基于PLC的智能温室控制系统设计.pdf

我国是农业大国 农业现代化是我国现代化 建设的基础与支撑 通过在农业生产中融合运用 信息技术手段 能够提高农业生产效率 补齐农村 人力资源短板问题 实现我国农业生产由劳动密 集型产业向技术密集型产业转型发展 在农业产 业中 温室大棚技术广泛应用于蔬菜 水果生产 中 可在不适应植物生长的季节提供适宜植物生 长人造环境 实现农G80物G81季节生长G82产G83 农业 现G84化建设G85G86G87 温室G88G89G8A温G8BG8C G8DG8E温G8B G8C G8FG8C G90G91G92农业G93G94信息G95人G96G97G98G99 G9AG9BG9C不G9D提高 G9EG9F实现温室GA0GA1GA2GA3GA4动GA5GA6 GA7 GA0GA1 是实现农G80物GA8GA9 高GAA的GABG9BGACGAD GAE 基于 的智能温室控制系统设计 金龙国 GAFGB0GB1GB2业GB3术GB4GB5 GB6GB7GB0GB1 GB8 摘要 随着国民经济高速发展 人民生活水平不断提高 传统的农业生产模式难以适应人们对高质量生活的 追求 传统的温室大棚只能起到恒温作用 不能自动化监测和控制光照 温度 土壤湿度 浓度等温室环 境因素 智能温室大棚控制系统通过温室大棚与信息技术相结合 借助温室大棚的气候效应与隔离效果实 现智能G80自动化农业生产 以G81实现G82G83G84G85 G86G87隔G88 G89G8AG8BG8C控等作用 因G81 G8DG8E 技术的温室大 棚控制系统G8FG90G91G92的应用G93G94G95G96G97 G98G99G9A用 模G9B 结合土壤湿度传G9CG9D 温度传G9CG9D 光照 传G9CG9D 浓度传G9CG9DG9EG9FGA0GA1GA2 GA3实现温室环境GA4GA5自动化控制 实现温室大棚环境因素自动化GA6GA7 GA8GA6传统大棚环境因素监测和控制不GA9的GAAGABG97 关键词GAC GAD温室大棚GAD控制系统GAD系统GAEGAF 中图分类号 文献标志码 GAF GB8 GB9 GBA GBB GBC GBC 文章编号 年 第 卷 第 期 第 页 电气传动自动化 2022 2 年第 期电气传动自动化 文基于 组态和温湿度 光照 浓度传感器等组成智能温室控制系统 可实现温室环境自动化监测与控制 温室总体控制方案设计 由于农作物生长周期对环境的要求具有非线 性 时变性等特点 加之温室室内面积较大 环境 要素分布不均 农作物生长发育周期内对土壤中水 分 无机盐等物质需求不同 因此 温室环境控制 需要实现温室环境动态监测与控制 结合温室控制系统要求 本研究G80对G81G82农作 物生长的G83G84因G85G86G87监控G88控制 基于 G89G8AG8BG89G8CG8DG8E 温湿度G8F感器G8D G8E G8F感器 光照G8F感器G8DG8E G8F 感器 浓度G8F感器G8DG8E G8F感器 系统 监控G90面G8DG8E 组态系统 控制系统 G91G92G93G94G95G96 G97G98 G99G87机G9AG9BG9C机 G9CG9DG9E 控制对G9FG9BGA0GA1GA2 加GA3器 GA4GA5机G88水GA6等 G96 控制系统G91G92G93G94 GA7GA8系统G91G92GA9GAA GAB系统由GACGADGAE分组成 GAF温度控制 湿度控制 光照GB0度控制 控制系 统 GB1控制系统均GB2GB3GB4感器GB5动态GB6GB7温室环 境GB8GB9 可对GB8GB9G86G87实时监控 GBAGB8GB9GBBGBC控制 系统中GBDGA9GB8GB9时 系统自动GBE动温室内GBFG99G87机 G9A GB5此实现温室环境自动化控制 GC0GC1温室农作物 生GC2环境需求 实现温室环境控制智能化 自动化 系统硬件设计 系统硬件总体设计 温室大GC3控制系统GC4GC5GA9GAAGC6GC7GC8G9CGC9G88控 制G9CGC9GA9GAA GC8G9CGC9GC6GC7GCAGAD中GCBGCCG9C器 可实现 GCDGCEG9C机 GCFGD0GD1GCEG9C机 GA0GA1GA2G9C机 加湿水GA6 等GD2GD3 控制G9CGC9基于 G9CGC9G88 G9CGC9 G86G87GA9GAA GD4GD5GD6GD7GD5G87GD8GD9G83与GDAGDB GD4GDCGD6 GD7 中GCBGCCG9C器 可GDDGDE中GCBGCCG9C器GDF点实现 GC8G9CGC9GE0GE1GD7GE2器GA4GE3控制 主电路设计与 电路设计 G9BG89G8C 控制器GE4G92化可GE5GD8控制器 可GDD GDEGE5GD8器GE6G8EGE7GD8GE8GE9GD5GEAGEB器内 控 制器具有 GC9GB9GECG8BGD4GD5G88 GC9GB9GECG8BGD4GDC 可 GC0GC1温室控制系统自动化控制需求 由于GA4GA5GCEG9C 机 GA0GA1GA2G9C机 水GA6G9C机GEDGEEGEFGF0同GBF 均GB2有GF1 GF2GD9G83 需实现G9C机GF3GF4GF5G88GF6GF7GEE能 因GF8 GF9GFA 作G9CGC9GA9GAAGFBGFC 本系统中 G9BG91GD9G83 G99G87机G9A 的GFDGFE均由GF9实现G88控制 G9BG91分GE3器 G9B分GE3GC9器 G9BGA3GCCG9C器 可实现G9C 机GFF载保护GEE能 G9BGE0GE1GD7GDF器GC8GDF头 GC8要实现G99G87机G9A在GFDGF6G88G9C机GF3GF4GF5 GF6GF7GEE能 控制G9CGC9GA9GAA时 的 地址分GB2GA7 GA8实际需求制定 地址分GB2表 与G8F感 器GD7口G9CGC9G95G96 G97G98 G96 与G8F感器GD7口G9CGC9 GA7GA8系统GC8G9CGC9GA9GAA思GC9 G99G87机G9A可分G9BGF3 GF4GF5G9C机G88GD9G83控制GA9备 GF3GF4GF5G9C机G95GA0GA1GA2 水GA6等 GF8类G9C机需实现GF3GF4GF5G88GF6GF7GEE能 应GB2GB3 GF1GF2GD9G83 GD9G83控制GA9备GC6GC7冷GA5机 GA4GA5机等 GA0GA1GA2G9BGF3GF4GF5GA9备 GABGA9备GA9GAA时 G9B自 动 手动切换GD9G83 自动控制状态下 中GCBGD7GDF器 GA4G9C时GA0GA1GA2GD9GFD 中GCBGD7GDF器 GA4G9C 时GA0GA1GA2GFE合 在手动状态下 GDA下 GDAGDB GD7GDF 器 GA4G9C 指G98灯 亮起 常GD9GDF点GFE合 实现GA0GA1GA2自锁GEE能 G9C机GF3GF5GD0带动GA0GA1GA2打 GD9 GBAGA0GA1GA2GD9GFD至GF1GF2GF2GB3GD0 GDF发GF1GF2GD9G83 G99G87 机G9A 被控 对G9F G8F感器 上GF2机监控画面 年第 期 常闭触点断开 失电 遮阳帘电机停止转 动 按钮主要用于急停操作 当按下该按钮后 失电 如图 所示 图 遮阳帘控制电路 开关控制设备电路设计时 以通风机为例 为手动自动切换开关 在自动控制状态下 由 组控制器控制中间接触器 通电 常开触点闭 合后通风机运行 手动状态下 为启动按钮 为停止按钮 当手动按下 时 接触器 通电 指示灯 亮起 常开触点闭合后自 锁 通风机运行 当按下 时 线圈失电 通风机停止运行 如图 所示 图 通风机控制电路 传感器选型与控制 传感器选型 本系统中 传感器包括土壤湿度 光G80G81度 G82度G83 传感器G84 土壤湿度传感器选用 型土壤湿度传感器G85G86G87G88G89湿G8A电G8BG85 当土壤湿度G8CG8DG8EG8F时 在湿G8A电G8BG90G91G8CG8DG8E G8F 传感器G92G93G94传G95G96 由 控制G97G98G83G99 G97G9AG99G9B 土壤湿度传感器G9C作电G9D G9C 作电G9E 电G9DG9FGA0 光G80G81度传感器选用 GA1GA2 型传感器 G86G87G88G89光G8A电GA3作为传感器GA4GA5 当 传感器GA6GA7GA8光G80G81度G8EG8F时 光G8A电GA3GA9G8CG8D G8EG8F G86电G9DG9FGA0GAAGAB 当G82GACGADGAE光G80G81度GAFGB0 时G85自动开启GB1光灯G85当GADGAE光G80G81度GAFGB2时自动 关闭 光G80传感器G9C作电G9D为 G85G9C作电 G9E G85GB3GB4 G82度开关选用 GA1GA2型湿度传感器G85G86 G87G88G89以GB5GB6GB7GB8作为感G82GA4GA5GB9湿度开关 当 G82度GBAGBBGBC动作G82度GA9时 开关GA4GA5GBDGBEGBFG8D动 作G85GC0开GC1闭合触点G85以GC2GC3GC4电路通断G85起GA8GBE GC5GC6作用 当G82度GC7GBC设GC8湿度时自动闭合GC1断 开触点 G82度开关传感器G9C作电G9D为 G85 G9C作电G9E G85电G9DG9FGA0 GC9GCAG8FGCB传感器选用 传感器G85G86 G87G88G89GCC用GBBGCDG8A度在GCEGCFGD0GA7GD1GD2 通GD3GA6GA7G82 GAC GD4度GD5动GD6GCEGD7GD8GD9GDA GD4度 传感器G9C 作电G9D G9C作电G9E 电G9DG9FGA0 G82度传感器控制GDBGDC G82GACG82度控制时 GDD合G82GACGDEGDFGE0G8DGE1G82度控 制要GE2G85GE3G92G82GACG82度GD9GDAGE4为G82度GE5GE6 GBAG82G83GE7 GE8GE9GEAGEBGEC G82GACGEDGEEGEFGF0GE5G82GF1GBEGF2GF3GF4GF5GB9GE5 G82GF6GC1GE5G82GF7G85G82GACGDEGEEGCC用中GF8GF9GFAGFBGFCG85GC3GC4G82 GACGF9GFAG85GFDGFEG82度GAFGBBGFF自然通风GAAGF3有效GE7GE8时 借助遮阳帘G83G82GACGED墙循GADG97GE7GE8GFB法GC3GC4G82GACG82 度控制 当G82度GD9GDA控制模GFC为自动控制模GFC时 GA6 GA7GA8G82GACGDEG82度GBB于 时 通风机G83GE7风机开启 当G82度GB0于 时 通风机反转开启 GE7风机关闭 湿度GD9GDAGDBGDC G82GACGDE湿度控制包括土壤湿度G83空GCE湿度控制 两个GFB面 湿度控制主要GC3GC4增湿G83干燥两个GB3GF3 G86中 增湿主要通GD3G99G9BGFB法GD9GDA 除湿主要通GD3通 风除湿GFB法GD9GDA 当土壤湿度传感器GA6GA7GA8土壤干 燥系GA1GB2于 时 干燥开关闭合 在G99G97G9A开启 当土壤潮湿系GA1GB0于 时 G99G97泵停止G9C作 G82度与湿度耦合 由于G82度与湿度存在耦合关系 因GC2 G82度与 湿度控制时应根据GAAGABGEBGECGD9GDAG83控制 如冬GFE 寒GE7天GCEGEBGEC下 G82度控制优先级GBB于湿度 当GA0 GC4这GB0G82GBB湿GEBGEC时 系统应优先GC3GC4GBAG82 加速 手动 自动 手动 自动 金龙国 基于 的智能温室控制系统设计 年第 期电气传动自动化 空气中水分挥发 在夏季炎热情况下 湿度调节优 先级高于温度 光照调节与控制 光照强度调节与控制时 本系统采用补光灯 遮光板控制方法实现温室内光照强度调节 即通 过控制遮阳帘 补光灯启闭实现光照强度控制 当 系统切换至自动控制模式时 光照强度传感器检 测到光照强度低于 时 遮阳帘在反转不关闭 并联动启动补光灯 当光照强度超过 时 遮阳 帘正转开启 冷风机关闭 浓度调节与控制 由于温室冬季和春季均为G80闭G81G82 G83内 G84G85G86G87G88G89G8A 中G8B时 温室内G8CG8DG8EG8FG90G91机 G8EG92G93 G94G8CG8DG8EG95G96 浓度下G97 空气中 浓度不G98G99G9AG8CG8DG8E光G92G8D用G9BG9C 当传感器检测 到 浓度过低时 控制系统自动联动G9D气G9EG9FGA0 GA1温室内 浓度 当 浓度调节为自动控制模 式 浓度超过 时 G9D气G9EG9F开启 当 浓度低于 时 G9D气G9EG9F开启 G9EG9FGA2GA3 通信单元设计 本系统中 通GA4GA5GA6采用 通GA4 GA7GA8器 GA9GAA通GA4转换模GAB GACGAD GAEG93GAF系统 通GB0GB1GB2 GB3GB4实现GAFGB5温室控制系统自动GB6控制 通GB0GA5GA6采用 GB7GB8GB9GB9GBAGBBGB9 GBCGBD GBEG8A 通GA4GBFGC0为 GC1GC2过热GC3GC4GBCG98 系统调试 程序运行调试 本系统GC5G90调GC6时 采用 GC7GC8GC9GCAG8F G90控制GCBGCCGC7GC8与调GC6 GCDGC7GC8GC9GCAGCEGCFGD0用GD1 GD2GD3GB9GD4GD5 GD6时器 GD7GD8器GD9GD4GD5 GAC实现GDAGDB GC5GDCGD4GD5 GDDG89GD4GD5和GD0GDEGD1GD8GDFGC5GDCGD4GD5 并GC1 GC2GA4GE0GE1GE2开关和 GE1GE3GE4GE5GBCG98 当GE6GD7GE7 温室控制系统GC5G90GDAGDBGE8 检GE9 传感器GEAGEB GECGEDGE8 即GACGAD系统GCBGCCGEEGE2到GC9GCA中 GCBGCC调GC6 时 GEF开GC7GC8GC9GCAGF0GE2GCBGCC GF1GF2启动GF3GF4 GC7GC8 GC9GCAGC5G90灯GF5GF6 GF3G9BG9CGF7G8DGE1GE2GF1 GF8GF9GE1GE3GF1 GE1GE3情况 GF8GF9GE1GE3灯GFAGFBGF5GF6 本系统中 为GFC动自动切换GB9GFD 当 时 通GB9 启动灯GF5GF6 当 GFE 时 中GFF继GB9器 通GB9 系统GC5G90模式切换为GFC动 模式 如图 所GE5 图 控制系统GFC动控制模式GC7GC8调GC6 当系统GC5G90在GFC动模式时 GAC通过控制相应GD1 GFC动GF7G8DGF3GF4实现相应GE6GC2GC5G90控制 如遮阳帘 正转GF3GF4为 其限GD2开关为 当遮阳帘安 正转GF3GF4和限GD2开关均闭G92时 中GFF继GB9器 通GB9 遮阳帘正转 当GFC动GF3GF4 闭G92时 中GFF 继GB9器 通GB9 补光灯开启 如图 所GE5 图 控制系统自动控制GC7GC8调GC6 系统GC5G90在自动控制模式下时 当 GFE 中GFF继GB9器 通GB9 当温度超过 时 高温开关 闭G92 中GFF继GB9器 闭G92 通风 机正转 冷风机开启 系统实际运行测试 本系统投GE2GC5G90GE8 随机选取温室 温湿度 GD8据G8FG90分析 测GC6开始时 GF6始温度和湿度分别为 和 当温度和湿度工G8DGE6GD6G86GE6G9F为 和 时 采样GFF隔为 绘制系统控制曲GEB 根据温室温度 湿度变GB6情况GAC知 当系统启动GE8 左右即GAC达到GE6GD6G86 约 GE8达到预GD6 G86稳GD6G81G82 如图 所GE5 系统控制效果良GE7 年第 期 图 桥式起重机起升机构 图 系统运行中温湿度控制曲线 结论 本系统中 基于 系统 传感器 执行机构组 成温室控制系统 可实现温室温度 湿度 光照 浓度等环境数据的自动化采集 调节 通过采集温 室内环境数据并转换为电流信号后传至 控制 器 控制器根据运行逻辑将环境参数与设定值 进行对比 处理 输出执行机构开关量 可实现执 行机构运行逻辑 开关闭合的自动化控制 系统运 行情况表明 该系统能够实现温室内特定环境G80 G81数据的动G82采集G83G84G85控制 G86G87G88G89G8A温室 G8BG8CG8D对G8EG8F环境的G90G91 参考文献 G92 G93G94G95 基于 的G8BG96温室G97G98控制系统G99G9AG9BG9C与G9D G9EG92 G93 G9FGA0G8BG96GA1GA2 G92 G93GA3GA4 基于 的GA5能温室GA6GA7GA8控系统的GA9GAAG92 G93 GAB GACGA1GA2 G92 G93GADGAE 基于 的温室环境控制系统GA9GAA与开GAFG92 G93 GB0 GB1G8BGB2GB3GB4GA1GA2 G92 G93GB5GB6GB7 基于 的GB8GB9G8CG8DGA5能温室控制系统设G9CG92 G93 GBAGB1G8BG96GA1GA2 G92 G93GBBGBC 基于 G97G98控制的GBDGBEGBFGC0GC1GC2温室温度控制 G92 G93 GC3明理GC4GA1GA2 G92 G93GC5GC6 基于 的GA5能温室GA8控系统G92 G93 电GC7GB3GB4GA1 GA2 G92 G93GC8GC9GC9 温室 G97G98GCAGCBGCCGCD控制系统GA9GAAG92 G93 GC3 明理GC4GA1GA2 G92 G93GCEGA5GCF 基于 的温室G97G98GCAGCB控制系统GA9GAAG92 G93 GC3 明理GC4GA1GA2 作者简介 金龙国 男 朝鲜族 吉林和龙县人 硕士研究生 研 究方向 电气自动化技术 高职教 收稿日期 温度 湿度 温 度 湿 度 GD0GD1 机G9DG9E特GD2的基GD3GD4 GD5合GD6进的GD7闭环的GD8量 控制GB4GD9 GDA成G8A系统GD5构 电GDBGDC理图的设G9C 并GDD实GDEGDFGE0GD4进行G8AGE1GE2GE3 起升机构GDA GE4GE5GE6 GE7GE8G8AGDDGE9GEAGEBGECGE9GEA转GEDGEE的电GEFGF0电 流数据 GF1明G8A该控制系统能够G88G89起重机起GF2 机构的控制G90G91 实现G8AG9BG9C的GF3GF4GF5能 并成GF5 G9DG9EGDD GF6GE3起重机现GF7GF8G9EGC4G8C中 G88G89 G8A起重G9BGF9的GC4况G90G91GFA 参考文献 G92 G93GFBGFCGFD GF6GE3起重机GFEGFF控制系统G9BG9C与实现G92 G93 自动 化G9DG9E G92 G93李水水 范元勋 卜廷春 一GF4起重机新GBE起GF2机构介绍 G92 G93 机械G9BG9C与制造 G92 G93张宏 陶元芳 GA1吨位GF6GE3起重机起GF2机构的G9BG9C特GD2 G92 G93 机械GC4GA7与自动化 G92 G93GCE浩潇 韩雪岩 马鑫 宁杰 起重机GE2动装置冷却GD5构 G9BG9C及温GF2运行特性GE7GE8G92 G93 电机与控制G9DG9E G92 G93马鑫 韩雪岩 贾建国 宁杰 GF6GE3起重机G9E细G8FGBE外转 GC7永磁电机的GA9GAAG9BG9CG92 G93 电GC4GB4GD9GA2报 G92 G93吴硕 GAD继忠 基于GB0门GC7 G83变频器的GF6GE3起重机 控制系统G92 G93 自动化G9DG9E G92 G93GB2立 永磁GEA步电机GD8量控制变频调GED的GA9GAAG92 G93 电力 电GC7GB4GD9 作者简介 向斌 男 硕士 工程师 主要研究方向为永磁同步 驱动及控制技术 收稿日期 上接第 页 金龙国 基于 的智能温室控制系统设计