基于PLC的农业大棚温湿度自动控制系统设计文献综述

 2022-03-11 10:03

摘要:大棚温度环境系统是一个非线性,时变,滞后复杂的大系统,难以建立一个较为理想的数学模型,所以采用常规的方法难以获得满意的静,动态性能。本次设计控制系统硬件主要由PLC,PC,变频器和各类传感器构成,用来完成检测温室内部温度,湿度,二氧化碳浓度,光照等室内参数和温室内双向天窗,侧窗,湿帘窗角度开闭驱动,内外遮阳网驱动,湿帘水泵,环流风机,节能降温排湿风扇,二氧化碳补气阀,,补光灯等执行设备的控制。本系统操作简单,工作稳定可靠,实用性比较强,并有良好的组态监控界面,同时也能够远程控制,当然也能适应现代化农业的需要,适用范围广,其经济效益非常好。目前虽然有不少的单位或个人引进了一些国外的计算机智能控制系统,如温室控制系统,施肥灌溉控制系统,工厂育苗智能控制系统,这些系统真正实现了温室控制的智能化和现代化,但往往存在投资过大,系统维护不方便各种发展制约瓶颈,再者就是要求温室的管理操作人员本身具有较高的文化素质和较为丰富的技术经验,目前我国广大农民还不具备,这也限制了国外同类商品在国内的推广运用,开发低价位,实用型的农业计算机控制系统对于推进我国农业自动化,智能化具有重要的意义,同时也具有很大的市场潜力。

关键词:智能温室;可编程控制器;PID控制;变频技术;组态监控

引言

农业大棚控制技术目前大多采用计算机作为上位机和微控制器作为下位机相结合的方法。下位机将采集到的数据经过处理后通过数据线传送给上位机,由上位机实现对温湿度的控制,采用这种结构的系统可以采集多点数据,因此可以对较大范围内的作物环境进行温湿度的监测与控制。为了实现大棚数据的多点采集以及提高系统的可靠性,设计了一种基于PLC的大棚温湿度控制系统,该系统采用触摸屏作为系统的人机互换界面。

随着农业生产现代化的不断发展,农业生产中的计算机控制技术越来越受重视。在现代化农业生产中,以蔬菜大棚为代表的现代农业设施发挥着巨大的作用 。大棚内的温度、湿度等参数直接关系到蔬菜和水果的生长,温室环境与农作物的生长,发育,能量交换密切相关。因此,对大棚内环境温度、 湿度等参数进行检测和控制 ,是实现优质、高产、高效地进行作物栽培的重要保证.。目前我国大多数农业大棚对温度,湿度的检测与控制采用人工管理,控制精度低且不及时,容易造成农作物损失,而且工人劳动强度大 ,既增加了生

产成本,浪费了人力资源 ,又很难达到较好的控制效果。为了提高农业大棚的自动化程度和生产效率 ,科学合理地调节大棚内的温度、湿度 ,使大棚内形成有利于农作物生长的环境,必须大力发展农业大棚温湿度监控系统。因此研究基于PLC的农业大棚温湿度自动控制系统,实现农业大棚温湿度的自动控制有十分重要的意义。

2 研究现状

目前,虽然有不少单位或个人引进了一些国外的计算机智能控制系统,如温室环境控制系统,施肥灌溉控制系统,工厂化育苗智能控制系统等,这些系统真正实现了温室控制的智能化和自动化,但往往存在投资过大,系统维护不方便等各种发展制约瓶颈,再者是要求温室的管理操作人员本身有较高的文化素质和较丰富的工程技术经验,目前我国广大农民还不具备,这也限制了国外同类产品在国内的推广应用[1]。开发低价位、实用型的农业智能计算机控制系统对于推进我国农业自动化、智能化进程具有ㇺ要的意义,同时也具有很大的市场潜力。据调查,目前市场上迫切需要的是一种低成本、操作使用简便的实用温室控制系[2]。针对这一要求及我国日光温室量大、面广但档次较低的特点,研究一种既符合我国农业水平实际又适合农民经济承受能力、技术上不低于国外同类产品的日光温室智能集成控制系统是非常必要的[3]

目前设计的系统可以模拟基本的生态环境因子-温度、湿度、光照、空气成份等,以适应不同生物生长繁育的需要,它由相关的智能控制单元组成,按照事先设定的程序,精确测量温室的气候和土壤参数,并自动启动或关闭不同的电动外围设备(遮阳幕、加热器、湿帘水泵及风机、通风系统等),程序所需的数据通过传感器实时采集[4]。该系统的使用,可以为植物提供一个理想的生长环境,并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善温室气候、减少病虫害、增加作物产量等作用[5]

本控制系统具有的特点[6]:

(1)预测性通过对气候参数的分析,可以预测控制设备的运行情况,提高设备的利用率,降低能耗。

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