基于西门子PLC的智能温室控制系统设计

基于西门子PLC的智能温室控制系统设计

柯超艾廷杰

湖北理工学院湖北黄石

湖北理工学院校级科研项目(18xjz02Q)

摘要：智能温控系统通过PLC技术实现温度的智能管控，该系统已经受到了人们越来越多的重视。传统的温室控制技术的可靠性比较差，很难达到苛刻的控制效果，针对市场上温室温度控制产品的现状，本文提出了智能的温室控制理论，通过编程的温室控制器对温室进行控制，其中主要包含温度控制、遮光控制和通风控制等。温室控制系统特别添加了报警设备，以此实现温室的安全控制。利用对温室控制系统的控制和检测，实现远程的操作。本文着重介绍了温室控制系统的硬件组成和结构原理，对设备之间如何实现通讯畅通进行了研究。通过程序设计和系统功能的完善，PLC系统可以实现高效运行，并且操作简便利于维护。

关键字：智能温控；编程；控制器

一、引言

智能控制技术和温室控制技术对于农业的发展而言格外重要，从改革开放之后我国的农业技术获得飞速的发展，智能控制技术和温室技术也有了巨大突破，我国目前已经发展出了塑料大棚、日光温室等智能控制技术，但是在硬件设施方面还无法和国际进行接轨，在智能化技术领域，我们和发达国家之间的差距还比较大，根据我们国家目前的需求，我们设计出了PLC智能技术，实现了温室的智能控制。PLC技术可以实现温室的简单化控制，并且容易维护，可以适应温室的各种环境，和目前市场上比较流行的温室控制系统相比，该技术的扩展性特别优良，开发周期更短并且更加容易操控。

一、温室智能控制系统

温室智能控制系统是可以自动控制温室温度和调节温度变量的系统，可以实现湿度和温度的调节，更加有利于农作物的生长，可以提升产成品的品质，节省了大量的人力物力。

1.整体方案的设计

温室控制系统采用了可编程的PLC系统进行控制，系统中采用了组态软件进行数据的汇总，可以实现数据的有效分析和管理，实现数据的动态监控。智能控制系统当中装载有温度控制检测器，通过温度传感检测到温度差值，在存储和PLC模块当中实现温度的传感器模拟和光线补强，两个光照系统进行对比之后打开PLC开关，实现内外温度和光照强度的对比和调整。智能控制系统包含有四个部分，第一，电机，实现温控系统的打开和关闭；第二，风机，主要是对温室系统进行通风；第三，日光灯，在光照不足的情况下可以进行补光；第四，加热装置，可以在温室内温度过低的情况下对温室环境进行加热处理。系统中四个组成部分的控制受到两组变量的影响，在PLC模块当中对温度差量进行计算，输出控制信号控制加热器的电流，从而实现对温度实时操控的目的。另外一个变量是光信号的强度，系统对读取光信号的强度来控制光信号的开关，对温度的差异进行控制，从而根据差量控制电机的开关和风机的开关。同时在系统当中还有报警装置，如果温度过高高于正常值，则进行报警，防止温度高于正常值。

2.软件的设计方案

软件的设计选用个人计算机，个人计算机主要用于数据通信的记录和处理，对数据流进行分析，将温室系统产生的数据进行实时的控制和检测，同时可以通过软件操作界面，将实时的数据形成参数曲线和函数图像，便于系统的操作和控制，便于温室系统的分析和协调，达到系统总体运行稳健的效果。下位机一般会选用西门子系统的小型PLC，程序大小只有KB级别，用户数据也非常小，可以实现永久存储，并且多模块拓展应用。软件设计者还需要建立上位机和下位机之间的通路，通过不同的PC和PPI适配器建立起来不同的接口。

3.硬件的设计

温室控制系统中有温度检测装置，通过温度传感器传输出一个温度差值，将存储在PLC当中的模块中的信息传输给下一个装置，同时系统中的两个信号强度相关的传感器感受到外部的光强度和内部的光强度，将和光照强度相关的装置输送到PLC的开关控制系统当中，开关可以实现光照强度大小的调节。

二、系统的运行

组态软件采用组态控制技术实现控制。首先控制界面可以显示温室系统中的不同参数，例如温度和光照强度等，可以实现监控的实时进行，参数通过传感器的数据计算得出，通过不同的转换器传输到下位机中，从而便于被上位机选用。其次，上位机还具有转换的功能，操作人员可以强制控制参数，实现系统的实时监测，具有经验的农业专家还可以利用不同的季节数据等内容，根据气候的不同变化对系统的反应进行调整，以便创造出适合农作物生存的环境。最后，上位机具有存储数据和根据历史数据进行计算的功能，实现了数据的查询和计算之后，通过历史数据对分析系统的指标进行控制，总体结构的规律性比较强，从而便于提升系统的整体控制能力。系统控制界面之上有手动和自动的互相转换按钮，其可以实现手动和自动的切换，手动可以控制加热和通风等设备，在控制界面实现温度值的恒定设置。编写PLC控制系统和调温系统的时候，温度的趋势走向设置成固定的，如果温度达到了农作物生长所适宜的环境，则温度曲线走向恒定的变化。

三、结语

智能温控系统受到了人们越来越多的关注，很多农业领域的广泛应用已经开始，本文对PLC技术和组态技术进行了介绍，通过核心领域的温控系统设计，该系统可以正常的运转，通过PLC编程，可以实现温度的可控调节，实现系统的平稳运行，通过对组态进行研究，可以实现手动控制和自动控制的协调，达到两者共同运转的状态。通过农业知识和专业知识的组合，实现系统更加科学的组装，不仅节省了人工，还可以尽可能的减少损失。

参考文献

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[5]张海玮,武波,杨爽,骆敏,荆帅.智能温室大棚控制系统[J].自动化博览,2018,35(S1):26-28.

第一作者：柯超，男，助教，汉，湖北黄石，湖北理工学院，材料加工工程，机械制造，湖北理工学院机电工程学院k1教学楼，13177333627

第二作者：艾廷杰，湖北理工学院