基于PLC、變頻器和觸摸屏技術(shù)的溫室大棚控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張娜

摘要：溫室大棚控制系統(tǒng)是城市系統(tǒng)的重要組成部分，它為城市生活提供了大量的蔬菜，現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)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(yùn)轉(zhuǎn)，即利用PLC、變頻器及觸屏技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚整體空間內(nèi)部的溫度、濕度等條件的有效調(diào)控，與此同時(shí)，設(shè)置相應(yīng)的人機(jī)操作界面可以更加智能化的操控整個(gè)系統(tǒng)，提高工作效率。通過大量的實(shí)踐研究表明，該技術(shù)可以最大程度的實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚的科學(xué)控制。

關(guān)鍵詞：PLC；變頻器；觸摸屏技術(shù)；溫室大棚

前言：溫室大棚是人造自然環(huán)境，是在現(xiàn)有自然空間的基礎(chǔ)之上借助科學(xué)技術(shù)與人力規(guī)劃與構(gòu)建的小型生態(tài)圈，通過借助技術(shù)手段與操作手段可以動(dòng)態(tài)性的調(diào)節(jié)溫室內(nèi)部的溫度、濕度等參數(shù)，從而保證蔬菜、水果等可以不受時(shí)空限制的成長(zhǎng)，保證其優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的目的，以此提高人們的生活水準(zhǔn)與國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

一、硬件環(huán)境

該系統(tǒng)主要的采用PLC作為整個(gè)系統(tǒng)的下位控制機(jī)，并借助多種傳感器完成整個(gè)大棚的微數(shù)據(jù)采集，包括溫度傳感器、濕度傳感器等，通過參數(shù)調(diào)控設(shè)置節(jié)能型自動(dòng)化降溫排濕風(fēng)扇，并配置水泵等控制設(shè)備，構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)智能化控制模式。上位機(jī)一般采用奔騰計(jì)算機(jī)，變頻器則一般選擇使用D-720型號(hào)，人機(jī)操作系統(tǒng)使用WinCC Flexible人機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)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(jié)構(gòu)，只需要操作者可以記住相應(yīng)的按鈕作用，因此適合我國(guó)農(nóng)民使用，此外，該系統(tǒng)還具備相應(yīng)的智能化設(shè)備系統(tǒng)，可以自主設(shè)備大棚內(nèi)部的溫度、濕度等參數(shù)值，如果相應(yīng)的參數(shù)值沒有達(dá)到指標(biāo)或超出指標(biāo)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，因此其具有擴(kuò)展性，同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)定期自動(dòng)檢修與維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題點(diǎn)[1]。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.PLC控制點(diǎn)分配

根據(jù)不同的大棚設(shè)計(jì)要求選用不同的PLC控制器，我國(guó)普遍大棚設(shè)計(jì)一般都采用FX2N-48MR控制器，它有24個(gè)輸入點(diǎn)與輸出點(diǎn)，系統(tǒng)通過通訊數(shù)據(jù)傳輸口與上位機(jī)直接連接在一起，通過上位機(jī)對(duì)控制器進(jìn)行編程后可以直接運(yùn)行，并且具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性，可以與其他功能配置器連接在一起。該系統(tǒng)通過采集大棚內(nèi)的溫度、濕度等參數(shù)值識(shí)別大棚整體環(huán)境。傳感器采集的信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換電路將抽象信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的數(shù)字信號(hào)，反映在上位機(jī)中，上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算與邏輯處理后根據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息給與PLC相連接的輸出設(shè)備發(fā)出命令信號(hào)，如加熱器、控濕器及水泵等設(shè)備，且可以根據(jù)外界的環(huán)境的相關(guān)因素變化作出相對(duì)調(diào)整，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)外界的濕度與溫度的感應(yīng)而適當(dāng)調(diào)整內(nèi)部參數(shù)值。如可以根據(jù)外部天氣自動(dòng)調(diào)控內(nèi)外遮陽(yáng)網(wǎng)的收放，最大程度的提高勞動(dòng)工作效率[2]。

2.主控電路板

3.溫控模版

三、軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)圖形設(shè)計(jì)與觸摸屏設(shè)計(jì)模版，結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)主要用于程序的運(yùn)營(yíng)與檢測(cè)，對(duì)獲得參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的處理，并針對(duì)特殊情況做出應(yīng)對(duì)處理。觸摸屏程序是建立在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖的基礎(chǔ)之上開發(fā)出來(lái)的，通過命令傳輸完成系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止，以及設(shè)備的操控。設(shè)備重啟時(shí)應(yīng)該首先進(jìn)行初始化處理，初始化的開始應(yīng)該首先對(duì)PLC軟件進(jìn)行修復(fù)，如果發(fā)現(xiàn)信號(hào)進(jìn)入就應(yīng)該采取及時(shí)監(jiān)測(cè)的方式，對(duì)設(shè)備動(dòng)作進(jìn)行判斷，找到數(shù)據(jù)傳輸點(diǎn)定位的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)各種異常信號(hào)，其直接反應(yīng)了系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，針對(duì)不同的異常信號(hào)給出應(yīng)急處理是該系統(tǒng)的必要工作，對(duì)異常信號(hào)進(jìn)行分層處理，標(biāo)記處異常信號(hào)的輕度，針對(duì)較強(qiáng)的信號(hào)做出及時(shí)處理，針對(duì)信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)較弱的則進(jìn)行標(biāo)記，以待后續(xù)處理。系統(tǒng)初始化完成之后，系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后對(duì)不同的設(shè)備功能進(jìn)行的微調(diào)與測(cè)試，接著對(duì)不同種系統(tǒng)功能的發(fā)揮進(jìn)行測(cè)試指標(biāo)監(jiān)測(cè)，對(duì)不同的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果上傳至上位機(jī)中，上位機(jī)對(duì)不同的數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行編號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)中，形成數(shù)據(jù)處理庫(kù)。溫室設(shè)計(jì)的軟件部分由上位機(jī)監(jiān)控軟件和下位機(jī)用戶軟件組成[3]。人機(jī)界面的設(shè)計(jì)采用WinCC Flexible軟件實(shí)現(xiàn)，通過與PLC的通信，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離溫室監(jiān)控、溫室實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的顯示，實(shí)時(shí)控制參數(shù)的在線修改，完成了溫室內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

結(jié)論：綜上所述，大棚技術(shù)是現(xiàn)代人類生活對(duì)自然的改造與對(duì)自我生活模式創(chuàng)新的結(jié)果，大棚技術(shù)的發(fā)展預(yù)示著人類生活現(xiàn)代化的進(jìn)步，運(yùn)用PLC、變頻器和觸摸屏技術(shù)完善大棚系統(tǒng)設(shè)計(jì)是推動(dòng)人類生活發(fā)展的必然選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙東波.基于PLC與觸摸屏的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，01：72-77.

[2]楊軼霞.基于PLC和變頻器的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].廊坊師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，02：48-50.

[3]王占勇，劉振崗，王國(guó)軍，秦瑞祥.基于PLC控制的飛機(jī)燃油流阻試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009，03：125-127.