基于PLC、變頻器和觸摸屏技術的溫室大棚控制系統設計

張娜

摘要：溫室大棚控制系統是城市系統的重要組成部分，它為城市生活提供了大量的蔬菜，現代化技術的發展為溫室大棚提供了更加有力的保障，可以保證溫室大棚的有效運轉，即利用PLC、變頻器及觸屏技術，可以實現對大棚整體空間內部的溫度、濕度等條件的有效調控，與此同時，設置相應的人機操作界面可以更加智能化的操控整個系統，提高工作效率。通過大量的實踐研究表明，該技術可以最大程度的實現對溫室大棚的科學控制。

關鍵詞：PLC；變頻器；觸摸屏技術；溫室大棚

前言：溫室大棚是人造自然環境，是在現有自然空間的基礎之上借助科學技術與人力規劃與構建的小型生態圈，通過借助技術手段與操作手段可以動態性的調節溫室內部的溫度、濕度等參數，從而保證蔬菜、水果等可以不受時空限制的成長，保證其優質生產的目的，以此提高人們的生活水準與國家經濟的發展。

一、硬件環境

該系統主要的采用PLC作為整個系統的下位控制機，并借助多種傳感器完成整個大棚的微數據采集，包括溫度傳感器、濕度傳感器等，通過參數調控設置節能型自動化降溫排濕風扇，并配置水泵等控制設備，構建整個系統智能化控制模式。上位機一般采用奔騰計算機，變頻器則一般選擇使用D-720型號，人機操作系統使用WinCC Flexible人機系統，該系統的特點是易操作，方便、直觀、高效，不需要操作者具備多高層次的文化結構，只需要操作者可以記住相應的按鈕作用，因此適合我國農民使用，此外，該系統還具備相應的智能化設備系統，可以自主設備大棚內部的溫度、濕度等參數值，如果相應的參數值沒有達到指標或超出指標，系統就會自動調節，因此其具有擴展性，同時，系統會定期自動檢修與維護，及時發現問題點[1]。

二、系統設計

1.PLC控制點分配

根據不同的大棚設計要求選用不同的PLC控制器，我國普遍大棚設計一般都采用FX2N-48MR控制器，它有24個輸入點與輸出點，系統通過通訊數據傳輸口與上位機直接連接在一起，通過上位機對控制器進行編程后可以直接運行，并且具有較強的擴展性，可以與其他功能配置器連接在一起。該系統通過采集大棚內的溫度、濕度等參數值識別大棚整體環境。傳感器采集的信號通過A/D轉換電路將抽象信號轉變為直觀的數字信號，反映在上位機中，上位機對數據進行運算與邏輯處理后根據對應的數據信息給與PLC相連接的輸出設備發出命令信號，如加熱器、控濕器及水泵等設備，且可以根據外界的環境的相關因素變化作出相對調整，以此來實現對系統外界的濕度與溫度的感應而適當調整內部參數值。如可以根據外部天氣自動調控內外遮陽網的收放，最大程度的提高勞動工作效率[2]。

2.主控電路板

3.溫控模版

三、軟件設計

系統的軟件設計包括結構圖形設計與觸摸屏設計模版，結構圖設計主要用于程序的運營與檢測，對獲得參數數據進行及時的處理，并針對特殊情況做出應對處理。觸摸屏程序是建立在結構設計圖的基礎之上開發出來的，通過命令傳輸完成系統的啟動與停止，以及設備的操控。設備重啟時應該首先進行初始化處理，初始化的開始應該首先對PLC軟件進行修復，如果發現信號進入就應該采取及時監測的方式，對設備動作進行判斷，找到數據傳輸點定位的數據點。

系統在運行過程中會出現各種異常信號，其直接反應了系統的運行狀況，針對不同的異常信號給出應急處理是該系統的必要工作，對異常信號進行分層處理，標記處異常信號的輕度，針對較強的信號做出及時處理，針對信號強度相對較弱的則進行標記，以待后續處理。系統初始化完成之后，系統正常運行的情況下對各個設備進行監測，然后對不同的設備功能進行的微調與測試，接著對不同種系統功能的發揮進行測試指標監測，對不同的監測數據結果上傳至上位機中，上位機對不同的數據處理結果進行編號傳輸到數據庫中，形成數據處理庫。溫室設計的軟件部分由上位機監控軟件和下位機用戶軟件組成[3]。人機界面的設計采用WinCC Flexible軟件實現，通過與PLC的通信，實現了遠距離溫室監控、溫室實時數據與數據的顯示，實時控制參數的在線修改，完成了溫室內的實時監控。

結論：綜上所述，大棚技術是現代人類生活對自然的改造與對自我生活模式創新的結果，大棚技術的發展預示著人類生活現代化的進步，運用PLC、變頻器和觸摸屏技術完善大棚系統設計是推動人類生活發展的必然選擇。

參考文獻：

[1]趙東波.基于PLC與觸摸屏的變頻恒壓供水控制系統設計[J].浙江水利水電學院學報，2015，01：72-77.

[2]楊軼霞.基于PLC和變頻器的中央空調節能控制系統設計[J].廊坊師范學院學報（自然科學版），2015，02：48-50.

[3]王占勇，劉振崗，王國軍，秦瑞祥.基于PLC控制的飛機燃油流阻試驗臺的設計[J].機械設計與制造，2009，03：125-127.