基于PLC的模糊-PI空调室温控制研究

摘 要：随着人们生活水平的提高，在温室中生长的反季蔬菜成为人们日常生活中随处可见的食物，在温室大棚中，作物生长的环境可以改善，季节性的变化和恶劣的气候不会让他们的食用行发生改变，创造有利于种植作物的环境。作为高效农业的一个重要组成部分，温室是我们必须去研究的方向。

本文介绍了在PLC控制基础上的模糊-PI温室大棚的系统设计方案，以便在温室大棚中检测各种各样的指标，研究由温度传感器，二氧化碳的传感器集中器，光照传感器，在测量值送到PLC，在PLC中与控制点匹配，发送一个给定驱动的外围设备的驱动器，模糊控制将专家知识和经验运用语言变量表述，再利用模糊逻辑等理论形成规则，归纳成为控制算法，维数越高控制效果越好，调控大棚周围参数的温控器，达到大棚自动化，智能控制。该项目的优势是成本低、资源节约和利润最大化。

关键词：温室大棚；PLC；传感器；智能控制

一、系统总设计方案

（一）系统的设计任务。本文研究的是温室大棚基于PLC技术上的应用，从整体上对温室大棚控制系统的电路设计、硬件设计、软件设计等方面。本次的研究内容为温室大棚PLC控制系统，以可编程控制器PLC为核心，温室大棚中的温度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数可以通过温度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器来检测，温室大棚的通风扇、冷/热风机、遮阳帘、加热器、二氧化碳添加器等硬件设施通过PLC控制系统控制，对温室大棚中的环境因子进行调控，进而实现对温室大棚智能化控制。

（二）系统的控制方案。要完成上述任务，需要一个完整的温室控制系统。该控制系统将PLC作为控制核心使用，用传感器感知温室的各种环境因素，然后将测量结果传送到PLC，用PLC进行处理，然后向可控制温室的运行设备发布命令环境因素。

控制系统有两种模式，一是考虑到实际生产的稳定性和安全，即自动和被动。自动模式根据PLC的不同周期性地被控制，手动模式是为了在紧急情况下能够稳定地启动设备而使用手动操作。将传感器对相关数据和设置进行比较，然后通过软件程序执行相关命令。该系统设计的优点是低廉，资源节约和最大优点。

二、大棚温室系统硬件方案设计

PLC控制系统的设计可分为硬件设计和软件设计。本章介绍主机电路设计，大棚温室电器控制系统各部分控制电路设计，传感器选型，PLC选型与PLC外设在内的温室控制系统硬件设计计划。

大棚温室控制系统的主要电路显示在图1中。通风平底锅和凉棚的周转炉差不多。要完成工作，需要啟动、停止、前进和后进马达。不同的是，通风爱好者的马达和车棚。电力不一样，雪马达有开关，冷气/温风扇、暖气、光源及CO2发生器都是开关，工作原理几乎相同。

从图上可以看出，刀的开关是QK，而且可以控制整个电路的开始和停止。热传导是FR1-FR5，它可以起到保护超负荷的作用。保险丝是FU1-FU7，每季度提供一段及超负荷保护功能；接触器的主要接点是KM1-KM9，它可以实现马达的起始与停止，转正与反转弯及开关的起始与停止控制。

三、大棚温室控制系统软件方案设计

（一）STEP7-Micro/Win软件简介。STEP7-Micro/WIN32编程软件是Sie-mens为S7-200系列编程控制器而设计和开发的基于Windows基础的应用软件，强大而强大，可以用来开发用户程序，并实时监控用户程序的运行状态。STEP7-Micro/WIN的基本界面在图2中显示。

编程软件的具体功能如下：

1.可以用梯形图、语句表和功能块图编程。2.可以进行符号编程，通过符号表分配符号和绝对地址，即对编程元件定义符号名称，增加程序的可读性，并可打印输出。3.支持三角函数，开方，对数运算功能。4.具有易于使用的组态向导。5.可用于CPU硬件配置。6.可以将STEP7-Micro/WIN正在处理的程序与所连接的PLC中的程序进行比较。

（二）大棚温室控制系统程序设计思路

控制系统提供手动和自动两种工作模式，自动模式处于正常工作状态，手动模式用于处理意外情况。在自动启动模式下，PLC启动时用于检测温室温度、光亮、二氧化碳浓度和温室控制系统配置值等环境因素的传感器测量值较高，而传感器感知的温度比设定值要高，PLC就会发出控制冷却器开放及换气盘前方旋转（温室空气向外排放）的相应命令。测定的值如果低于设置值，就会打开暖气和热锅加热温室。（把空气引入温室）当温室里的光线低于设置值时，系统就会开着阴影并且亮着灯。当温室里的光线高于设置值时，系统将关闭阴影。如果温室的二氧化碳浓度低于设定值，系统就会打开二氧化碳调节阀门。如果您在温室测量的值与设置值相同，请关闭相关设备，并在温室中保持环境参数。

温室里的每一种作物对自然环境的要求都不一样，为了研究上的便利，该系统以范围内的价格为准。植物对大棚温室内的温度要求大多数在25-30℃，本系统取值28℃；光照强度单位为lx，本系统取光照强度为30000lx；夏季在阳光直接照射下，光照强度可达6万～10万lx，没有太阳的室外0.1万～1万lx，夏天明朗的室内100～550lx，夜间满月下为0.2lx。二氧化碳浓度单位为ppm，空气中含量为300-400ppm，而植物生长需求则为1000-1500ppm，因此本系统取二氧化碳浓度临界值为1000ppm。

参考文献：

[1]钟铃．PLC在昆明地区连栋玻璃温室温湿度控制中的应用研究[D]．昆明理工大学，2010

[2]范薇薇．基于无线传感器网络的温室控制系统研究[D]．沈阳工业大学，2010

[3]宋永飞．基于PLC和组态思想的智能温室控制系统[J]．工业控制计算机，2009（01）

作者简介：王志军（1980—），男，汉族，籍贯：锦州，学历：本科，职称或职务：助理工程师，研究方向：电气、机械、自动化控制。