現(xiàn)代溫室大棚智能設計控制系統(tǒng).pdf

自動化控制 Automatic Control112 電子技術與軟件工程 Electronic Technology & Software Engineering【關鍵詞】溫室 大棚 PLC智能溫室將自動化技術引入農業(yè)生產(chǎn)，并為農業(yè)研究活動提供有用的科學工具。通過建立參數(shù)和自動記錄數(shù)據(jù)，農民有了一個簡單、準確的方法來開展農業(yè)科學研究，并了解不同生產(chǎn)條件對增長、質量和改進生產(chǎn)方法的影響?，F(xiàn)代溫室大棚智能設計控制系統(tǒng)文/劉榮彪 李曉慶 蘇成 趙力灝 苑銀燦本文是一種適應現(xiàn)代農業(yè)和智能溫室氣體需求的自動化溫室控制系統(tǒng)。通過分析相應的溫室氣體項目措施對溫室氣體環(huán)境的影響，以及將PLC和傳感器技術應用于溫室氣體控制系統(tǒng)的設計本系統(tǒng)投入使用后，能夠很好地調節(jié)和控制溫室中的所有環(huán)境因素，為苗圃營造良好的生長環(huán)境。該系統(tǒng)操作簡單、可靠、實用，適應當前的農業(yè)區(qū)位需要，復蓋面廣，經(jīng)濟效益好，發(fā)展前景良好。摘要1 控制系統(tǒng)總體設計1.1 控制系統(tǒng)設計目標溫室的作用是改變植物生長的環(huán)境，避免季節(jié)變化和極端氣候條件對作物生長的不利影響，并為植物生長創(chuàng)造有利條件。溫室通常由照明和涂層材料組成。它可以在冬季或其他季節(jié)種植不適合植物戶外生長的植物，從而調整生產(chǎn)周期，促進增長和發(fā)展，防治病蟲害，提高產(chǎn)量。溫室環(huán)境是地表作物生長的空間，由光線、溫度、濕度和二氧化碳濃度等因素組成。溫室控制主要是控制溫室的溫度、濕度、通風和光線。節(jié)約用水，溫度調節(jié)主要由風扇的作用決定。溫室氣體控制系統(tǒng)基于氣象站收集或觀測的室內和室外溫度、濕度、光學傳感器、二氧化碳傳感器、室內和室外溫度、濕度、高亮度溫室和二氧化碳濃度信息等環(huán)境參數(shù)培訓 /執(zhí)行機構、氣候控制、灌溉和化肥傳播是滿足作物生長和生態(tài)環(huán)境發(fā)展需要以及大幅度提高產(chǎn)量和質量的最適當?shù)姆趸鳌?.2 控制方案采用可編程控制器作為控制系統(tǒng)的硬件部分。控制器負責智能溫室的監(jiān)控和參數(shù)設置。傳感器是負責信息收集、系統(tǒng)環(huán)境邏輯操作?？删幊炭刂破鞫嗄陙硪恢碧幱诠I(yè)控制之下，屬于批量生產(chǎn)。對于生產(chǎn)、調試、應用和服務，有一套完整的標準可提供可靠的產(chǎn)品質量。雖然采用可編程控制器的成本高于單片機，但應考慮穩(wěn)定性和可維護性等綜合因素，采用可編程控制器的性價比高于單片機。此外，在上位機故障時，可編程控制器可以自動執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、顯示和輸出控制，而不會影響溫室的自動運行。溫室環(huán)境必須根據(jù)苗圃的最佳生長環(huán)境來確定。溫室中最重要的環(huán)境因素，如溫度、濕度、光線和二氧化碳濃度，應被視為基本監(jiān)測項目，以避免過于復雜的監(jiān)測方案。用，實現(xiàn)新技術與集成自動化技術的結合與新發(fā)展。通過這樣的方法不斷提高生產(chǎn)工作的工作效率，深入研究使用集成自動化技術，提高行業(yè)的競爭能力與國家的綜合發(fā)展水平。3.3 對于發(fā)電廠設備故障診斷的相關問題目前，我們可以通過使用相關的自動化技術來對電力設備進行相關監(jiān)控維護工作，將先進的現(xiàn)代化技術與電力生產(chǎn)的過程相結合，通過自動化技術來對整個生產(chǎn)過程進行科學合理的監(jiān)控管理，當整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的具體的一個設備或者是生產(chǎn)環(huán)節(jié)出問題的時候，可以及時的被監(jiān)測到，并自動分析檢查，并定標定相應的故障位置。通過對于設備的爭端，根據(jù)不同設備的運行情況與相應的監(jiān)控管理資料，來了解當前設備的使用環(huán)境以及相應的數(shù)據(jù)。根據(jù)得到的故障診斷數(shù)據(jù)在資料庫中尋求解決問題的方法，及時處理故障問題保障生產(chǎn)的順利進行。因此，在電力行業(yè)中通過這樣的方法可以得到較高的生產(chǎn)工作效率，國家加強對電力自動化技術的研究與推廣，將這些技術和運用到設備故障診斷中，來提高設備生產(chǎn)效率。3.4 建立自動化統(tǒng)一平臺在電力系統(tǒng)方面，使用自動化技術的現(xiàn)象越來越普遍，但是，在有關于這方面依然有著很多需要優(yōu)化的地方。尤其是在電力系統(tǒng)自動化平臺的統(tǒng)一開發(fā)方面。 盡管電力系統(tǒng)自動化被廣泛的運用到了很多的電力系統(tǒng)中，但對于一個完整的體系來說，還是存在著不一致的情況。要是可以在電力系統(tǒng)系統(tǒng)上建立起統(tǒng)一的平臺， 就能夠使得電力資源得到更好的利用，同時自動化技術也可以更加的高效化。不僅如此，就電力系統(tǒng)自動化管理方面而言，能夠滲透一些人文方面的思想進去，盡管技術發(fā)揮作用的根本是對于計算機技術的操控，然而人類才是最本質的操控者，因此，將人文理念滲透到整個自動化體系中至關重要。唯有給操縱著一個舒適的工作氛圍，才可以在根本上提供操控者的工作質量。4 結語隨著我國目前科學技術以及社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對電力資源的需求也越來越大。因此，電力系統(tǒng)需要不斷的改進發(fā)展，我們可以通過使用相關的技術來不斷完善當前電力系統(tǒng)中的各種問題，通過不斷引入新的技術來保障電力能源安全穩(wěn)定的使用，當前社會高新技術飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)智能化的發(fā)展是未來發(fā)展的主要方向，不斷改進自動化技術，大力推動當前電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展。參考文獻 1韋兆權.試論電力系統(tǒng)及其自動化施工技術所存在的問題及對策 J. 建材與裝飾 ,2017(04).2蔣衛(wèi)東.電力系統(tǒng)及其自動化施工技術存在的問題及措施J.四川水泥 ,2016(08).3 萬教智 . 電力系統(tǒng)及其自動化技術的安全控制技術分析 J. 低碳世界 ,2017(34).4 劉圳 . 智能技術在電力系統(tǒng)自動化中的應用 J. 廣東科技 ,2014(Z1):35+39.5林連河.電力工程自動化施工存在問題及改進措施J.中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè) ,2017(48):189+191.6余華.電力系統(tǒng)及其自動化技術的安全控制問題及對策探究J.建材與裝飾 ,2017(30):255-256.作者簡介李凱麗（1983-），女，山西省介休市汾西礦業(yè)集團供用電分公司基建環(huán)?？疲l(fā)輸變電基建和安裝施工。作者單位山西省介休市汾西礦業(yè)集團有限責任公司供用電分公司基建環(huán)保科 山西省介休市 032000<< 上接 111 頁網(wǎng)絡出版時間：2019-12-11 08:40:39網(wǎng)絡出版地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/10.1108.TP.20191210.1457.124.htmlAutomatic Control 自動化控制Electronic Technology & Software Engineering 電子技術與軟件工程 1132 系統(tǒng)硬件設計2.1 溫/濕度傳感器的選擇 本文選用了兩種溫濕度傳感器，一種是北京伊泰公司的 IEC751 型 ，另一種是荷蘭維拉公司的 MMD30 型。 北京伊泰公司 IEC751型號的技術參數(shù)為 ：（1）絕緣電阻： 1000 米；（2）適用范圍：-20 -500；（3）濕度： 80%；（4）電壓：10 100 伏。荷蘭維拉公司 MMD30 型的技術參數(shù)是 ：（1）絕緣電阻：1000 米；（2）適用范圍：-20 -300；（3）濕度： 80%；（4）電壓：20 300 伏。根據(jù)本文設計的系統(tǒng)，荷蘭維拉公司MMD30 型 溫濕度傳感器的電壓范圍更適合實際情況，其電壓電阻值更小，更適合系統(tǒng)要求，所以選擇它。2.2 光照傳感器的選擇 照明傳感器主要實時采集照明的變化，控制開窗裝置和照明裝置的開關，使植物獲得的照明更加充足，生長更好。有兩種類型的照度傳感器可供選擇。 本文選擇的光傳感器產(chǎn)品型號 Poi88-c 具有以下光傳感器參數(shù)：（1）范圍： 0-200 K1UX、0-20 K10X、0-2000 可選；（2）電源電壓：24V 直流 /12V 直流； （3）輸出信號： 20-4mA， 10V-OV 可選； （4）準確度：2%。 北京何潤科技有限公司照明傳感器參數(shù) : （1）范圍： 0-200 K1UX、0-20 K10X、0-1500 可選； （2）電源電壓：24V 直流 /12V 直流； （3）輸出信號： 15-4mA， 10V-OV 可選；（4）準確度：3%。 根據(jù)系統(tǒng)的要求，北京益生泰和科技有限公司的產(chǎn)品型號 Poi88-c 照度傳感器更加精確，符合系統(tǒng)的要求，因此選擇此型號。2.2 PLC的選型可編程控制器由中央處理器模塊、輸入輸出模塊和程序設計器組成。 PLC 的特殊功能由特殊模塊執(zhí)行。輸入模塊接收信號和信號之間、輸出模塊控制繼電器等。可編程控制器的特點包括 : 編程簡單 、功能強大、性價比高、硬件齊全、易于使用、可用性、可靠性、抗干擾性、系統(tǒng)設計、安裝和開發(fā)負載小、維護成本低、尺寸小、能耗低。出于這些原因，選擇具有 64 個 I/o 端子和 64個初始端子的日本 FX 2n-128 MrPLC 系列完全符合要求。3 系統(tǒng)的軟件設計控制系統(tǒng)軟件設計要求根據(jù)基本要求和清單如下：（1）避免接觸錯誤動作：使用要解決的自鎖電路。（2）系統(tǒng)自檢功能：可編程控制器本身的功能。（3）風扇控制：溫室配備風扇組件，可以開啟和關閉。當溫度超過預期值時，可編程控制器自動打開兩個側窗，啟動風扇和濕幕泵，從而降低溫室溫度。（4）側窗控制：兩扇側窗均由發(fā)動機控制，并受發(fā)動機開關限位開關的限制。（5）濕幕泵控制：當溫室濕度超過預定值時，在可編程控制器控制下啟動，自動關閉至預定值。（6）陰影陣列控件：當燈光超過預設時，將在可編程控制器的控制下啟用陰影陣列。（7）CO2負荷控制：當溫室氣體中的CO2低于規(guī)定閾值時， CO2罐閥門在可編程控制器的控制下打開，以補充 CO2。（8）加注燈的控制：當溫室光線低于規(guī)定值且不足以打開蓋板時，加注燈應亮以充光。系統(tǒng)運行情況：首先，每個傳感器采集溫室內外的環(huán)境因素，然后通過每個電路將環(huán)境信號轉換成模擬信號，通過放大器放大，然后將放大的模擬信號輸入到可編程控制器的 FX-2AD 中 ，將信號轉換成數(shù)字信號，并將信號與設定值進行比較，如果設定值高于或低于設定值，相應的執(zhí)行機構將自動工作，例如在正常工作時，溫度傳感器將溫室的溫度傳輸?shù)娇删幊炭刂破?，并與設定值進行比較。如果溫度超過設定的上限或下限，可編程控制器將輸出指令，遮陽板將工作。如果可編程控制器在相應的設定范圍內響應遮陽板，操作將終止。當溫度被采樣且可編程控制器報告的溫度高于設定值時，循環(huán)引擎將啟動，一段時間后，當設定值范圍內的溫度被采樣時，系統(tǒng)將關閉。當光源傳感器收集到的光源不再位于定義的范圍內時，如果光源小于“打開填充光源”的值，則將啟用“陽光”墻；如果光源大于定義的值，則將禁用“陽光”墻。系統(tǒng)將停止，直到光源位于指定范圍內。當濕度傳感器收集的濕度不再在指定范圍內時，濕度低于指定值時將啟用濕度，濕度高于指定值時將啟用循環(huán)風扇。系統(tǒng)關閉，直到濕度在指定范圍內。當 CO2傳感器收集的 CO2不再在規(guī)定范圍內時， CO2電磁閥在 CO2小于規(guī)定值時打開，循環(huán)風扇在 CO2大于規(guī)定值時打開。系統(tǒng)將停止運行，直到 CO2位于指定范圍內。4 結束語本文采用可編程控制器技術進行硬件設計，根據(jù)溫度環(huán)境特性控制室溫。探測和收集溫室中的溫度、濕度、二氧化碳濃度、照明和其他參數(shù)。當然，由于局勢的制約因素，仍然存在挑戰(zhàn)。因為時間和知識有限，硬件和軟件不適合復雜的環(huán)境，主要是溫度自動控制，其他可能影響溫度的環(huán)境因素不完善，系統(tǒng)檢測裝置必須成熟，傳感器系統(tǒng)的測量精度需要校準，我們建議進一步驅動可獲得性、準確性和可擴展性實時實現(xiàn)我國農業(yè)現(xiàn)代化。參考文獻1 文華 . 基于 PLC 的氣體分析儀的設計與實現(xiàn)J.天津大學計算機科學與技 術學院 ,2008.2劉迎春.傳感器原理設計與應用M.北京：國防科技大學出版社 ,2005:205-207.3 余成波 , 胡新宇 , 趙勇 . 傳感器與自動檢測技術M.北京：高等教育出版社,2006. 4向巍.基于PLC的茶苗苗圃微噴灌自動化控制系統(tǒng)J.中國西部科技 ,2010(28):24-26.5 邵文冕 . 基于 PLC 的溫濕度檢測儀的設計J. 煤礦機械 ,2012(08):181-182.作者簡介劉榮彪，男，河北省衡水市人。河北建筑工程學院風景園林專業(yè)本科在讀。主要研究方向為風景園林規(guī)劃與設計。作者單位河北建筑工程學院 河北省張家口市 075000