本文介紹了采用PLC實(shí)現(xiàn)溫室變溫控制的方法，采用這種方法,PLC接口線(xiàn)路簡(jiǎn)單，外圍元器件較少，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高，保證了溫室變溫控制的質(zhì)量。

1問(wèn)題的提出

在農(nóng)作物溫室培養(yǎng)中，溫度是一個(gè)重要的控制參數(shù)，農(nóng)作物24小時(shí)各個(gè)時(shí)段對(duì)溫度要求是不一樣的，這是作物本身的生理節(jié)奏決定，也是作物專(zhuān)家長(zhǎng)期實(shí)踐得出的寶貴經(jīng)驗(yàn)，例如：黃瓜、番茄、甜瓜在24小時(shí)各時(shí)段對(duì)溫度的要求如表1 所示。

表1 幾種作物變溫管理表

溫室變溫控制就是實(shí)現(xiàn)表1所描述作物要求的生活環(huán)境，現(xiàn)以白刺黃瓜作物為例，介紹采用PLC為控制核心，設(shè)計(jì)溫室變溫控制系統(tǒng)的硬件電路、軟件編程及注意事項(xiàng)。

2 溫室變溫控制系統(tǒng)的硬件電路

2.1白刺黃瓜作物變溫要求的曲線(xiàn)

為以后分析方便,將表1描述白刺黃瓜變溫要求,用圖1曲線(xiàn)來(lái)表示。

圖1 白刺黃瓜(晴天)生產(chǎn)24小時(shí)環(huán)境溫度變化曲線(xiàn)

根據(jù)圖1曲線(xiàn)分析,該曲線(xiàn)共有4個(gè)時(shí)段,4個(gè)溫度希望值(給定值)，24小時(shí)后連續(xù)循環(huán),其中在陰天狀況下,還要求17---21點(diǎn)溫度給定值為14℃(如虛線(xiàn)所示).整個(gè)電氣系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)主要以圖1為依據(jù)進(jìn)行的。

2.2溫室溫度測(cè)量和A/D轉(zhuǎn)換電路

圖2 PLC接口、溫度測(cè)量和A/D轉(zhuǎn)換電路

2.3 PLC的選型及溫度顯示電路

PLC選用日本三菱FX2-32MT型，輸入16點(diǎn)，輸出16點(diǎn)，具有高速計(jì)數(shù)器功能，使用全部計(jì)數(shù)器頻率總和低于20KHZ。（本例X0信號(hào)輸入最高頻率限為8KHZ，X1信號(hào)輸入最高頻率限為6KHZ）該P(yáng)LC還配有指令豐富的組態(tài)軟件，完全滿(mǎn)足控制的要求。

PLC電源選用+24V而不采用～220V電源，主要是為克服市電斷電，UPS內(nèi)部切換瞬時(shí)失電會(huì)造成PLC計(jì)時(shí)電路混亂，采用+24V電源，在其兩端并接大容量電容，可很好地避免這個(gè)問(wèn)題。溫度顯示電路選用帶有鎖存的4位7段顯示數(shù)碼管，通過(guò)外部點(diǎn)切換可觀察溫室內(nèi)溫度和溫室外溫度。

2.4增溫設(shè)備和降溫措施

增溫設(shè)備采用熱風(fēng)采暖，利用電熱采暖器和通風(fēng)循環(huán)來(lái)達(dá)到增溫目的，若需增溫時(shí)，設(shè)定的溫度低于室外溫度時(shí)，也可直接采用通風(fēng)循環(huán)方式進(jìn)行增溫（此方式可降低能耗）。

降溫采用兩種措施①室外溫度低于室內(nèi)溫度也低于整定溫度時(shí)，可采用通風(fēng)循環(huán)方式。②室外溫度高于整定溫度，小溫室可采用空調(diào)，（大溫室采用屋面流水降溫法）增溫和降溫控制是PLC編程應(yīng)該考慮的重要內(nèi)容。

3 PLC控制程序

時(shí)鐘形成，給定輸入，各時(shí)段實(shí)測(cè)溫度與給定量比較（其中若干選K參數(shù)的程序略）， 顯示程序見(jiàn)圖3。

圖3 時(shí)鐘、數(shù)據(jù)給定、比較及顯示程序

各段內(nèi)升溫和降溫控制程序見(jiàn)圖4。

圖4 增溫、降溫控制程序

4 溫室變溫控制系統(tǒng)的工作原理

見(jiàn)圖2、圖3、圖4。在凌晨6點(diǎn)合上開(kāi)關(guān)K，PLC通電工作。一方面，M8014（1分鐘脈動(dòng)）送入C0計(jì)數(shù)，當(dāng)C0達(dá)360時(shí)，相當(dāng)于6小時(shí)，在此時(shí)間段等同于6---12點(diǎn)，當(dāng)C0動(dòng)作后，M8014送入C1計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，C1達(dá)300時(shí)，相當(dāng)于5小時(shí)，在此時(shí)間段等同于12-17點(diǎn)，當(dāng)C1動(dòng)作后M8014送入C2脈沖計(jì)數(shù)，C2達(dá)240時(shí)相當(dāng)于4小時(shí)，在此時(shí)間段等同于17-21點(diǎn)。

當(dāng)C2動(dòng)作后M8014送入C3計(jì)數(shù)，當(dāng)C3達(dá)540時(shí)，相當(dāng)于9小時(shí)，在此時(shí)間段等同于21----6點(diǎn)（第二天）。當(dāng)C3動(dòng)作后，發(fā)M1脈沖，對(duì)CO、C1、C2、C3全部清O，重新循環(huán)計(jì)數(shù)。完成采用PLC實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘程序的目的，采用UPS和電容C（在圖2）主要保證市電斷情況下仍能保證時(shí)鐘的準(zhǔn)確性。

另一方面，在各個(gè)時(shí)間段，進(jìn)行給定值和溫室內(nèi)溫度。給定值和溫室外溫度進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，決定采用增溫或降溫措施。若條件符合，可直接采用抽、送風(fēng)方案解決、增溫或降溫的問(wèn)題。

在各個(gè)時(shí)段溫度改變存在過(guò)渡過(guò)程，在穩(wěn)溫段也是存在增溫（或降溫）不斷調(diào)節(jié)過(guò)程（見(jiàn)圖1曲線(xiàn)的虛線(xiàn)部分），因此，KM1、KM2、KM3、KM4最好選用固態(tài)繼電器。（無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)動(dòng)作火花），增加元件和設(shè)備的工作可靠性。

5 結(jié)論

采用PLC可實(shí)現(xiàn)溫室變溫的控制，此設(shè)計(jì)是基于無(wú)人值班全自動(dòng)運(yùn)行變溫控制系統(tǒng)，若要改變生產(chǎn)作物的品種，只需改變圖3程序中的數(shù)據(jù)即可。其它硬件配置和圖4程序基本不變，因此可方便用于溫室變溫控制，滿(mǎn)足作物較佳生產(chǎn)的目的。