基于PLC、變頻器和觸摸屏技術的溫室大棚控制系統(tǒng)設計

張娜

摘要：溫室大棚控制系統(tǒng)是城市系統(tǒng)的重要組成部分，它為城市生活提供了大量的蔬菜，現(xiàn)代化技術的發(fā)展為溫室大棚提供了更加有力的保障，可以保證溫室大棚的有效運轉，即利用PLC、變頻器及觸屏技術，可以實現(xiàn)對大棚整體空間內(nèi)部的溫度、濕度等條件的有效調(diào)控，與此同時，設置相應的人機操作界面可以更加智能化的操控整個系統(tǒng)，提高工作效率。通過大量的實踐研究表明，該技術可以最大程度的實現(xiàn)對溫室大棚的科學控制。

關鍵詞：PLC；變頻器；觸摸屏技術；溫室大棚

前言：溫室大棚是人造自然環(huán)境，是在現(xiàn)有自然空間的基礎之上借助科學技術與人力規(guī)劃與構建的小型生態(tài)圈，通過借助技術手段與操作手段可以動態(tài)性的調(diào)節(jié)溫室內(nèi)部的溫度、濕度等參數(shù)，從而保證蔬菜、水果等可以不受時空限制的成長，保證其優(yōu)質生產(chǎn)的目的，以此提高人們的生活水準與國家經(jīng)濟的發(fā)展。

一、硬件環(huán)境

該系統(tǒng)主要的采用PLC作為整個系統(tǒng)的下位控制機，并借助多種傳感器完成整個大棚的微數(shù)據(jù)采集，包括溫度傳感器、濕度傳感器等，通過參數(shù)調(diào)控設置節(jié)能型自動化降溫排濕風扇，并配置水泵等控制設備，構建整個系統(tǒng)智能化控制模式。上位機一般采用奔騰計算機，變頻器則一般選擇使用D-720型號，人機操作系統(tǒng)使用WinCC Flexible人機系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點是易操作，方便、直觀、高效，不需要操作者具備多高層次的文化結構，只需要操作者可以記住相應的按鈕作用，因此適合我國農(nóng)民使用，此外，該系統(tǒng)還具備相應的智能化設備系統(tǒng)，可以自主設備大棚內(nèi)部的溫度、濕度等參數(shù)值，如果相應的參數(shù)值沒有達到指標或超出指標，系統(tǒng)就會自動調(diào)節(jié)，因此其具有擴展性，同時，系統(tǒng)會定期自動檢修與維護，及時發(fā)現(xiàn)問題點[1]。

二、系統(tǒng)設計

1.PLC控制點分配

根據(jù)不同的大棚設計要求選用不同的PLC控制器，我國普遍大棚設計一般都采用FX2N-48MR控制器，它有24個輸入點與輸出點，系統(tǒng)通過通訊數(shù)據(jù)傳輸口與上位機直接連接在一起，通過上位機對控制器進行編程后可以直接運行，并且具有較強的擴展性，可以與其他功能配置器連接在一起。該系統(tǒng)通過采集大棚內(nèi)的溫度、濕度等參數(shù)值識別大棚整體環(huán)境。傳感器采集的信號通過A/D轉換電路將抽象信號轉變?yōu)橹庇^的數(shù)字信號，反映在上位機中，上位機對數(shù)據(jù)進行運算與邏輯處理后根據(jù)對應的數(shù)據(jù)信息給與PLC相連接的輸出設備發(fā)出命令信號，如加熱器、控濕器及水泵等設備，且可以根據(jù)外界的環(huán)境的相關因素變化作出相對調(diào)整，以此來實現(xiàn)對系統(tǒng)外界的濕度與溫度的感應而適當調(diào)整內(nèi)部參數(shù)值。如可以根據(jù)外部天氣自動調(diào)控內(nèi)外遮陽網(wǎng)的收放，最大程度的提高勞動工作效率[2]。

2.主控電路板

3.溫控模版

三、軟件設計

系統(tǒng)的軟件設計包括結構圖形設計與觸摸屏設計模版，結構圖設計主要用于程序的運營與檢測，對獲得參數(shù)數(shù)據(jù)進行及時的處理，并針對特殊情況做出應對處理。觸摸屏程序是建立在結構設計圖的基礎之上開發(fā)出來的，通過命令傳輸完成系統(tǒng)的啟動與停止，以及設備的操控。設備重啟時應該首先進行初始化處理，初始化的開始應該首先對PLC軟件進行修復，如果發(fā)現(xiàn)信號進入就應該采取及時監(jiān)測的方式，對設備動作進行判斷，找到數(shù)據(jù)傳輸點定位的數(shù)據(jù)點。

系統(tǒng)在運行過程中會出現(xiàn)各種異常信號，其直接反應了系統(tǒng)的運行狀況，針對不同的異常信號給出應急處理是該系統(tǒng)的必要工作，對異常信號進行分層處理，標記處異常信號的輕度，針對較強的信號做出及時處理，針對信號強度相對較弱的則進行標記，以待后續(xù)處理。系統(tǒng)初始化完成之后，系統(tǒng)正常運行的情況下對各個設備進行監(jiān)測，然后對不同的設備功能進行的微調(diào)與測試，接著對不同種系統(tǒng)功能的發(fā)揮進行測試指標監(jiān)測，對不同的監(jiān)測數(shù)據(jù)結果上傳至上位機中，上位機對不同的數(shù)據(jù)處理結果進行編號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中，形成數(shù)據(jù)處理庫。溫室設計的軟件部分由上位機監(jiān)控軟件和下位機用戶軟件組成[3]。人機界面的設計采用WinCC Flexible軟件實現(xiàn)，通過與PLC的通信，實現(xiàn)了遠距離溫室監(jiān)控、溫室實時數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的顯示，實時控制參數(shù)的在線修改，完成了溫室內(nèi)的實時監(jiān)控。

結論：綜上所述，大棚技術是現(xiàn)代人類生活對自然的改造與對自我生活模式創(chuàng)新的結果，大棚技術的發(fā)展預示著人類生活現(xiàn)代化的進步，運用PLC、變頻器和觸摸屏技術完善大棚系統(tǒng)設計是推動人類生活發(fā)展的必然選擇。

參考文獻：

[1]趙東波.基于PLC與觸摸屏的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設計[J].浙江水利水電學院學報，2015，01：72-77.

[2]楊軼霞.基于PLC和變頻器的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)設計[J].廊坊師范學院學報（自然科學版），2015，02：48-50.

[3]王占勇，劉振崗，王國軍，秦瑞祥.基于PLC控制的飛機燃油流阻試驗臺的設計[J].機械設計與制造，2009，03：125-127.