姜智昊　何習(xí)佳

基于PLC技術(shù)的農(nóng)業(yè)溫室控制系統(tǒng)探究

姜智昊何習(xí)佳

（荊楚理工學(xué)院湖北荊門448000）

溫室產(chǎn)業(yè)及相關(guān)技術(shù)就是當(dāng)前時(shí)代下的產(chǎn)物，這種技術(shù)不僅能夠滿足行業(yè)發(fā)展過程中的實(shí)際需求，同時(shí)也順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展潮流，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的研究工作很有必要。文章結(jié)合我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，基于PLC技術(shù)的農(nóng)業(yè)溫室控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和探究。

PLC技術(shù)；農(nóng)業(yè)溫室控制系統(tǒng)；探究

農(nóng)業(yè)溫室產(chǎn)業(yè)技術(shù)在國外的發(fā)展周期比較長，因此在發(fā)展的過程中積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，這些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)為行業(yè)的發(fā)展注入了持續(xù)的發(fā)展動(dòng)力，也為相關(guān)技術(shù)的完善和優(yōu)化創(chuàng)造了便利條件。溫室產(chǎn)業(yè)同傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)相比有很多優(yōu)越之處，不僅是在技術(shù)層面上，在管理層面上也是如此。作為一種新型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，加強(qiáng)溫室控制系統(tǒng)的研究工作很有必要，再加上我國的農(nóng)業(yè)溫室控制系統(tǒng)在運(yùn)用的過程中還存在很多不足之處，推進(jìn)相關(guān)分析工作尤為重要。

1 基于PLC溫室控制系統(tǒng)的概述

顧名思義，該種控制系統(tǒng)大部分都在封閉的空間條件下實(shí)現(xiàn)植物的栽培工作，相關(guān)控制系統(tǒng)能根據(jù)不同植物的生長需求，為其提供適宜的外在環(huán)境條件，具有很高的適應(yīng)性，防止因?yàn)榧竟?jié)的變化和較大的溫差影響農(nóng)作物的正常生長，不僅能在很大程度上提高農(nóng)作物的生長質(zhì)量，同時(shí)也能為我國農(nóng)業(yè)行業(yè)的發(fā)展注入源源不斷的動(dòng)力，除此之外，該種控制系統(tǒng)還能在很大程度上促進(jìn)行業(yè)的資源優(yōu)化配置。

溫室大棚是一個(gè)半封閉的空間，同時(shí)也是植物生長的空間，所以可以將其看作是一個(gè)相對封閉的空間，這就使得人為的改變工作成為了一種可能，通過相關(guān)控制系統(tǒng)，可以對環(huán)境中CO2的濃度、溫度和濕度等因素進(jìn)行合理控制，從而為植物的生長創(chuàng)造便利條件，即使是惡劣的天氣環(huán)境，也有利于植物的生長，能夠?qū)崿F(xiàn)高效高質(zhì)量地生產(chǎn)農(nóng)作物，相關(guān)智能控制系統(tǒng)能夠完成智能控制的工作，這也是農(nóng)作物高效生產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，伴隨相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與完善，溫室控制系統(tǒng)面臨很多全新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

2 溫室控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

PLC溫室大棚控制系統(tǒng)一般是由硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面組成，作為系統(tǒng)中的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，硬件的設(shè)計(jì)工作一直是系統(tǒng)構(gòu)建和發(fā)展過程中的重點(diǎn)，下面就針對系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì)工作展開研究。

2.1 傳感器的選擇

在溫室控制系統(tǒng)的工作過程中，首先就要進(jìn)行傳感器的選擇，在溫室大棚中主要有4 個(gè)環(huán)境變量需要進(jìn)行把握，也就是二氧化碳濃度、溫度、濕度和光照度。為了實(shí)現(xiàn)對這四個(gè)影響因素的有效把握，這里選擇4 種傳感器，對相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整合和處理，最終傳輸給PLC控制系統(tǒng)：首先就是二氧化碳傳感器，該類傳感器主要是為了保障綠色植物的光合作用量，對農(nóng)作物的二氧化碳濃度進(jìn)行測量；其次就是光照度傳感器，當(dāng)前溫室控制系統(tǒng)中采用的大量光照度傳感器都是硅藍(lán)光伏探測器，這種探測器的靈敏度比較高，同時(shí)測量范圍也比較寬，能夠滿足檢測工作的需要；第三就是溫度傳感器，熱電阻溫度變送器能夠滿足與其，是一種一體性比較強(qiáng)的溫度變送器，這種變送器的靈敏度比較高，同時(shí)體積也比較小，能夠滿足溫室檢測溫度的實(shí)際需要；最后就是土壤溫度傳感器，這種傳感器能夠滿足傳感和變送的需要，同時(shí)自身體積也比較小，可以滿足隨時(shí)移動(dòng)的需求，滿足了行業(yè)的實(shí)際發(fā)展需求。

2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇

電動(dòng)機(jī)的選擇也是溫室控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵影響因素，因?yàn)榇蟛糠种参锏纳L都有一個(gè)適宜的光照度，無論是光照度較高還是光照度較低都不利于植物的生長，這就就需要發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的作用，拉上遮陽簾，減弱光照度，這是電動(dòng)機(jī)的一大功能，除此之外，電動(dòng)機(jī)還有加熱空氣的功能，在酷寒情況下，利用電動(dòng)機(jī)能夠?qū)諝膺M(jìn)行加熱，將溫室的溫度控制在合理范圍內(nèi)，最后就是通風(fēng)功能，對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行合理利用，在溫室內(nèi)溫度較高時(shí)，可以通過電動(dòng)通風(fēng)機(jī)將熱量抽出，維持溫室內(nèi)的合理溫度。

2.3 PLC控制器的選擇

近年來隨著溫室控制系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類和型號(hào)愈發(fā)多樣，具體功能也越來越豐富，相關(guān)控制器的可拓展性比較強(qiáng)，同時(shí)操作也比較簡單，價(jià)格也比較低，啟動(dòng)手動(dòng)開關(guān)、停止開關(guān)和溫度傳感器在其中的應(yīng)用較為廣泛，值得的是，不同的開關(guān)需要不同的輸入接口，不同的傳感器也需要輸入接口。在進(jìn)行PLC控制器的選擇過程中，工作人員一定要充分發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性，綜合考慮多種影響因素，保證PLC控制器選擇的合理性。

3 溫室控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

除了最為基本的硬件設(shè)計(jì)工作之外，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也是管理工作中的關(guān)鍵，科學(xué)合理的軟件設(shè)計(jì)工作能為后期工作的推進(jìn)起到重要的導(dǎo)向作用，因此對系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行完善和優(yōu)化顯得很有必要，主要可以分為以下幾點(diǎn)。

3.1 溫室控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計(jì)

在完成基本的啟動(dòng)工作之后，PLC卡進(jìn)行掃描工作，溫度傳感器隨后將相關(guān)的溫度信號(hào)傳送至PLC中，PLC對信號(hào)值進(jìn)行處理和分析，并及時(shí)推進(jìn)相關(guān)的比較工作，最后對結(jié)果進(jìn)行輸出，如果結(jié)果較高，就打開通風(fēng)窗，如果結(jié)果等于理想值，就打開相應(yīng)的供熱設(shè)備。如果在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，相關(guān)技術(shù)設(shè)備出現(xiàn)了故障，就會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警?？諝鉂穸葌鞲衅鲗z測到的信號(hào)傳送至PLC中，如果空氣溫度過高，就打開設(shè)備進(jìn)行去濕，如果測量值等于設(shè)定值，就關(guān)閉窗子和風(fēng)機(jī)，如果測量值比較低，就推進(jìn)相關(guān)的噴霧工作。土壤濕度傳感器將測量傳送到PLC中，如果測量值較高，就關(guān)閉相關(guān)的電磁閥，如果出現(xiàn)了故障，就發(fā)出相關(guān)的聲光警報(bào)；最后就是光照傳感器，將測量值傳送到PLC中進(jìn)行比較，如果測量值過高，就拉上遮陽簾，如果測量值等于設(shè)定值，就關(guān)閉不光設(shè)備，如果測量值低于設(shè)定值，就打開補(bǔ)光設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)光。

3.2 溫度控制

在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，溫度傳感器將相關(guān)的測量參數(shù)傳輸給PLC，然后進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的對比，如果溫度較低就打開供熱系統(tǒng)，如果溫度較高就打開通風(fēng)簾。當(dāng)溫度控制達(dá)到合理值時(shí)進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的關(guān)閉或開啟，從而完成溫度控制工作，能為后期工作的推進(jìn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 濕度控制

在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，濕度傳感器會(huì)對周圍環(huán)境的濕度進(jìn)行檢測，隨后傳感器將相關(guān)的測量數(shù)據(jù)傳送到PLC中心，進(jìn)行相關(guān)的比較工作，如果測量值比較大或者等于設(shè)定值，就關(guān)閉噴灌電磁閥，如果小于設(shè)定值，就打開噴灌電磁閥，濕度控制工作作為整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的重點(diǎn)，需要引起行業(yè)工作人員的注意。

3.4 光照控制

在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，光照傳感器也會(huì)進(jìn)行相關(guān)的處理工作，將光照強(qiáng)度的測量值參數(shù)傳送給PLC，通過PLC將測量值和設(shè)定值進(jìn)行對比，如果等于原先的設(shè)定值，就保持室內(nèi)的光照強(qiáng)度；如果大于設(shè)定值，則關(guān)閉遮陽簾，如果小于原先的設(shè)定值，就及時(shí)打開相關(guān)的補(bǔ)光設(shè)備，最終將光照因素控制在合理范圍內(nèi)，為后期工作創(chuàng)造便利。

4 小結(jié)

從上述敘述中可以看出，PLC技術(shù)下的農(nóng)業(yè)溫室控制系統(tǒng)具有很大的發(fā)展?jié)摿?，對于我國的農(nóng)業(yè)行業(yè)來說任重而道遠(yuǎn)，為了保障農(nóng)業(yè)行業(yè)的長遠(yuǎn)健康發(fā)展，農(nóng)業(yè)行業(yè)的工作者一定要充分發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性，推動(dòng)技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)，從多個(gè)層面出發(fā)，為農(nóng)業(yè)行業(yè)的發(fā)展注入全新的發(fā)展活力。農(nóng)業(yè)行業(yè)的發(fā)展關(guān)乎廣大人民的生活水平，讓我們攜起手來一起努力。

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姜智昊（1996- ），男，漢族，內(nèi)蒙古通遼人，本科在讀，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化；何習(xí)佳（1968- ），女，陜西藍(lán)田人，副教授，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。

S625

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2095-1205(2019)09-62-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.09.34