基于PLC的智能温室监控系统探究

摘 要 温室由于具有反季节种植的功能，因此在许多地区得到了十分广泛的应用。而随着温室种植应用的逐步推广，对智能温室监控系统的建设就变得尤为重要，是保证温室温度可控的基础。文章从PLC的角度，分析了在PLC的支持下智能温室监控系统的主要结构，并研究了系统的软件设计内容，为智能温室监控系统的高水平建设提供了必要的前提条件，为我国的温室种植发展起到了助推作用。

关键词 PLC；智能温室监控系统；温室种植

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0031-01

随着生态可持续发展的理念逐步推广以及人们对蔬菜水果等食物质量需求的逐渐提升，温室种植已经成为了当今农业发展过程中不可缺少的一部分。而要对温室内的温度、适度、空气含量、光照等环境因素进行有效的控制，以便于更好地帮助植物生长，就需要设计温室内的监控系统，从而实现快速、可靠的控制。特别是在当今PLC装置得到广泛应用以来，基于PLC的智能温室监控系统已经具有了较高的设计水平，其控制能力基本上可以满足对温室内各项环境因素的控制。

1 基于PLC的智能温室监控系统概况

温室的环境因素中包含了光、温、水、土、气等多项复杂内容，每一项因素均需要达到合适的指标，才能够满足相应植物的健康生长。因此，基于PLC的智能温室监控系统具有极为重要的作用，是实现对温室内多项环境因素准确控制的关键。而在实际的监控过程中，环境因素存在一个变化的区间，在该区间内植物可获得较为良好的生长空间。以温度的监控区间为例，智能温室内的温度监控可以建立在以下方程之上：

（1）

在公式（1）中，T代表智能温室时间常数，Tn代表智能温室室内温度，Tf代表内外干扰热量经换算之后的送风温度变量，K代表智能温室内的温度放大系数。通过该微分方程，可以将温室内的温度控制在一定范围内，植物能够在该温度范围下保持良好的生长状态，充分体现出温室控制的智能性。而在进行基于PLC的智能温室监控系统设计的时候，可以考虑到以下几方面的内容。

1）系统设计的目标。对于智能温室控制系统来说，最为核心的设计目标就是要实现对温室内各项环境因素的可靠控制。为了实现该目标，可以使用到针对于温度、湿度以及光照等环境因素的传感器，传感器是设计过程中不可缺少的一类装置，直接关系到控制能否顺利实现。传感器是对环境因素进行感应的装置，而要实现具体的控制措施，则主要通过保温被、通风窗、遮阳网以及滴管等装置来进行。而进行智能温室监控系统设计最终的目的则是需要让作物的生长更为良好，增加作物的产量。

2）系统控制的模式与方案。在智能温室的监控系统中，进行控制是以时间的变化为基准，进行相应的环境因素变化处理。以对温度的控制为例，可以将一天分成多个时段，在每一个时段温度的高低也有所不同，可以通过预先设定的方式，设置每一个时段的温度，让温度的高低更为贴合植物的生长。而从更大范围来说，可以按照季节的变化来设定温度的变化，从而让植物能够获得更加好的生长环境。而在设计控制方案的时候，可以分别设计自动与手动两种方案，自动控制作为主要的控制方案，而手动控制用于发生特殊情况后，自动控制不能正常使用时。在一般的情况下，使用自动控制可以最大程度地降低成本以及劳动力，让劳动强度得到大幅度控制。

3）系统的主要硬件结构。在一个完整的智能温室监控系统中，其硬件结构组成相对来说非常复杂，需要每一部分的硬件设施齐全，才能够充分发挥出系统的监控作用。最主要的硬件设施包括了计算机系统、窗户、风扇、湿帘、遮阳网以及传感器等等，分别发挥着不同的功能，对智能温室监控系统功能的实现起到良好的支撑作用。

2 基于PLC的智能温室监控系统软件设计内容

硬件结构对温室监控系统起到的是支撑作用，而真正发挥控制效果的，则是系统中的不同软件。需要有一个完善的软件系统，才能够将对温室的环境因素控制能力表现得更加完善，确保控制功能的完全体现。在实际的智能温室中，应用到的软件有以下几类。

1）PLC软件。PLC软件是智能温室中的核心控制软件，具有对温室内部的各项环境因素进行全面控制的能力。在进行PLC软件设计的时候需要注意多方面的问题。首先，要通过自锁电路来防止接点出现误动情况。其次，需要让软件系统具有自主诊断功能，对各项控制设施出现故障的时候，能够在第一时间做出准确的判断。最后，要注意对光照、温度、湿度等环境因素控制的准确性，虽然说在实际的控制过程中并不一定要温度精准到极致，但必须要保证控制措施的可靠性。

2）控制系统软件。通过PLC软件所的命令，会传达到不同的控制系统软件中，由控制系统软件采取相应的控制措施。控制系统软件的设计，主要是针对于温室当中的控制传动频率过快的情况，为了增加控制设施的使用寿命，就会通过控制软件上的可调延时模块来得到良好的调整，更有利于表现控制效果。

3）系统组态监控软件。系统组态监控软件，所实现的功能主要是进行数据的统计以及分析处理等等。首先，软件可以实现远程监控功能，对温室内的环境因素以及各类硬件设施的运行情况进行实时的监控。其次，软件具有数据的统计以及记录功能，可以将温室内的各项环境参数统计下来，并记录到软件系统中，以此来指导后续的环境因素控制。最后，软件具有远程控制功能，可以对一些自动化的参数进行远程控制，从而让控制过程更为快速简便。

3 结束语

综上所述，基于PIC的智能温室监控系统，可以让温室内的各项环境因素控制变得更加快捷方便，对温室内作物的生长具有很大的帮助，可以为温室作物的生长带来更加良好的条件。特别是随着当今智能化技术的逐步发展，对温室内的各项环境因素的监控水平将会达到更高的台阶。

参考文献

[1]张水保，徐守志，李丰杰，等.智能温室远程监控系统设计[J].三峡大学学报（自然科学版），2012，34（2）：76-79.

[2]焦广.基于嵌入式系统的智能温室在线实时监控系统的设计与实现[D].南开大学，2013.

[3]吴卫东.南方大棚蔬菜生产环境监控系统的设计开发与应用[J].中国蔬菜，2013（23）：41-42，43.

[4]宋永飞.基于PLC和组态思想的智能温室控制系统[J].工业控制计算机，2009，22（1）：7-9.

作者简介

崔鹤（1988-），女，黑龙江大庆人，本科，大庆油田有限责任公司第一采油厂仪表安装维修大队仪表维修工，研究方向：PLC应用。