基于国产PLC的光伏供电温室控制系统设计与实现-《江苏农业科学》(2017年15期).docx

龙源版权所有 基于国产PLC的光伏供电温室控制系统设计与实现作者：范哲超　陆明来源：《江苏农业科学》2017年第15期 摘要：采用国内主流可编程控制技术和太阳能光伏发电技术，结合传感器技术和自动检测技术，分析影响温室作物生长的因素，并进行优化调节控制，降低人力资源成本，实现专业化、精准化的农业生产管理。分析温室控制系统组成、硬件设计、实时监控和供电问题，设计温室环境控制柜、光伏供电柜和触摸屏用户界面，完全实现国有化设计和自主知识产权。经实地测试，数据采集精准，系统运行稳定，环境调节有效，可以满足现代化温室智能管理，在技术提升方面具备较强的可塑性，对北方地区环境具有广泛适应性。 关键词：温室；自动控制系统；PLC；光伏供电 中图分类号： TP273；S126文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2017）15-0223-05 隨着社会经济和科学技术协同发展，现代设施农业已经成为各地区重点发展的创收项目。根据内蒙古自治区“8337”发展思路，以“把该区建成绿色农畜产品生产加工输出基地”为重点，不断创新农业生产经营方式，大力支持建设现代农业生产日光温室项目[1]。然而目前在内蒙古自治区推广温室项目主要有如下制约因素：第一，该区地处北方，冬季温度大部分时间在0 ℃以下，自然环境对温室生产种植影响较大；第二，该区温室结构简单，绝大部分是塑料温室，以日光温室为主；第三，该区温室自动化水平低，环境调控水平落后，控制系统依赖国外设备或器件，操作困难，人机交互性差[2-3]。本研究设计基于国产PLC的光伏供电温室控制系统，旨在实现对温室多环境量的有效控制。 1系统组成[LL] 该系统使用温度传感器、湿度传感器、光照传感器、压力传感器采集或监测温室内的温度、湿度、光照度、滴灌压力等环境参数信息，采用国产可编程控制器，驱动控制变频器、通风扇、遮阳帘、交换风机、冷水泵、热水泵、灌喷水泵、补光灯等多种设备，有效调节温室气候，为作物生长发育提供最适宜的生态环境，大幅提高作物的产量和品质。开发独立光伏辅助供电系统将太阳能转换为电能，既绿色环保又节能减排。设计触摸屏监控程序，可实现控制系统操作人性化和过程可视化[4-5]。 考虑到温室实际生产的安全性与可靠性，设计手动和自动2种工作模式，自动工作模式是周期性的PLC控制模式；手动工作模式是在出现突发事件时，手动操作控制执行器件工作。温室控制系统组成如图1所示。 2硬件设计 温室控制系统硬件电路主要包括PLC输入和输出控制电路、环境量采集、转换电路、光伏供电电路。 PLC控制电路主要解决温室环境量调节控制、变频恒压灌溉、设备通讯等问题。PLC控制电路选用增强型国产化台达PLC DVP32ES2作为核心旗舰级，该PLC带有A/D和D/A转换单元，内建1组RS-232，2组RS-485通讯端口，提供32点I/O接口，其功能均满足系统设计要求。通过外接多种接触器和继电器，控制遮阳步进电机、通风风机、滴灌喷淋电磁阀、冷热水电磁阀、变频器、水泵等设备，实现相应操作功能。PLC控制电路接线图如图2所示[6]。 环境量采集及转换电路主要解决温室内温度、湿度、光照、压力等环境量的自动检测问题，选用台达高性能数模转换器DVP 06XA-E2，将4路传感器采集的4～20 mA电流模拟量转换为PLC能够处理的数字信号，环境量采集统一选用输入电压24 V，输出为4～20 mA电流信号的传感器和变送器。温室外温度采集选用台达温度控制器DTC1000，外接热电偶传感器Pt100，实现温室内外温度采集处理，量程-50～150 ℃，测量精度为±0.5 ℃。温室内温度、湿度采集选用温湿度变送器，温度量程-40～80 ℃，湿度量程0～100% RH（工作环境-40～80 ℃），湿度精度±3% RH（20%～95%RH，20 ℃）。光照度采集采用光照变送器65 535 LUX，测量范围0～65···试读结束