基于歐姆龍PLC技術的溫室自動控制

張曉宇

摘 要： 隨著城市的發展，人們對跨季節的瓜果蔬菜和花卉需求日益增多。溫室能解決作物的跨季節生長問題，該技術越來越普及，并且已成為農民增收的主要手段。本文將探討采用歐姆龍PLC與傳感器結合進行溫室自動系統設計與應用，經仿真調試，該系統能及時在一定范圍實現溫室智能自動化和遠程監控，有一定的市場應用性。

關鍵詞：溫室技術 歐姆龍PLC 傳感器

中圖分類號：TP212 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）03-0003-01

溫室能客服環境對生物生長的限制，能使不同的作物在不適合生長的季節產出，使季節對作物的生長不再產生過度影響。由于溫室能帶來可觀的經濟效益，所以溫室技術越來越普及，并且已成為農民增收的主要手段。尤其在我國北方地區因為冬季時間長、天氣嚴寒，必須發展溫室來進行來進行反季節蔬菜生產，解決蔬菜周年生產、均衡上市的問題。原始的手工控制溫室設備不適應大范圍的溫室產業，溫室控制已進入了智能化、工廠化的新時代[1]。

PLC，也稱可編程序控制器，是專門為工業自動控制而設計的控制裝置。近年來發展迅速，在自動化領域應用廣泛，能控制各種類型的機械或生產過程，有穩定性可靠、抗干擾能力強、體積小，功能完善等優點[2]。本文將探討采用傳感器監測溫室的環境參數，PLC自動調節各個設備的工作狀態，擬實現全天候無監控下的溫室自動控制、智能運行。

一、溫室自動化控制系統的組成

溫室自動化控制系統主要有傳感監測模塊、PLC控制中心和執行控制模塊三部分[3]。

傳感監測模塊負責將與溫室內作物相關的環境參數，比如溫度、濕度、CO2濃度等，裝換為PLC可接受的數據或狀態。該模塊主要包括：空氣濕度傳感器、空氣溫度傳感器、土壤濕度傳感器、二氧化碳傳感器、卷簾限位傳感器等[3]。

PLC控制中心將傳感監測模塊傳送的數據輸入程序，對環境參數進行分析，并輸出控制信號驅動執行控制模塊。該PLC控制中心選用歐姆龍PLC的CP1系列，該系列PLC不僅結構靈活、傳輸質量高、速度快、帶寬穩定，適用面廣，而且通信功能豐富，可與軟件輕松在線連接，可在觸摸屏實現遠程監控和數據的設定與修改[4]。

執行控制模塊根據PLC控制中心輸出的指令執行動作，確保溫室內適合作物生長的環境。該模塊包括：噴霧裝置、加熱器、排風扇、滴灌裝置、遮光罩、二氧化碳發生器、卷簾上行接觸器和卷簾下行接觸器等。

二、溫室自動化控制過程

系統上電后，可通過手動開關來進行卷簾的鋪設與卷起。

1.溫度控制

當溫室內溫度大于設定的溫度值時，關閉遮陽罩，開啟排風扇。當溫度小于設定的溫度值時，開啟遮陽罩和加熱器。升溫或降溫狀態5分鐘后，重新檢測溫度，若溫度在設定值范圍內，升溫和降溫工作均停止，若溫度還未達到設定值，則繼續升溫或降溫。

2.空氣濕度控制

當室內濕度大于設定值時，開啟排風扇。當室內濕度小于設定值時，打開噴霧裝置。3分鐘后，重新檢測空氣濕度，若達標則停止工作，若未達標則繼續。

3.土壤濕度控制

當土壤濕度大于設定值時，開啟排風扇。當室內濕度小于設定值時，打開滴灌裝置。10分鐘后，重新檢測土壤濕度，若達標則停止工作，若未達標則繼續。

4.二氧化碳控制

當二氧化碳濃度大于設定值時，開啟排風扇。當二氧化碳濃度小于設定值時，打開二氧化碳發生器。7分鐘后，重新檢測二氧化碳濃度，若達標則停止工作，若未達標則繼續。

注：各種控制的監測定時時間可根據具體生長物習性和機器的功率來確定。

三、PLC的I/O地址分配

PLC對應的I/O分配見下表。

四、部分梯形圖

如圖所示，為溫室自動控制系統部分梯形圖（卷簾控制和溫度控制）。

五、結束語

經仿真調試，整個溫室自動控制系統運行良好，反應快速，能及時在一定范圍內實現溫室智能自動化，并可通過觸摸屏進行遠程監控。該系統不僅經濟實用、應用靈活可靠，可依據不同作物的習性修改溫度、濕度等參數的設定值，而且通過定時檢測數據來控制執行機構，避免了PID算法的繁瑣，編程簡單，有一定的市場應用性。

參考文獻

[1] 鐘鋼.《國內外溫室發展歷程、現狀及趨勢》[J].《農業科技與裝備》，2013（9）

[2] 伊連云.《PLC功能指令在農村溫室溫度控制系統中的應用技巧》[J].《農業裝備與車輛工程》，2007（12）

[3] 王志國，齊鐵，王偉，關闖.《基于PLC的智能溫室環境控制系統設計》[J]. 《哈爾濱師范大學自然科學學報》，2013（3）

[4]王啟洋.《PLC與變頻器控制項目實訓》[M].北京：高等教育出版社，2012

[5] 覃貴禮，潘澤鍇.《基于PLC技術的智能溫室控制系統研究與開發》[J]. 《河池學院學報》，2003（4）