溫室PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘要】隨著人們生活水平提高，溫室的建設(shè)越來(lái)越多，PLC溫室控制系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，本文主要闡述S7-200 PLC溫室控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，希望能夠給從事PLC溫室系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和廣大PLC愛(ài)好者以借鑒。

【關(guān)鍵詞】控制系統(tǒng)；PLC；溫室

農(nóng)業(yè)從古至今一直是我國(guó)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，在國(guó)家發(fā)展中占有重要的地位。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)農(nóng)作物的生命期、品種都有了更高的要求，如四季能吃到綠色菜以及買到想要品種的鮮花。因此溫室現(xiàn)在越建越多，建溫室的重要保證參數(shù)就是植物的生長(zhǎng)要素，即光、溫度、濕度和CO2，本論文就是論述如何用PLC技術(shù)對(duì)溫室進(jìn)行控制。

一、確定控制系統(tǒng)方案

（一）控制對(duì)象

1.溫度

植物生長(zhǎng)的溫度是在一個(gè)范圍內(nèi)，雖然最適宜溫度植物長(zhǎng)得很快，但是往往因?yàn)橄挠袡C(jī)物太多，會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)現(xiàn)象?？刂葡到y(tǒng)的控制溫度范圍要略低于植物最適宜溫度。

2.濕度

空氣的濕度太大會(huì)造成之無(wú)病蟲(chóng)害，但是要保證空氣濕度低的同時(shí)要有充足的水分由土壤供給植物。

3.光照

植物生長(zhǎng)需要光照，這樣才能進(jìn)行光合作用，不同植物的光補(bǔ)償點(diǎn)不同，因此事宜溫度范圍也不同，同時(shí)人們可以控制光照時(shí)間和強(qiáng)度來(lái)控制植物的生長(zhǎng)速度。

4.CO2

植物生長(zhǎng)需要光合作用，光合作用需要的一個(gè)物質(zhì)是CO2，植物的光合作用隨著CO2的濃度增大而增強(qiáng)，但是濃度過(guò)高反而會(huì)抑制植物光合作用，因此二氧化碳濃度的控制范圍要與農(nóng)作物相適應(yīng)。

（二）PLC控制系統(tǒng)

PLC是可編程邏輯控制器，它可以通過(guò)編程方式完成傳統(tǒng)的繼電器-接觸器的邏輯控制，PLC的控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定，價(jià)格便宜，開(kāi)發(fā)容易，性價(jià)比高，缺點(diǎn)就是人機(jī)交流困難。

（三）控制系統(tǒng)的方案確定

本控制系統(tǒng)方案為各參數(shù)的自動(dòng)控制，當(dāng)傳感器檢測(cè)的溫濕度、光照以及CO2超過(guò)范圍時(shí)，PLC控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出指令，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)如天窗的電動(dòng)機(jī)等動(dòng)作，使溫室參數(shù)達(dá)到用戶要求。

二、控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

（一）控制要求

隨時(shí)檢測(cè)控制對(duì)象溫濕度、CO2濃度和光照參數(shù)，并保證參數(shù)在控制范圍內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

（二）硬件設(shè)計(jì)

1.根據(jù)控制系統(tǒng)輸入輸出的點(diǎn)數(shù)，對(duì)PLC型號(hào)進(jìn)行選擇

（1）PLC開(kāi)關(guān)量點(diǎn)數(shù)確定

（2）根據(jù)PLC開(kāi)關(guān)量點(diǎn)數(shù)確定PLC型號(hào)

由上表可得輸出點(diǎn)13個(gè)，輸入點(diǎn)14個(gè)，考慮到應(yīng)有輸入輸出端子的余量，選擇S7-200cpu226型，其有24/16個(gè)I/O口。

2.模擬量模塊的選型

對(duì)于溫濕度、CO2和光強(qiáng)傳感器都輸出模擬信號(hào)，需要PLC擴(kuò)展模擬量模塊。溫濕度傳感器分別要在溫室的上下南北四處檢測(cè)，因此輸入10路模擬量信號(hào)，因此選擇EM235模塊3個(gè)（此模塊4AI/1AO）。

3.溫濕度、光照以及CO2檢測(cè)元件選型

選擇HMD40溫度傳感器，Poi88-c光強(qiáng)傳感器，TGS4160型CO2傳感器以及A1203型濕度傳感器。

4.進(jìn)行電路設(shè)計(jì)

控制電路簡(jiǎn)圖如圖2所示，主電路同傳統(tǒng)繼電器-接觸器電路。

（三）軟件設(shè)計(jì)

以光照的控制為例，比較光照傳感器的值，如果超過(guò)上限，則打開(kāi)遮光簾，如果在范圍內(nèi)，則遮光裝備動(dòng)作不變，低于下限值收起遮光裝備并且打開(kāi)光照燈。

最后，要進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。調(diào)試時(shí)先啟動(dòng)控制電路，斷開(kāi)主電路，等確定程序和控制電路無(wú)誤后，在進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。

參考文獻(xiàn)

[1]何川.基于PLC的智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)[D].電子科技大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文，2013.

作者簡(jiǎn)介：焦戰(zhàn)，遼寧輕工職業(yè)學(xué)院講師，研究方向：低壓電器控制、Android編程。