采用PLC实现温室变温控制的方法

本文介绍了采用PLC实现温室变温控制的方法，采用这种方法,PLC接口线路简单，外围元器件较少，整个系统运行可靠性高，保证了温室变温控制的质量。

1问题的提出

在农作物温室培养中，温度是一个重要的控制参数，农作物24小时各个时段对温度要求是不一样的，这是作物本身的生理节奏决定，也是作物专家长期实践得出的宝贵经验，例如：黄瓜、番茄、甜瓜在24小时各时段对温度的要求如表1 所示。

表1 几种作物变温管理表

温室变温控制就是实现表1所描述作物要求的生活环境，现以白刺黄瓜作物为例，介绍采用PLC为控制核心，设计温室变温控制系统的硬件电路、软件编程及注意事项。

2 温室变温控制系统的硬件电路

2.1白刺黄瓜作物变温要求的曲线

为以后分析方便,将表1描述白刺黄瓜变温要求,用图1曲线来表示。

图1 白刺黄瓜(晴天)生产24小时环境温度变化曲线

根据图1曲线分析,该曲线共有4个时段,4个温度希望值(给定值)，24小时后连续循环,其中在阴天状况下,还要求17---21点温度给定值为14℃(如虚线所示).整个电气系统硬件和软件的设计主要以图1为依据进行的。

2.2温室温度测量和A/D转换电路

图2 PLC接口、温度测量和A/D转换电路

2.3 PLC的选型及温度显示电路

PLC选用日本三菱FX2-32MT型，输入16点，输出16点，具有高速计数器功能，使用全部计数器频率总和低于20KHZ。（本例X0信号输入最高频率限为8KHZ，X1信号输入最高频率限为6KHZ）该PLC还配有指令丰富的组态软件，完全满足控制的要求。

PLC电源选用+24V而不采用～220V电源，主要是为克服市电断电，UPS内部切换瞬时失电会造成PLC计时电路混乱，采用+24V电源，在其两端并接大容量电容，可很好地避免这个问题。温度显示电路选用带有锁存的4位7段显示数码管，通过外部点切换可观察温室内温度和温室外温度。

2.4增温设备和降温措施

增温设备采用热风采暖，利用电热采暖器和通风循环来达到增温目的，若需增温时，设定的温度低于室外温度时，也可直接采用通风循环方式进行增温（此方式可降低能耗）。

降温采用两种措施①室外温度低于室内温度也低于整定温度时，可采用通风循环方式。②室外温度高于整定温度，小温室可采用空调，（大温室采用屋面流水降温法）增温和降温控制是PLC编程应该考虑的重要内容。

3 PLC控制程序

时钟形成，给定输入，各时段实测温度与给定量比较（其中若干选K参数的程序略）， 显示程序见图3。

图3 时钟、数据给定、比较及显示程序

各段内升温和降温控制程序见图4。

图4 增温、降温控制程序

4 温室变温控制系统的工作原理

见图2、图3、图4。在凌晨6点合上开关K，PLC通电工作。一方面，M8014（1分钟脉动）送入C0计数，当C0达360时，相当于6小时，在此时间段等同于6---12点，当C0动作后，M8014送入C1计数器计数，C1达300时，相当于5小时，在此时间段等同于12-17点，当C1动作后M8014送入C2脉冲计数，C2达240时相当于4小时，在此时间段等同于17-21点。

当C2动作后M8014送入C3计数，当C3达540时，相当于9小时，在此时间段等同于21----6点（第二天）。当C3动作后，发M1脉冲，对CO、C1、C2、C3全部清O，重新循环计数。完成采用PLC实现时钟程序的目的，采用UPS和电容C（在图2）主要保证市电断情况下仍能保证时钟的准确性。

另一方面，在各个时间段，进行给定值和温室内温度。给定值和温室外温度进行比较，根据比较结果，决定采用增温或降温措施。若条件符合，可直接采用抽、送风方案解决、增温或降温的问题。

在各个时段温度改变存在过渡过程，在稳温段也是存在增温（或降温）不断调节过程（见图1曲线的虚线部分），因此，KM1、KM2、KM3、KM4最好选用固态继电器。（无触点、无动作火花），增加元件和设备的工作可靠性。

5 结论

采用PLC可实现温室变温的控制，此设计是基于无人值班全自动运行变温控制系统，若要改变生产作物的品种，只需改变图3程序中的数据即可。其它硬件配置和图4程序基本不变，因此可方便用于温室变温控制，满足作物较佳生产的目的。