基干云存储和PLC现代农业大棚自动控制设计.docVIP

基于云存储和PLC的现代农业大棚自动控制设计 　　摘要 此次设计是通过PLC通过温度、湿度、二氧化碳浓度传感器收集各类数据，利用PLC技术、组态技术以及无线通信技术，实现控制大棚卷帘、控制灌溉水泵、二氧化碳发生器的开启和停止，从而减轻农民负担，提高农作物生长的质量和产量 关键词 云存储；PLC；控制器；APP 中图分类号 TP273+.5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）14-0187-02 Design of Automatic Control System for Modern Agricultural Greenhouse Based on Cloud Storage and PLC ZHU-GE Lin-wei （Nari Technology Development Limited Company，Nanjing Jiangsu 211106） Abstract In order to raise farmers′ production efficiency and improve the quality and yield of the crop，we designed the system.By collecting the temperature，humidity，carbon dioxide with the sensors，the PLC system controlled the electrical equipment such as shutters，water pumps，carbon dioxide generators，besides，the farmers could also use the APP to control from anywhere under the cloud computing. Key words cloud computing；PLC；sensor；APP 传统农业大棚的温度、湿度、二氧化碳浓度是根据农民种植经验，以人工调节影响农作物生长的参数，存在反应时间慢、浪费资源和产量低下等缺点。本系统利用云存储、PLC技术、组态技术以及无线通信技术，实现PLC、简易控制开关和手机APP的通讯，实时显示当前参数，自动执行机构动作，远程发送故障报警信息[1-2]。系统应用于内蒙古地区，相比以往种植，不仅蔬菜口感有提高，其产量也提高30%，同时降低人工成本 1 系统控制的主要目标和任务 系统控制原理如图1所示，可以看出，该系统由市电供电设备、PLC控制器、温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、卷帘设备、鼓风机、水泵喷洒、二氧化碳发生器、通讯终端APP等设备组成，可以通过使用以下流程来模拟各种气候条件以观测农作物的生长情况：①采光流程。根据需要，定时开启卷帘。②温控流程。根据需要，利用通风换气降温，利用暖风机加温。③喷洒流程。根据需要，定时开启喷洒流程，增加大棚内湿度。④二氧化碳发生流程。根据需要，定时开启二氧化碳发生器，增加二氧化碳浓度。⑤报警流程。通过无线通信技术，发送实时数据至农民手机APP，方便农民了解大棚状态并采取措施 2 系统总体结构 2.1 硬件总体结构 如图2所示，该系统的硬件总体结构共由三部分组成：PLC自控系统、云平台通讯处理系统、可靠性控制电路系统。云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。该系统充分利用云计算的强大功能，实现大量农业数据的采集存储。GPRS模块选取巴彦淖尔瑞安网络公司生产的智能通讯管理设备，该设备能实时读取PLC数据，并通过存储等手段上送至云端服务器[3]。在手机安装瑞安网络APP，可直接与云端服务器通讯，这样就能实时反映大棚内的农作物状态，方便科研工作者和农民进行决策和调整。借助4G或者WIFI网络，农民打开手机APP软件，界面实时刷新大棚温度、湿度、二氧化碳浓度等数据，同时显示卷帘位置、电机状态，并可在屏幕上点击控制按钮 PLC选用德国西门子S7-200，配套模拟量采集模块EM235。PLC自控系统配套模拟量接入模块，负责收集农业大棚各个传感器数据。一方面，所有数据将通过配套GPRS模块实时传递至云端，方便用户通过手机通讯APP从云端下载，用户可按照数据内容分析并发出控制命令下发至PLC系统，PLC接受到命令后通过I/O模块驱动相应设备，达到调节的目的；另一方面，PLC自控系统本身可以写入各项指标的设定值，系统自行比对收集数据，经过逻辑运算后通过I/O模块驱动相应设备，达到调节的目的。但是，需要提出的是，通讯终端APP优先级为最高[4]