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基于三菱PLC的温室大棚自动控制系统设计
孙荣庆;周鹏
【 要】在我国北方,智能化控制方案应用到温室大棚中,形成智能化的温室控制系
统已经成为需要.本温室大棚自动控制系统设计采用了三菱 FX3U 系列的 PLC,并搭
载了多种传感器(二氧化碳传感器、光照传感器、温度传感器和土壤湿度传感器)及
执行机构(散热风扇、卷帘遮阳补光装置、室内温度加热装置和土壤补水装置).通过
传感器系统对室内环境的实时检测,实现了对温室大棚内部各种环境参数的准确控
制与调节,有效的保证了农作物的健康、高效的生长.
【期刊名称】《辽宁高职学报》
【年(卷),期】2016(018)001
【总页数】4 页(P64-67)
【关键词】PLC;温室大棚;控制系统;传感器
【作者】孙荣庆;周鹏
【作者单位】抚顺职业技术学院,辽宁抚顺 113122;抚顺职业技术学院,辽宁抚顺
113122
【正文语种】中 文
【中图分类】TP273
随着社会和科技的不断发展与进步,人们对蔬菜水果等食物的品质的要求越来越高
[1 ]。在我国北方,冬季时间长,不利用农作物的生长,所以为了克服外界气候
和环境的影响,减少不利因素的存在,提高农作物质量和产量,必须采用农业温室
大棚来保证农作物的正常生长[2]。近年来,随着自动化技术和计算机技术的飞
速发展[3],将智能化控制方案应用到温室大棚中,形成智能化的温室控制系统
已经成为需要。
PLC(可编程控制器)作为一种先进的工业控制计算机其应用非常广泛,再结合温
度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、光照传感器及辅助的人机交互和通信技
术,就能够有效的控制农作物生长所需的主要环境条件,这样有助于温室种植的发
展,提高农业生产的经济效益[4 ]。本文设计了一种采用PLC进行温室大棚控制
的智能化自动控制系统。
本控制系统主要由触摸屏模块、PLC控制模块、传感器数据采集模块和执行控制
机构组成,可实现室内温室大棚农作物自动化生长控制。其整体结构简图如图1
所示。
触摸屏主要实现温室大棚控制系统的操作控制界面,以方便工作人员对农作物生长
参数的确定和室内各种物理量的显示与控制。三菱 PLC控制器主要实现系统总体
控制,其包括传感器数据信息采集、数据信息的处理、各种执行机构的运行等。传
感器数据采集部分主要实现将温室环境参量转变为4~20mA的电流信号进行输入,
整个系统的测量精度和控制精度都由此部分决定;执行机构主要包括散热风扇、卷
帘遮阳装置、室内温度加热装置和水泵土壤补水装置,用于实现对温室内环境参量
的调整,以便保证作物的良好生长。
本控制系统的硬件主要由电源模块、PLC控制模块、输出继电器模块、传感器数
据采集系统和执行机构组成。
1.电源模块
电源模块包括一个交流220V供电电电源和一个直流24V供电电源。交流电源被
分为三组,一组用于 PLC供电,另外一组用于执行机构供电,最后一组用于将
220V交流电转变为24直流电源。这里使用的是电源转换模块,输入是220V交
流电,输出是直流24V电压、4.5A的电流。24V直流电源也被分为三组,分别为
三菱触摸屏、各类传感器和直流输出继电器的24V线圈供电。
2.PLC控制模块
PLC控制模块主要采用三菱公司的 FX3U系列的PLC并配用FX3U-4AD系列的
A/D转换模块。三菱 FX3U系列的 PLC具有处理速度快,基本指令执行时间为
0.065us ,内存容量高达64KB ,功能指令丰富等优点[5]。这里选择FX3U-
32M的PLC机型进行设计。
FX3U-4AD是三菱公司的一款模拟特殊输入模块,它具有四个输入通道,输入通
道接收模拟信号并将其转换成数字量,以便 PLC进行处理,这称为A/D转换。
FX3U-4AD最大分辨率是12位,可选用的模拟值范围是-10V到10VDC(分辨
率5mV),电流为4~20mA ,-20到20mA (分辨率20uA)[6]。本设计选
用的FX3U-4AD其输入模拟量为4到20mA的电流值,由PLC的24V直流电压
输出进行供电,四个通道分别连接二氧化碳、光照、温度和土壤湿度传感器。
3.输出继电器模块
输出继电器主要连接 PLC的输出端口和执行机构,继电器线圈采用直流24V进行
供电,其常开触点与 PLC输出端和执行机构相连,用于执行机构的开关控制。
4.传感器数据采集系统
本系统主要使用二氧化碳、光照、温度和土壤湿度四种传感器来完成对温室大棚内
部环境量的数据采集工作。
二氧化碳传感器使用的是华控兴业的CO2传感器,它是一款传感、变送一体化的
传感器,适用于室内环境及农业大棚等
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