基于PLC与WinCC组态软件的智能温室控制系统设计.pdf

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1、第10期总第２44期农业科技与装备Ｎｏ.10ＴｏｔａｌＮｏ．２44２０１4年10月ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔOct.２０１4基于PLC与WinCC组态软件的智能温室控制系统设计刘永华（江苏农林职业技术学院，江苏句容212400）摘要：对温室环境中温度、湿度、光照、CO2浓度等环境因子进行调控是实现设施作物生产高产、优质、高效的关键。以WinCC组态软件为上位机编程软件，以PLC为控制器，设计一种基于PLC的智能温室控制系统。该系统人机界面友好，性能

2、稳定可靠，性价比高，能很好地实现对智能温室环境因子的自动控制，满足温室作物生长环境控制要求。关键词：控制系统；PLC；WinCC组态；智能温室中图分类号：TP273文献标识码：Ａ文章编号：1674-1161（2014）10-0020-03温室综合利用新材料、自动控制、环境工程、生物水管道加热，夏季高温采用开天窗、开启帘幕系统、湿工程等相关技术，在局部环境调控温度、湿度、光照、帘—风机系统等来进行降温。湿度调控通过风机系统CO2浓度、营养液养分等环境因子，以创造作物生长和喷灌系统来实现。CO2浓度调控通过风

3、机系统及利最适宜的环境条件。温室栽培改变了传统农业生产模用电磁阀控制二氧化碳储液罐来实现。光照调控可利式，打破了植物生长的地域和时空界限，推动了农业用遮幕系统以及人工光源来进行控制。生产和社会文明的发展。现代温室越来越广泛地应用本研究设计的控制系统是由上位机和下位机组于设施农业生产中，温室生产成为现代农业的标志。成的智能温室控制系统。上位机为一台PC机，下位随着现代农业的发展，特别是随着农业人口向城市转机采用德国西门子PLC，CPU选用226。下位机的功移，对农业自动化的要求越来越高，温室技术也逐步能是实

4、现对各栋温室环境参数的检测与控制，通过温向智能化方向发展。本课题采用基于西门子公司S7-度、湿度、CO2浓度、光照强度等传感器将模拟量信号200系列的可编程控制器（PLC）和WinCC组态软件经EM231模块转换成数字信号，把这些数据暂时储的温室环境控制系统设计方案，利用传感器自动采集存起来并与相应的给定值进行比较，经过控制计算，温室环境参数，对温室环境实现智能化控制。通过采发出相应的控制信号来控制加热系统、通风系统、帘用组态软件完成控制系统的组态设计，实现了控制系幕系统、CO2施放装置、喷灌系统等执行机

5、构的动作，统操作的人性化和过程的可视化。实现对温室环境的调控，以满足温室内作物生长发育1温室环境控制要求及总体控制方案的需要。上位机通过串行通讯接口分别读取各个温室总体上来讲，温室环境中涉及很多环境因子，而的数据，并完成数据的统计分析、显示、编辑、存储以且这些环境因子之间是相互作用的，要更好地制定相及打印输出等操作。控制系统的原理如图1所示。应的调控策略，就必须了解温室内部各环境因子之间2硬件系统设计的关系。影响作物生长发育的环境因子主要有温度、2.1系统的主电路和控制电路湿度、光照强度和CO2浓度等，因

6、此温室控制主要针主电路主要是通过交流接触器、继电器来对风机对以上气候因子进行智能控制。温度调控主要是通过电机、湿帘潜水泵、遮幕电机、天窗电机等实现控制，加热系统与冷却系统来进行，冬天采用加热装置如热图2为部分主电路原理图。为提高系统的可靠性，采用手动和自动控制两种模式，供使用者自由切换控制收稿日期：2014-09-13电路。以内遮阴电机控制电路（如图3所示）为例，手基金项目：江苏省农业科技自主创新资金项目智能精量灌溉动控制模式由旋钮开关来手动控制遮幕机的张开或施肥机的研发（CX（12）3030）；江苏省农

7、机三新工程项目收缩；而采用PLC进行自动控制，可通过PLC程序控（NJ2013-18）；江苏省农业三新工程项目（SXGC[2012]382）制PLC输出点信号的通断来控制1KA1和1KA2，从作者简介：刘永华（1971—），男，博士，副教授，从事智能农业而自动控制遮幕机的张开或收缩。装备研究与开发工作。２０１4年第10期刘永华：基于PLC与WinCC组态软件的智能温室控制系统设计212.2PLC外部接线上位机
/WinCC/VinCC组态根据温室控制的功能要求，进行PLC的I/O地址分配，然后画出

8、CPU226的外部接线（如图4所示）。输入端将采集到外界的信号输送给PLC，通过PLC程序运行，输出端根据输出信号控制相应的接触器，-从而控制风机—湿帘系统、喷灌系统、补光系统、遮幕S7-226系统等执行机构。传感器采集的信号一般以模拟信号PLC 输出，要将这些模拟量进行采样并输入PLC，必须先对这些模拟量进行模/数（A/D）转换。EM231为模拟量CO2CO2输