù) 的 控 制 有 借 鑒 和 參 考 價(jià) 值。 關(guān) 鍵 詞 : 溫 室; 光 熱 感 應(yīng); 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng); 微 控 制 器; 連 續(xù) 控 制; 測(cè) 量 傳 感 器; 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu); 越 限 報(bào) 警 中 圖 分 類(lèi) 號(hào) :TH-39;TP273 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 : A DOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.2018030052 DesignofthePhoto-ThermalSensingGreenhouseAutomaticControlSystem WANGQi 1 ,LIANGDuoyao 2 ,SUNZhumei 1 ,WUBin 1 (1.DeparmentofAutomation,ShanxiUniversity,Taiyuan030013,China;2.TaiyuanForeignLanguageSchool,Taiyuan030027,China) Abstract:Fortheneedsofprecisebreedingandcultivation,theautomaticgreenhousecontrolsystemisdesignedtoestablishan artificialenvironmenttomaketemperature,humidity,andilluminationmeettheconditionsrequiredforbiologicalgrowth.With STC89C52RCmicro-controllerasthecorecontrollerofgreenhouseautomaticcontrolsystem,theDS18B20digitaltemperature sensor,HIH3610humiditysensorandGY-30digitalilluminationmoduleareselectedastheparameterssensingdevicesforthe greenhouse.Inaddition,heater,fan,atomizedsprayingdevice,windowblindsandauxiliarylightsareconfiguredastheactuatorsof system.Whentheparameterdeviatesfromthesetvalue,thecontrollerwillrealizetheautomaticcontroloftheheatandhumidity parametersbycontrollingtheactuators.Differentfromthetraditionalon/offcontrol,theproportionalintegralderivative(PID) controlalgorithmisadoptedforthehumidityandilluminationcontrol.Bychangingtheopeningofthewatersprayvalveandthe inclinationoftheblindsofthewindow-shades,andcontinuouslyadjustingtheamountofwatersprayandtheamountofshading,it effectivelyimprovesthestabilityandaccuracyofthehumidityandilluminationcontrol.Asthesystemparameterscanbepreset accordingto actual needs,the system has a strong control flexibility and can meet the requirements of different breeding environments.Thesystemfeatureslowcost,highcontrolprecision,itcanbeusedasreferenceforcontrollingothergreenhouse parameters. Keywords: Greenhouse;Photo-thermal sensing;Automatic control system;Microcontroller;Continuous control;Measuring sensor;Actuator;Overlimitalarm 0 引 言 溫 度、 濕 度 和 光 照 度 對(duì) 生 物 的 生 長(zhǎng) 繁 衍 產(chǎn) 生 巨 大 的 影 響 1 , 人 為 建 立 適 合 生 物 生 長(zhǎng) 的 環(huán) 境, 對(duì) 反 季 蔬 菜 種 植 2 、 珍 稀 動(dòng) 植 物 養(yǎng) 殖、 跨 境 花 卉 種 植 甚 至 是 生 物 科 學(xué) 試 驗(yàn) 等 有 著 重 要 的 意 義。 溫 室 大 棚 是 對(duì) 人 造 環(huán) 境 技 術(shù) 的 有 效 應(yīng) 用。 利 用 自 動(dòng) 化 技 術(shù), 通 過(guò) 配 置 自 動(dòng) 檢 測(cè) 和 控 制 系 統(tǒng), 實(shí) 現(xiàn) 溫 度、 濕 度 和 光 照 度 自 動(dòng) 控 制, 使 溫 室 各 參 數(shù) 達(dá) 到 設(shè) 定 值, 為 室 內(nèi) 動(dòng) 植 物 提 供 最 佳 生 長(zhǎng) 環(huán) 境, 并 消 除 環(huán) 境 條 件 對(duì) 生 物 生 長(zhǎng) 的 制 約。 自 動(dòng) 化 儀 表 第39 卷 1 溫 室 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 溫 室 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 是 針 對(duì) 溫 室 室 內(nèi) 環(huán) 境 條 件 開(kāi) 發(fā) 的 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng), 一 般 具 有 溫 控、 濕 控 和 光 控 等 功 能 3 。 該 系 統(tǒng) 包 括 測(cè) 量 單 元、 控 制 單 元 和 執(zhí) 行 單 元 三 部 分。 反 映 溫 室 狀 態(tài) 的 關(guān) 鍵 參 數(shù) 包 括 溫 度、 濕 度 和 光 照 度。 這 三 個(gè) 參 數(shù) 由 各 自 的 傳 感 器 進(jìn) 行 測(cè) 量。 將 測(cè) 得 參 數(shù) 與 設(shè) 定 的 期 望 值 進(jìn) 行 比 較, 若 存 在 偏 差, 則 進(jìn) 行 相 應(yīng) 控 制。 控 制 器 輸 出 指 令 驅(qū) 動(dòng) 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 動(dòng) 作, 改 變 輸 入 溫 室 的 熱 量、 水 量 等 能 量, 使 溫 室 的 狀 態(tài) 參 數(shù) 接 近 期 望 值。 實(shí) 踐 中, 三 個(gè) 被 控 參 數(shù) 是 互 相 耦 合、 相 互 影 響 的。 因 此, 本 文 選 用 簡(jiǎn) 單 的 解 耦 方 法, 即 構(gòu) 建 溫 度 控 制 系 統(tǒng)、 濕 度 控 制 系 統(tǒng) 和 光 照 度 控 制 系 統(tǒng)。 三 個(gè) 單 回 路 負(fù) 反 饋 的 子 控 制 系 統(tǒng) 負(fù) 責(zé) 使 被 控 參 數(shù) 與 期 望 值 相 等。 當(dāng) 三 個(gè) 子 系 統(tǒng) 都 進(jìn) 入 穩(wěn) 定 狀 態(tài) 時(shí), 溫 室 狀 態(tài) 就 能 滿 足 控 制 要 求。 溫 室 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 原 理 框 圖 如 圖1 所 示。 圖1 溫 室 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 原 理 框 圖 Fig.1 Blockdiagramofgreenhouseautomaticcontrolsystem 2 控 制 器 根 據(jù) 溫 室 及 被 控 參 數(shù) 的 實(shí) 際 情 況, 溫 室 控 制 系 統(tǒng) 的 控 制 器 可 選 微 控 制 器 或 可 編 程 邏 輯 控 制 器 (programmablelogiccontroller,PLC) 等。 對(duì) 于 小 型 溫 室 和 區(qū) 域 劃 分 較 細(xì) 的 智 能 溫 室 系 統(tǒng), 選 用 微 控 制 器 作 為 核 心 控 制 器 4 , 通 過(guò) 微 控 制 器 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 被 控 參 數(shù) 的 連 續(xù) 調(diào) 節(jié), 從 而 在 保 證 溫 室 參 數(shù) 滿 足 要 求 的 同 時(shí), 盡 可 能 節(jié) 電、 節(jié) 水。 使 用STC89C52RC 微 控 制 器 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 處 理 和 控 制, 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 溫 度、 濕 度 和 光 照 度 的 精 確 控 制。 STC89C52RC 是 宏 晶 公 司 生 產(chǎn) 的 一 種 低 功 耗、 高 性 能 的 八 位 微 控 制 器。 與AT89C51 相 比, 其 具 有 更 大 的 程 序 存 儲(chǔ) 空 間(8KB) 和 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 空 間(512B),I/O 口 多(32 個(gè)), 定 時(shí) 器 多(3 個(gè)16 位T0、T1、T2),4 路 外 部 中 斷; 可 通 過(guò) 串 口(RxD/P3.0,TxD/P 3.1 ) 直 接 下 載 用 戶 程 序, 指 令 代 碼 完 全 兼 容 傳 統(tǒng) 的8051 單 片 機(jī), 實(shí) 際 工 作 頻 率 可 達(dá)48MHz。 3 測(cè) 量 傳 感 器 溫 室 自 動(dòng) 控 制 的 前 提 是 及 時(shí)、 準(zhǔn) 確 地 獲 取 各 被 控 參 數(shù) 的 實(shí) 時(shí) 數(shù) 值。 因 此, 需 要 選 擇 恰 當(dāng) 的 溫 度、 濕 度 和 光 照 度 傳 感 器。 3.1 溫 度 傳 感 器 選 用DS18B20 溫 度 傳 感 器 測(cè) 量 溫 室 環(huán) 境 溫 度。 DS18B20 是 數(shù) 字 化 溫 度 傳 感 器, 測(cè) 溫 范 圍 為- 55 +125。 該 溫 度 傳 感 器 具 有 以 下 優(yōu) 點(diǎn): 測(cè) 溫 精 準(zhǔn), 在 -10+85 時(shí) 精 度 可 達(dá)±0.5; 工 作 速 度 快, 在 最 高 的12 位 分 辨 率 時(shí), 溫 度 數(shù) 值 化 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 間 不 超 過(guò) 750ms; 引 腳 少, 體 積 小, 僅 需 一 個(gè)I/O 口 就 可 與 微 控 制 器 雙 向 通 信; 通 過(guò) 一 個(gè)4.7k 的 上 拉 電 阻, 可 使 用 外 部 電 源 或 內(nèi) 部 寄 生 電 源 供 電。 由 于DS18B20 與 微 控 制 器 通 過(guò) 單 線 連 接, 因 此 發(fā) 送 和 接 收 口 必 須 是 三 態(tài) 的。 STC89C52 控 制DS18B20 完 成 轉(zhuǎn) 換 必 須 經(jīng) 過(guò) 三 個(gè) 步 驟: 初 始 化、ROM 操 作 指 令、 存 儲(chǔ) 器 操 作 指 令。 根 據(jù)DS18B20 的 初 始 化 時(shí) 序、 寫(xiě) 時(shí) 序 和 讀 時(shí) 序, 分 別 編 寫(xiě) 三 個(gè) 子 程 序: 初 始 化 子 程 序INIT、 命 令 或 數(shù) 據(jù) 寫(xiě) 子 程 序WRITE 和 讀 數(shù) 據(jù) 子 程 序READ。 所 有 的 數(shù) 據(jù) 讀 寫(xiě) 均 由 最 低 位 開(kāi) 始 5 。 3.2 濕 度 傳 感 器 使 用HIH3610 濕 度 傳 感 器 測(cè) 量 溫 室 環(huán) 境 濕 度。 HIH3610 濕 度 傳 感 器 測(cè) 量 范 圍 寬、 精 度 高, 線 性 度 好 6 , 可 在4085 溫 度 范 圍 內(nèi) 實(shí) 現(xiàn) 范 圍 為0% 100%RH 的 濕 度 測(cè) 量。 精 度 可 達(dá)±2%RH。 3.3 光 照 度 傳 感 器 使 用 光 照 度 模 塊GY-30 對(duì) 溫 室 環(huán) 境 光 照 度 進(jìn) 行 測(cè) 量, 測(cè) 量 范 圍 為065535 lx。 傳 感 器 內(nèi) 置16 位 A/D 轉(zhuǎn) 換 器, 可 直 接 輸 出 數(shù) 字 量, 不 區(qū) 分 環(huán) 境 光 源, 測(cè) 定 精 度 高 達(dá)1lx。 采 用NXPIIC 通 信 協(xié) 議 標(biāo) 準(zhǔn) 與5V 微 控 制 器 的I/O 口 直 接 連 接。 由 于 傳 感 器 的 輸 出 信 號(hào) 形 式 不 同, 微 控 制 器 在 讀 取 溫 度 和 光 照 度 時(shí) 直 接 讀 取 傳 感 器 輸 出 的 數(shù) 字 量 即 可; 而 讀 取 濕 度 參 數(shù) 時(shí), 則 需 要 進(jìn) 行A/D 轉(zhuǎn) 換、 標(biāo) 度 變 換 等 數(shù) 據(jù) 處 理 7 。 傳 感 器 及 其 管 腳 連 接 如 圖2 所 示。 · 0 6 · 第9 期 光 熱 感 應(yīng) 溫 室 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 王 琦 , 等 圖2 傳 感 器 及 其 管 腳 連 接 圖 Fig.2 Connectiondiagramamongsensorsandpin 4 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 選 用 加 熱 器、 霧 化 噴 濕 裝 置、 通 風(fēng) 機(jī)、 遮 光 簾 和 補(bǔ) 光 燈 等 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 控 制 三 個(gè) 被 控 參 數(shù) 8 。 溫 度 控 制 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 為 加 熱 器 和 通 風(fēng) 機(jī)。 當(dāng) 溫 室 溫 度 低 于 設(shè) 定 溫 度 時(shí), 開(kāi) 啟 加 熱 器; 當(dāng) 溫 室 溫 度 達(dá) 到 設(shè) 定 溫 度 時(shí), 停 止 加 熱。 當(dāng) 室 內(nèi) 溫 度 高 于 設(shè) 定 溫 度 的 上 限 時(shí), 啟 動(dòng) 通 風(fēng) 機(jī), 以 通 風(fēng) 的 方 式 進(jìn) 行 室 內(nèi) 外 換 熱, 達(dá) 到 降 溫 目 的。 出 于 經(jīng) 濟(jì) 性 的 考 慮, 為 避 免 加 熱 器 和 通 風(fēng) 機(jī) 反 復(fù) 啟 停, 設(shè) 計(jì) 了0.5 雙 邊 控 制 死 區(qū) 9 。 光 照 度 控 制 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 包 括 遮 光 簾 和 補(bǔ) 光 燈。 遮 光 簾 采 用 可 調(diào) 整 角 度 的 百 葉 窗。 在 午 間 光 照 充 分 時(shí), 通 過(guò) 調(diào) 整 百 葉 窗 的 角 度 合 理 遮 光; 在 早 晚 間 光 照 不 足 時(shí), 通 過(guò) 控 制 照 明 設(shè) 備 的 工 作 數(shù) 量, 達(dá) 到 補(bǔ) 充 光 照 的 目 的。 遮 光 控 制 回 路 包 括D/A 轉(zhuǎn) 換 器、 電 壓 調(diào) 理 電 路、 電 壓/ 電 流 轉(zhuǎn) 換 電 路 和 角 行 程 電 動(dòng) 執(zhí) 行 器 四 部 分。 微 控 制 器 根 據(jù) 光 照 度 偏 差, 由 比 例 積 分 微 分(proportional integralderivative,PID) 算 法 算 得 百 葉 窗 的 角 度 指 令, 經(jīng)DAC0832 轉(zhuǎn) 換 為 相 應(yīng) 的 電 壓 信 號(hào)。 放 大 器LM358 將 輸 出 電 壓 調(diào) 整 到05V, 再 經(jīng) 過(guò) 電 壓/ 電 流 轉(zhuǎn) 換 電 路,將05V 的 電 壓 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 為 角 行 程 電 動(dòng) 執(zhí) 行 器 可 接 收 的420mA 信 號(hào)。 角 行 程 執(zhí) 行 器 調(diào) 整 百 葉 窗 的 角 度, 直 至 光 照度 等 于 設(shè)定 強(qiáng)度。 LED 補(bǔ) 光 燈 控 制 回 路 由 補(bǔ) 光燈 地 址 譯 碼 電 路 和 補(bǔ) 光燈 驅(qū) 動(dòng) 電路 構(gòu) 成。 由 于微 控 制 器 的 驅(qū) 動(dòng) 能 力 有限, 補(bǔ)光 電路 采用 光 電 耦 合、 繼 電 器 驅(qū) 動(dòng) 的 方 式。 微 控 制 器 根 據(jù) 補(bǔ) 光 需 要, 將 地 址 譯 碼 器 74ALS138 的 部 分 或 全 部 輸 出 端 置 低 電 平,這 樣 光 電 耦 合 器OPTOISO1 的 發(fā) 光 二 極 管 導(dǎo) 通,光 敏 三 極 管 隨 即 導(dǎo) 通, 繼 電 器 上 電, 閉 合LED 燈 的 電 源 開(kāi) 關(guān), 補(bǔ) 光 燈 點(diǎn) 亮。 濕 度 控制 的執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)包 括 霧 化 噴 水 裝 置 和 通 風(fēng) 機(jī)。 霧 化 噴水 裝置 用 于 增濕, 通 風(fēng) 機(jī) 用 于 除 濕。 通 過(guò) 噴 水 閥 的 開(kāi) 度調(diào) 節(jié),控 制 噴 水 量, 達(dá) 到 增 加 濕 度 的 目 的。 當(dāng) 濕 度 超 過(guò)濕 度上 限 時(shí), 開(kāi) 啟通 風(fēng) 機(jī) 降 低 濕 度。 增 濕 控 制 也 采 用 模擬 量控 制 的 方法, 原 理與 遮 光 簾控 制 相 同。 5 輔 助 器 件 用 矩 陣式 鍵盤(pán) 實(shí) 現(xiàn) 參數(shù) 的 設(shè) 定 和 顯 示 狀 態(tài) 的 切 換。 采 用LCD1602 顯 示 器 實(shí) 現(xiàn) 微 控 制 器 對(duì) 測(cè) 量 數(shù) 據(jù) 和 設(shè) 備 狀 態(tài) 的顯 示 10 。 數(shù) 模 轉(zhuǎn) 換器DAC0832 用 于 將 數(shù) 字 量 形 式 的 控制 指令 轉(zhuǎn)換 為 模 擬的 輸 出 電 壓 值,從 而 控 制 驅(qū) 動(dòng) 電 路 的輸 出, 最終 將 執(zhí) 行機(jī) 構(gòu) 調(diào) 整 到 需 要 的 狀 態(tài)。 用 三 極 管 驅(qū)動(dòng) 蜂鳴 器, 連 接 微控 制器 構(gòu) 成 報(bào)警 系 統(tǒng)。 6 軟 件 控 制 流 程 溫 室 控 制 系 統(tǒng) 流 程 如 圖3 所 示。 圖3 系 統(tǒng) 流 程 圖 Fig.3 Flowchartofsystem · 1 6 · 自 動(dòng) 化 儀 表 第39 卷 由 定 時(shí) 器 控 制 程 序 的 進(jìn) 程, 按 照 溫 度、 濕 度 和 光 照 度 的 順 序, 每2min 對(duì) 參 數(shù) 進(jìn) 行 一 次 測(cè) 量 和 參 數(shù) 處 理, 并 調(diào) 整 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 的 狀 態(tài), 使 被 控 參 數(shù) 保 持 在 期 望 值 允 許 范 圍 內(nèi)。 當(dāng) 參 數(shù) 越 限 時(shí), 蜂 鳴 器 報(bào) 警, 同 時(shí) 聯(lián) 鎖 啟 動(dòng) 相 應(yīng) 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu), 使 參 數(shù) 向 期 望 值 靠 近。 7 結(jié) 束 語(yǔ) 光 熱 感 應(yīng) 溫 室 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 的 增 濕 和 遮 光 控 制 采 用 模 擬 量 控 制 的 思 想, 根 據(jù) 測(cè) 得 參 數(shù) 與 設(shè) 定 值 的 偏 差 進(jìn) 行PID 控 制 運(yùn) 算 11 , 并 根 據(jù) 算 得 指 令 調(diào) 整 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu), 使 被 控 參 數(shù) 等 于 設(shè) 定 值。 這 種 控 制 方 法 與 傳 統(tǒng) 的 開(kāi) 關(guān) 量 控 制 相 比, 有 更 高 的 控 制 精 度, 且 因 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 的 動(dòng) 作 連 續(xù), 在 超 調(diào) 量 和 穩(wěn) 定 性 方 面 有 較 明 顯 的 控 制 優(yōu) 勢(shì), 有 利 于 延 長(zhǎng) 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 的 使 用 壽 命。 由 于 系 統(tǒng) 能 夠 根 據(jù) 用 戶 需 要 對(duì) 被 控 參 數(shù) 的 期 望 值 進(jìn) 行 設(shè) 定, 具 有 很 強(qiáng) 的 控 制 靈 活 性, 可 滿 足 多 種 生 物 的 不 同 培 育 環(huán) 境 要 求 12 。 參 考 文 獻(xiàn) : 1 李 俊. 分 布 式 溫 室 控 制 系 統(tǒng) 研 制D. 鎮(zhèn) 江: 江 蘇 大 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( 上 接 第58 頁(yè)) 阻 短 路, 燒 壞I/O 板 線 圈、CPU 板 線 圈 與 保 險(xiǎn) 絲, 導(dǎo) 致 模 塊 失 去 工 作 能 力, 指 示 燈 也 不 亮。 根 據(jù) 故 障 可 能 原 因, 考 慮 到 核 電 上 設(shè) 備 故 障 不 得 導(dǎo) 致 下 游 設(shè) 備 故 障 的 原 則, 建 議 采 用 如 下 方 案 提 高 模 塊 的 可 靠 性。 壓 敏 電 阻 老 化 管 理 4 。 在 輸 出 通 道 加 隔 離 柵 5 。 壓 敏 電 阻 并 聯(lián) 瞬 態(tài) 抑 制 二 極 管 (transientvoltagesuppressor,TVS)。 5 結(jié) 束 語(yǔ) 本 電 路 設(shè) 計(jì) 中, 由 于 雙 極 壓 敏 電 阻 保 護(hù) 電 路 6-9 在 接 感 性 負(fù) 載 時(shí) 不 能 很 好 地 分 流, 且 通 過(guò) 模 塊 來(lái) 驅(qū) 動(dòng) 感 性 負(fù) 載 電 器 轉(zhuǎn) 換 器 時(shí) 兩 者 間 沒(méi) 有 采 用 隔 離, 當(dāng) 電 器 轉(zhuǎn) 換 器 受 到 干 擾 時(shí), 壓 敏 電 阻R 21 兩 端 會(huì) 出 現(xiàn) 電 壓 沖 擊。 多 次 電 壓 沖 擊 后, 該 壓 敏 電 阻 會(huì) 加 速 老 化, 導(dǎo) 致 壓 敏 電 壓 降 低。 本 案 例 中 的 壓 敏 電 阻 老 化 影 響 了DCS 系 統(tǒng) 數(shù) 據(jù) 的 正 常 采 集, 盡 管 采 用 了 冗 余 配 置 預(yù) 防 了 嚴(yán) 重 后 果 的 產(chǎn) 生, 但 模 塊 的 高 故 障 率 極 大 地 增 加 了DCS 系 統(tǒng) 的 維護(hù) 成 本, 頻 繁 的 更 換 卡 件 也 給 維 護(hù) 人 員 帶 來(lái) 了 維 護(hù) 負(fù) 擔(dān)。 因此, 應(yīng) 根 據(jù) 負(fù)載 的性 質(zhì) 對(duì) 儀 表 輸 出 端 進(jìn) 行 保 護(hù) 設(shè) 計(jì), 避免 直 接 用儀 表 驅(qū) 動(dòng)感 性負(fù) 載, 以 提高 模塊 可 靠 性。 參 考 文 獻(xiàn) : 1 馬 斌, 楊 子 華, 臧 維 喬.DCS 在 核 島 消 防 系 統(tǒng) 的 應(yīng) 用 及 控 制 優(yōu) 化J. 儀 器 儀 表 用 戶,2017,24(1):87-90. 2 毛 聲 道. 淺 析 浪 涌 保 護(hù) 器 中 壓 敏 電 阻 的 失 效 保 護(hù)J. 科 技 創(chuàng) 新 導(dǎo) 報(bào),2015,12(8):89-90. 3 杜 志 航, 孫 涌, 汪 計(jì) 昌, 等. 壓 敏 電 阻 在 配 合 使 用 時(shí) 的 老 化 和 失 效 分 析J. 電 瓷 避 雷 器,2009,13(6):31-39. 4 張 兵. 秦 山 第 二 核 電 廠 儀 控 系 統(tǒng) 的 老 化 管 理J. 儀 器 儀 表 用 戶,2013(3):64-66. 5 張 利 興. 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