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1、第27卷第4期苏州大学学报(工科版)Vol.27No.42007年8月JOURNALOFSUZHOUUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCEEDITION)Aug.2007文章编号:1673-047X(2007)04-0001-03X三菱PLC在温室控制系统中的应用黄颖,张茂青,王芳,徐广振(苏州大学机电工程学院,江苏苏州215021)摘要:介绍了在温室控制系统中引入三菱PLC构成分布式远程无线监控系统的方法,详细介绍了系统的特点、组成、软硬件设计、实时动态监控系统及通信问题。分布式的控制结构
2、,使各子系统相对独立,管理与控制功能分开,易于实现群控化管理,提高了系统的可靠性,且易于扩展。关键词:三菱PLC;分布式远程监控;群控管理中图分类号:TN912.3文献标识码:A0引言随着设施农业的快速发展,传统的自动化控制手段已不能满足农业现代化发展的需要,温室生产正朝着智能化控制的方向发展。一种能够根据温室环境条件和作物生长状况,推理决策出最适合作物生长的温室环境条件,是温室智能化生产的一个研究方向。由于可编程控制器具有性能可靠、使用灵活、功能性强等优点,结合目前国内对温室自动控制水平的要求以及自动控制系统
3、的需求情况,本研究提出利用可编程逻辑控制器(PLC)进行温室远程无线监控系统的设计。通过标准接口与无线数据通讯模块结合在一起,组成无线远程监控系统。该设计不拘泥于特定行业的具体要求,实现形式多样的I/O信号采集和设备的控制,实现远程诊断、测试、监管等功能,满足各控制中心与众多远方站之间的数据采集和控制。1系统组成温室自动控制系统结构包括温室通风系统,灌溉施肥系统,二氧化碳施肥系统,室内喷雾,屋顶喷淋和湿帘风机降温系统,遮阳保温系统,加热系统等。按照功能可以分为环境控制、温室灌溉、动态监控三大部分。其中环境控制系
4、统包括温度调节系统、通风调节系统、湿度调节系统、二氧化碳调节系统和光照系统等,主要实现对温度、湿度、二氧化碳度和光照的调节控制;灌溉系统实现定量定时灌溉,可以按照设定的肥料配比和EC、pH等目标值自动施肥;动态监控系统设计在总控室,通过通信网络接收各个子系统的信号,并可根据要求向各个子系统发送控制信号,实现信息的实时传送和实时参数、执行器模拟状态等的集中显示,以及数据归档、存储,打印报表等,对所有的信息实现统一管理。系统组成框图如图1所示。2系统设计211硬件设计由于日本三菱系列产品具有功能强大、可靠灵活等特点
5、,从系统设计的整体性、一致性出发,考虑到经济性、功能性等各方面的原因,我们选用三菱公司的产品,以最优的性能和价格比进行系统的配置。本系统X收稿日期:2007-01-02作者简介:黄颖(1982-),女,硕士研究生,主要研究方向为智能控制理论及应用。基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号60572076);江苏省高校自然科学基金资助项目(编号05KJB510113)。2苏州大学学报(工科版)第4期图1系统组成可以实现各个子系统的单独调控,通过通讯网络由总控室进行统一的管理,便于实现群控化控制,如图2所示。系统配
6、置上各个子系统选择了三菱系列的FX2NPLC。FX2N本机64个输入点和64个输出点,扩展模块可以实现3路模拟量输入的转换,可以根据需要方便地进行功能的扩展。内图2系统框架置800步RAM(可输入注释)可使用存储盒,最大可扩充至16K步。另外调整相应系统的硬件设备或者对应的用户子程序,可以方便地改变对参数的设置。系统通过开关量传感器、模拟量传感器对温室内的温度、湿度、光照等进行检测。通过D/A通道要实现对各种执行和调节机构的控制,以及各种环境设备的启停和电机等设备的保护。各子系统选用PLC的主机内部带有存储程序
7、的EEPROM,停电后程序不会丢失。212软件和动态监控系统设计软件部分主要完成对各个子系统的控制,可以根据参数设定值达到对环境参数的精确控制,能够实现数据采集、数据预处理、通讯和监控执行机构等功能。动态监控系统的设计采用工控组态软件MCGS,它是一种可视化的人机界面,可以很容易地结合标准和用户程序生成人机界面,准确地满足实际要求。动态监控系统可以实时检测温室内各种环境参数的瞬时值并动态显示它们的变化趋势,同时每隔一定时间间隔对采集值进行存储以提供数据报表,同时将其保留在历史数据库中供作物栽培者日后进行检查、检
8、验和加工分析之用,另外软件还有自动报警和防止非法操作功能,如图3所示。213数据采集及测量部分通过各种高性能传感器对外界气候环境进行测量及数据采集,对温棚内的温度、湿度、CO2含量、养分的pH值及EC值进行实时数据采集,并将测量结果通过接口送至PLC中,PLC根据控制要求对整个温棚进行综合控制。由于系统对室内外环境的采样值都是通过传感器输出模拟信号,而且传感器与PLC的距离也比较远,所
