三菱PLC在溫室控制系統中的運用

王貴宇

摘 要：將以三菱PLC主控單位的監控系統應用于溫室環境控制領域中，能實現對數據信息的實時采集及對終端設備的智能化操控。文章首先淺談 PLC的概念，其次較為詳細的介紹了系統的特征、構成、軟硬件規劃、動態監控系統設計以及數據信息采集與測量等，最后對三菱PLC的發展前景做出合理展望。

關鍵詞：溫室控制；控制系統；三菱PLC；運用措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.147

最近幾年中，我國室溫設備設施應用類型與數目同步增加，室溫生產模式日趨完善化。在本位研究中，擬定采用PLC去實現對溫室遠程無線監控系統性能有效規劃，以組建無線遠程監控系統，該系統具備遠程診斷、測試、監管等功能，進而實現第室溫環境相關數據的采集與調控。

1 PLC

可編程控制器（PLC），為一類先進的工業控制計算機，在工業生產領域中有廣泛性應用，再聯合溫度傳感器、濕度傳感器、CO2傳感器、光照傳感器以及輔助的通信技術等，能實現對促進農作物有效生長所需環境條件的有效控制，其有利于溫室環境種植產業的持續發展進程，明顯提升農業生產的經濟效益。將三菱PLC設為底層控制器，能實現對室溫環境參數的監測與智能化控制[1]。

2 系統設計

溫室自動控制系統結構包括溫室通風、灌溉施肥、CO2施肥、遮陽保溫以及室內噴霧等對應的子系統。依照功能可將其細化為環境控制、室溫灌溉與實施監控三大部分，系統在通信網絡系統的支撐下能實現對各層面上信號的精確采集，并以農業現代化發展趨向為基點，有針對性的子系統內輸送控制信號，實現對所有信息進行統一管理。

2.1 硬件設計

因為三菱系列產品有功能強大、操作便捷及運行可靠等優勢，在對系統設計時綜合分析一致性、經濟性與功能性等因素，決定選購三菱公司的產品，該產品性能在配置系統方面的作用已經得到國內外相關領域的一致肯定。本系統能實現對各子系統的單獨調節、控制，總控室經由通訊網絡實現對各子系統數據的集群控化管理。該系統在設計期間，各個系統均應用了三菱系列的FX2N PLC。FX2N本機的輸入、輸出點均共計128個，拓展模塊參與3路模擬量輸入轉換過程，并發揮重要作用，用戶可結合現實生產需求快捷的拓展系統功能。該系統內置800步RAM（可輸入注釋）可應用存儲盒，拓展極限值為16K步。此外，應加強系統的硬件設備或相應用戶子程序的調控，以為參數調整環節創造便利條件。系統通過啟動、關閉量傳感器、模擬量傳感器等方式，實現對溫室環境中溫度、濕度、光照等參數的有效檢測。D/A通道為實現對系統各執行與調節機構的嚴格控制，并維護不同環境中設備啟運行過程的安全性。建議在配置各子系統期間應用PLC的主機內部攜有存儲程序的EEPROM，以防停電后出現程序遺失的問題。

2.2 設計軟件與動態監控系統

溫室自動控制系統中軟件部分的功能是實現對各子系統運行過程的控制，在軟件設計期間，可結合環境中作物有效生長相關參數去控制環境參數，采集、預處理、通訊與監管執行數據是系統軟件的基本功能。動態監控系統的設計采用工控組態軟件MCGS，它是一種可視化的人機界面，可以很容易地結合標準和用戶程序生構建機界面，更好的迎合現實生產需求。動態監控系統能動態檢測溫室環境中各種參數的瞬時值，同時呈現其變化趨勢，每隔一段時間后對目標參數對象進而存儲并提供數據報表，將其存儲在歷史數據庫中以供作物種植者后續檢查同時將其、檢驗與加工分析等工作提供指導。此外，該軟件還具備自動預警與預防違法操作等功能。

2.3 數據采集與測量部分

利用各種高性能傳感器測量外界氣候中主要環境參數，并對溫室中溫度、濕度、CO2含量、土壤中各種營養元素pH值及EC值技能型實時采集，并且在接口協助下，將以上獲得的監測結果乃入至PLC中，PLC會嚴格依照寧作物有效生長發育需求，實現對棚內穩定的整體性管理。

因為該系統對溫室環境中參數信息均是經由傳感器傳導模擬信號，且傳感器和PLC兩者存在一定距離，故此在現實設計中均應用了5～20mA電流輸出型，其目的是減少外界因素對信息傳輸效率產生的影響，并有益于維持采樣指標的相對精確性與可靠性。

2.4 網絡通訊系統設計

通訊系統是實現對溫室運行相關數據信息有效控制的重要舉措之一，該系統需RXD、TXD、GND信號線構成。加強對信號掃弦類型的科學選擇，是有效維持波特率穩定性的有效方法，當波特率穩定性大于9 500 bps時，通訊距離能高于1.0km。在對通訊系統設計過程中，采用主輔方式管理，在RS232/RS485通信接口轉換器的協助下，主機能完成不同信號之間的有效轉換。本次研究中所設計的PLC均是MISUBISHI的產品，自體攜帶接口，為現場總線網絡有效建設目標的實現創造了便利條件。系統在執行任務期間，主要是根據主站發送命令信號，有針對性的交換主、從站數據，從站上通行read，從主站獲取數據同時存儲在從站內，再經由write，數據將會被送入主站的輸入區段中。PLC與PC之間的傳輸過程示意圖見圖1[3]。

3 發展前景

計算機聯網能促使溫室自動控制系統將數據信息傳導至云端，在互聯網大數據平臺的協助下，實現對被采集數據的有效共享、轉換與整合，最后獲得最優良、最全面、最精確的數據信息，實現對溫室作物種植的決策管理工作的科學有效指導。利用云計算技術處理大數據，能實現對本溫室環境中溫度、濕度、CO2濃度等參數的精確化控制，并預測作物的生長預測與病蟲害治理情況。

4 結束語

溫室自動控制系統的建設及在溫室環境調控中的合理應用，有益于提升溫室的智能化控制與管理水平，促進溫室農業功能的有效發揮，實現對溫室生產作業中各參數的分散式及集中性管理。其系統性能穩定、產生的經濟效益明顯，具有良好的發展空間。

參考文獻：

[1]張浩，孫浩鳴，李赫等.三菱PLC在智能溫室系統中的應用[J].自動化博覽，2018，35（S1）：76-79.