基于PLC与WinCC组态软件的智能温室控制系统设计

第１０期总第２４４期　农业科技与装备　ＮＯ．１０　Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．２４４　２０１４年１０月　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏ　ｏＣｔ．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、ＣＯ：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、　帘一风机系统等来进行降温。湿度调控通过风机系统　ＣＯ：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。ＣＯ：浓度调控通过风机系统及利　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、ＣＯ　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、ＣＯ　施放装置、喷灌系统等执行机构的动作，　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ｌ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ＣＯ：浓度等，因此温室控制主要针　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）；江苏省农机三新工程项目　（／，，ｒｊ２０１３—１８）；江苏省农业三新工程项目（ＳＸＧＣ［２０１２１３８２）　收缩；而采用ＰＬＣ进行自动控制，可通过ＰＬＣ程序控　作者简介：刘永华（１９７１一），男，博士，副教授，从事智能农业　制ＰＬＣ输出点信号的通断来控制１ＫＡ１和１ＫＡ２。从　装备研究与开发工作。　而自动控制遮幕机的张开或收缩。