基于PLC的智能温室控制系统的设计.doc

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1、基于PLC的智能温室控制系统的设计　　摘要：智能温室控制系统采用三菱FX2N-48MR型可编程序控制器（PLC）作为控制中心，其监控项目包括温度、空气湿度、CO2浓度、光照强度等。操作人员可以通过智能温室中对应的开关对温室内的各种环境因素进行手动控制，还可以由微型自动循迹小车（AGV）采集温室内的各种环境因素，将数据传输给主控PLC。PLC将各项数据分别求平均值后与设定范围做比较，自动做出相应判断，启停相应的环境调控设备，进行智能温室的自动控制。　　关键词：PLC智能温室控制系统　　中图分类号：TP27

2、3文献标识码：A文章编号：1672-3791（2018）02（a）-0032-02　　智能温室是一种现代化的生产技术，其综合了传感器技术、通信技术、控制技术等。在培育经济价值较高且栽培难度大的盆栽作物时，智能温室发挥着至关重要的作用。相比传统温室，智能温室不但能够实现对温度、湿度、CO2浓度等因素的监控，还能对数据进行记录、储存、分析，形成数据库，以便于工作人员改进种植技术[1-3]。　　1PLC的硬件设计　　1.1PLC的选型　　1.1.1PLC输入输出点数的估算　　PLC选型时要根据系统的设计要求，

3、统计输入/输出（I/O）点数，考虑网络功能和扩展功能。系统的I/O点数是根据所设计智能温室监控系统的输入开关点数和输出执行部件数的实际需要，再加上10%～15%的备用量来确定，方便突发情况或以后增加新功能新设备。系统监控的温室参数有温度、湿度、CO2浓度、光照强度和调控相应环境因素的执行设备。　　本系统的开关量输入输出点数统计如表1所示。　　1.1.2用户程序储存容量估算　　在PLC选型时，除了对I/O点数进行统计，还要对其程序储存容量进行计算。通常估算程序存储容量的基本公式为：存储容量（字节）=（开关

4、量I/O点数×10+模拟量I/O通道数×100）×130%。本系统同时采集温度、湿度、CO2浓度、光照强度4路模拟量和22个开关量输入点，15个继电器输出点，所以存储容量=1001B，再考虑备用量，初步估计需要1200B。　　通过上述计算，三菱FX1N-40MR可以满足I/O点数要求，但后期系统升级潜力低，且考虑到网络功能和编程指令的区别，功能更为强大的FX2N-48MR和FX1N-40MR价格上也相差不多。因此，本系统选用三菱FX2N-48MR型PLC，该PLC为交流电源直流输入型，24个输入点数，2

5、4个继电器输出点数，完全满足设计需求，不需要扩展单元[4]。　　1.2模拟量输入模块的选型　　对于温度、湿度、CO2浓度、光照强度这4种环境参数，需要模数转换功能模块来实现采集，系统最终选择了三菱FX2N-4AD模拟量输入功能模块。FX2N-4AD有CH1～CH44个通道，每个通道都可进行AD转换，分辨率为12位，采集信号为电压时为-10～+10V，分辨率为5mV。采集信号为电流时为4～20mA或-20～20mA，分辨率为20μA。FX2N-4AD内部有32个16位的缓冲寄存器（BFM），用于与主机交换

6、数据。通过扩展电缆连接到FX2N-48MR基本单元的0号位置，由PLC内部总线传输数据[1]。　　1.3PLC的硬件连接　　1.3.1PLC连接端　　FX2N-48MR采用直流24V电源供电，电源输入连接端位于PLC基本单元的左上方，COM口接地，开关量输入端位于PLC的上部，继电器输出位于PLC下部，输出公共连接端为“COM1”等，不同控制端的输出公共端应该相互独立。　　1.3.2基本单元与FX2N-4AD特殊模块的连接　　PLC基本单元的DC24V电源输出给FX2N-4AD扩展模块供电，即基本模块2

7、4+连接FX2N-4AD的24+，基本单元的COM连接FX2N-4AD的24-，由内置连接电缆传输信号。　　1.3.3FX2N-4AD与传感器的连接　　FX2N-4AD是FX系列PLC的模拟量输入特殊功能模块，其通过扩展电缆与PLC主机相连，4个通道的外部连接则根据外部输入电压或电流量的不同而不同。　　外部输入为?压量信号，则将信号的+、-极分别与模块V+和VI-相连；若外部输入为电流量信号，则需要把V+和I+相连；如有过多的干扰信号，应将系统机壳的FG端与FX2N-4AD的接地端相连。　　1.3.4P

8、LC基本单元与执行件的连接　　本系统的执行部件分为四大类：（1）控制直流减速电机：天窗、侧窗电机；（2）控制三相交流电机：通风风机；（3）控制AC220V交流电机：遮阳网电机、湿帘水泵；（4）控制电磁继电器：补光灯、CO2发生器、加湿器、加热器[2]。　　系统硬件接线图如图1所示。　　2PLC的软件设计　　2.1数据采集模块设计　　温室环境参数的采集是通过FX2N-4AD同时采集4路电压信号，其中CH1采集温度，CH2采集空气湿度，CH3采