基于HMI开发与智能农业大棚自动控制监控研究

姜 东,罗佳丽,王 滔,郑椒玲

（湖南信息学院,湖南长沙,410151）

基于HMI开发与智能农业大棚自动控制监控研究

姜 东,罗佳丽,王 滔,郑椒玲

（湖南信息学院,湖南长沙,410151）

智能大棚通过改变植物的生长环境，包括减少外界的恶劣气候对植物生长产生的影响等，提高单位面积作物产量。本文研究采用HMI与自动控制相结合在智能监控系统，监控系统通过对大棚内环境参数的实时采集和可靠性控制，实现对温室大棚在远程控制。系统调试与运行后，能到达预期在设计目标。

HMI自动控制智能大棚

0 引言

通过HML人机可视界面触摸屏，在触摸屏上用手指启动1号大棚风机，打开监视开关时”灯”为500MS交替闪烁，触摸屏上用手指启动2、3号大棚或其中一台风机,监视开关时”灯”为200MS交替闪烁，当三台风机都不启动时监视开关时”灯”为常亮。触摸主控屏如图2所示。

1 工作原理

（1)输出组成部分：Q0.1,Q0.2,Q0.3（线圈类），为大棚风机接通输出；Q0.0为指示灯输出。

（2)自锁部分：包括网络1（启动按钮M2.0,停止按钮M2.1,Q0.1常开类）网络2（启动按钮M2.2,停止按钮M2.3，Q0.2 常开类）网络3（启动按钮M2.4停止按钮M2.5，Q0.3常开类）网络9（动合触点T37，动断触点T38,辅助继电器M1.0，通电延时器T38,M1.0常开类）。

（3)定时部分：包括网络8（T37常闭，通电延时器T37,)网络9（T37常开，T38常闭，辅助继电器M1.0，M1.0常开（线圈类）,通电延时器T38)。

（4)信号灯部分：包括网络4（M0.2常开类，SM0.5时钟脉冲延时常开类，M2.6监控开关常开类，Q0.1指示灯输出，M0.1常开类，M1.0常开类，M0.0常开类。

（5)大棚风机功能部分：包括网络5（Q0.1常闭类，Q0.2常闭类,Q0.3常闭类,M0.0内部控制输出）网络6（Q0.1常开类,Q0.2常开类,Q0.3常开类，M0.1内部控制输出）网络7（M0.0常开类,M0.1常开类,M0.2内部控制输出）。

2 工作方式

1号大棚风机启动停止当按下启动M2.0启动按钮通过M2.1给QO.1接通。

2号大棚风机启动停止当按下启动M2.2启动按钮通过M2.3给QO.2接通。

3号大棚风机启动停止当按下启动M2.4启动按钮通过M2.5给QO.3 接通。

①大棚风机功能区：

网络5：（三台大棚风机都不转功能）在大棚风机启动部分中，Q0.1,0.2,Q0.3分别接通时,常闭类Q0.1,Q0.2,Q0.3会分别的断开；任意断开一个，M0.0都将断开。

网络6：（俩台大棚风机以上运转功能）在大棚风机启动部分中，Q0.1,0.2,Q0.3分别接通时,在这里分四种情况：

1)Q0.1，Q0.2常开类同时闭合，给M0.1接通。

2)Q0.1，Q0.3常开类同时闭合，给M0.1接通。

3)Q0.3，Q0.2常开类同时闭合，给M0.1接通。

4)Q0.1，Q0.2，Q0.3常开类同时闭合，给M0.1接通。

网络7：（一台大棚风机运转功能）当M0.0与M0.1都保持在常闭时，给M0.2接通。

②定时器延时部分：

网络8：通过T37常闭类给通电延时器T37接通，T37开始进行延时工作。

网络9：当网络8，T37接通时，T37常开变常闭类，通过T38给M1.0接通，通电延时器T38接通，开始进行延时工作。

③信号灯功能部分：

网络4：按下M2.6常开类变常闭后，当网络7进行工作时，M0.2常开类变成常闭类，SM0.5延时开关常开类变常闭类，通过I0.0给Q0.0接通，实现一台大棚风机运转指示灯每0.5秒闪烁功能。

按下M2.6常开类变常闭后，当网络6进行工作时，M0.1常开类变成常闭类，M1.0延时开关常开类变常闭类，通过M2.6给Q0.0接通，实现俩台大棚风机以上运转指示灯每0.4秒闪烁功能。按下I0.0常开类变常闭后，当网络5进行工作时，M0.0常开类变成常闭类，通过M2.6给Q0.0接通，实现无大棚风机运转指示灯常亮功能。

表1 地址分配表

④语句表

1号大棚风机启动停止 LD M2.0；O Q0.1；AN M2.1；= Q0.1。

2号大棚风机启动停止 LD M2.2；O Q0.2；AN M2.3；= Q0.2。

3号大棚风机启动停止 LD M2.4；O Q0.3；AN M2.5；= Q0.3。

信号灯 LD M0.2；A SM0.5；LD M0.1；A M1.0；O；LD O M0.0；A M2.6；= Q0.0。

3台大棚风机都不转 LDN Q0.1；AN Q0.2；AN Q0.3；= M0.0。

2台大棚风机 LD Q0.1；A Q0.2；LD Q0.1；A Q0.3；OLD；LD Q0.2；A Q0.3；OLD；= M0.1。

1台大棚风机 LDN M0.0；AN M0.1；= M0.2；

0.4 s脉冲发生器 LDN T37；TON T37, 4；

0.2 s脉冲发生器 LD T37；O M1.0；AN T38；= M1.0；TON T38, 1。

图1 电路结构图

图2 A11触摸主控屏图

3 实验结果

1：在触摸屏上，打开监视开关、1号、2号、3号大棚风机不启动是灯长亮。

2：在触摸屏上，打末监视开关、当3台大棚风机中有一台启动时，灯0、5秒闪烁。

3：在触摸屏上，打末监视开关、当3台大棚风机中有二台或二台以上启动时，灯0、2秒闪烁。

4 结论

通过可编程控制器和触摸屏有机联合，利用MODBUS的通信功能，它是替代传统控制按钮和指示灯的智能化操作显示终端。可以用来设置参数，显示数据，监控设备状态，以曲线/动画等形式描绘自动化控制过程。方便客户安装维护，节省安装空间，大大降低客户使用和维护成本。

[1] 基于ZigBee技术的无线温度传感器网络节点的设计[D]. 张晓娜.西安电子科技大学 2011.

[2] 基于单总线数字温度传感器DS18B20的测温系统设计[J].吕建波. 现代电子技术. 2012(19).

Based on the HMI development and intelligent agricultural greenhouse automatic control monitoring research

Jiang Dong,Luo Jiali,Wang Tao,Zheng Shuling
（The information institute changsha in hunan, Changsha Hunan, 410151）

intelligent greenhouses by changing the plant growth environment, including reducing the bad climate's influence on plant growth, increase crop yield per unit area. In this paper, we study the combination of HMI and automatic control in the intelligent monitoring system, monitoring system of greenhouse environmental parameters in real-time acquisition and reliability control, implementation of greenhouses in the remote control. After the system debugging and running, can reach the expected targets in the design.

HMI automatic control intelligent greenhouses

本文系2015年度湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目“基于PAC与Zigbee无线传感网络的温室大棚温湿度控制系统的设计与实现”研究成果。