PLC的智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)分析

孫李琳 吳 瓊

（河北機(jī)車技師學(xué)院 河北唐山 064009）

PLC的智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)分析

孫李琳 吳 瓊

（河北機(jī)車技師學(xué)院 河北唐山 064009）

隨著可編程控制器（PLC）深入到工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域，微機(jī)技術(shù)應(yīng)用到可編程控制器中，不但用邏輯編程取代了硬連線邏輯，還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送與處理以及對模擬量進(jìn)行控制等功能，使之真正成為一種電子計算機(jī)工業(yè)控制設(shè)備。而溫度控制器是重要的儀表控制組成單元，是對溫度進(jìn)行控制的電開關(guān)設(shè)備，在食品、化工、生物等領(lǐng)域要重要的現(xiàn)實意義。因此，如何精確的對溫度進(jìn)行控制，是儀表控制中一類重要的研究方向。

PLC 智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)

引言

在很多的工業(yè)和機(jī)械的技術(shù)中，都要用到溫度控制器，過去生產(chǎn)者們常常進(jìn)行人為的控制，這樣不僅僅是對于人力的浪費，也增加了溫度控制生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定性，基于此，本文對于PLC基礎(chǔ)上的溫度控制器的設(shè)計進(jìn)行了分析，PLC溫度控制由于具有很好的穩(wěn)定性，便于編制程序等優(yōu)點，應(yīng)用起來非常方便，使得PLC溫度控制系統(tǒng)在使用中具有了可行性。

一、基于PLC的智能溫室控制系統(tǒng)的基本理論

PLC是在繼電―接觸器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種計算機(jī)控制裝置，起控制功能主要注重的是開關(guān)量處理、邏輯運(yùn)算等。而以PLC為基礎(chǔ)形成的溫度控制系統(tǒng)是一種存儲程序的控制器，其主要特點是安裝和開發(fā)較為簡單，有很高的可靠性，且抗感染能力強(qiáng)、功能豐富，接口模塊豐富有很強(qiáng)的可擴(kuò)充性，成本低，性價比高。但是PLC也有缺點，如人機(jī)交互的能力不足，使用有一定復(fù)雜性。[1]

二、PLC的智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1．硬件設(shè)計

智能溫室控制系統(tǒng)是溫室自動控制的核心，主要構(gòu)成部分由傳感器、接口電路、檢測電路和現(xiàn)場控制等。其中傳感器是最為核心的組成，其主要任務(wù)就是要將和作物相關(guān)的現(xiàn)場環(huán)境因子轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后傳遞給PLC，如濕度、溫度、光照度等?？梢?，基于PLC形成的智能溫室控制硬件系統(tǒng)設(shè)計主要是通過PLC對環(huán)境因子數(shù)據(jù)分析后，按照預(yù)先設(shè)計好的閥值，病使用PID算法制定出一個智能決策，并將產(chǎn)生的控制信號很好的傳遞給繼電器，以實現(xiàn)對執(zhí)行器的驅(qū)動作用，如電磁閥、電機(jī)和補(bǔ)光燈等，最終自動控制智能溫室。

2．傳感器的設(shè)計

本文主要從溫濕度傳感器和光照傳感器兩種不同類型傳感器進(jìn)行探討。一方面，溫濕度傳感器的設(shè)計主要使用復(fù)合型設(shè)計法，濕敏元件采用反高分子薄膜濕敏電容，溫敏元件采用鉑電阻。整個傳感器的溫度測量范圍控制在-40-120攝氏度之間，濕度的測量范圍在百分之0-100Rb，優(yōu)點是高測量精度、量程范圍大、操作便捷、響應(yīng)時間短等。另一方便，光照傳感器的設(shè)計上，使用硅蘭光伏探測器當(dāng)做整個傳感器光照強(qiáng)度的測量元件，因其對弱光的敏感度較強(qiáng)。設(shè)計這樣的元件有很好的防水性，有線性度強(qiáng)、測量范圍廣、傳輸距離遠(yuǎn)和操作便捷等特點。[2]

3．軟件設(shè)計

（1）正確把控好設(shè)計原則

無規(guī)矩則不成方圓，在對溫控軟件系統(tǒng)的設(shè)計中，必須要遵循好設(shè)計原則，具體分為以下幾點：問題解決的方法是用自鎖電路，只要是為了防止設(shè)備產(chǎn)生誤動;系統(tǒng)有自診斷的功能，可以是用PLC自身功能來解決問題;如果溫度有快速升高的話，且達(dá)到一定的數(shù)值，就需要打開風(fēng)機(jī)，且一般溫室中會有兩組風(fēng)機(jī)，工作人員需要根據(jù)自身需要選擇風(fēng)機(jī)數(shù)量;一般而言，溫室有設(shè)置8個以上的天窗，且受電機(jī)控制，一旦室內(nèi)溫度高于設(shè)定值的話，PLC就會自動發(fā)出打開天窗的信號，接著繼電器來控制天窗電機(jī)打開天窗，病通過形成開關(guān)控制電機(jī)的啟動或停止;如果系統(tǒng)溫度再度升高的話就可以考慮打開濕簾水泵，以達(dá)到降溫的目的;系統(tǒng)是有手動和自動切換功能的，因此可以使用開關(guān)柜上的一個開關(guān)當(dāng)做PLC手動和自動控制的輸入信號，完成從自動控制程序轉(zhuǎn)換手動;當(dāng)濕度降到正常范圍值后，就需要打開濕簾水泵;陽光照度的檢測是通過光照傳感器實現(xiàn)的，如果光照度超過了限定值后，就需要打開遮陽網(wǎng)，以控制光照度。

（2）正確理解軟件控制算法

基于PLC的智能溫室控制系統(tǒng)必須要正確理解軟件控制算法，而溫控系統(tǒng)中對風(fēng)機(jī)、天窗、濕簾和遮陽簾等上的控制也是通過PLC實現(xiàn)的。原理是根據(jù)傳感器檢測到一定的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的算法后發(fā)出控制信號，然后通過控制繼電器的相應(yīng)設(shè)備和機(jī)構(gòu)進(jìn)行啟動和停止功能，溫度升高后的PLC控制算法程序具體如下：先對溫度、濕度和光照強(qiáng)度等傳感器進(jìn)行掃描，接著使用PID控制算法進(jìn)行計算，按照設(shè)定好的濕度、溫度和光照強(qiáng)度閥值;PLC最先判斷的是否溫室需要打開天窗，如果需要就會自動發(fā)出打開天窗的信號如果不需要就不會發(fā)出這個信號;PLC然后判斷是是否需要打開風(fēng)機(jī)，如果需要就會自動發(fā)出打開風(fēng)機(jī)的信號，如果不需要就不會發(fā)出這個信號;PLC繼續(xù)判斷的是是否需要發(fā)出打開濕簾的信號，這個信號的發(fā)出依據(jù)是濕度和溫度的設(shè)定值，如果需要就會自動發(fā)出打開濕簾的信號，如果不需要就不會發(fā)出這個信號;PLC最后判斷的是是否需要發(fā)出打開遮陽簾的信號，這個信號的發(fā)出依據(jù)是光照度和溫度，如果需要就會自動發(fā)出打開遮陽簾的信號，如果不需要就不會發(fā)出這個信號。

結(jié)語

伴隨著自動控制技術(shù)的快速發(fā)展，很多生產(chǎn)過程中溫度控制的自動化水平將有待提高，使系統(tǒng)外部結(jié)構(gòu)簡化，得到動態(tài)性能良好的、高的控制精度、穩(wěn)定的控制效果、穩(wěn)定可靠的工作系統(tǒng)等特點。嵌入式技術(shù)微電子的迅猛發(fā)展以及不斷完善現(xiàn)的代控制理論，性能高的嵌入式處理器進(jìn)行溫度的智能控制將進(jìn)入實際使用階段，同時能在嵌入式處理器中加入繁瑣的控制理論從而達(dá)到工業(yè)過程的精密控制。筆者認(rèn)為利用PLC控制器，發(fā)揮PLC的優(yōu)點，對工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)中的溫度控制進(jìn)行自動操作，可實現(xiàn)“一機(jī)多控”的效果，且具有很好的穩(wěn)定性，便于編制程序等優(yōu)點，應(yīng)用起來非常方便。

[1]孔曉鳴，許敬德，馬金平，等.基于PLC和觸摸屏的制冷空調(diào)產(chǎn)品檢測裝置控制系統(tǒng)[J].機(jī)械與電子，2009（1）.

[2]任俊杰，李永霞，李媛，等.基于PLC的閉環(huán)控制系統(tǒng)PID控制器的實現(xiàn)[J].制造業(yè)自動化，2009（4）.