CN106054987A - 温室自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温室自动控制系统，涉及温室监控领域。由PLC和控制面板构成控制模块，控制模块连接有用于设置参数和显示数据的显示模块，控制面板上设有报警系统，PLC的输入端与模拟量输入模块相连，模拟量输入模块分别连接有温湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳传感器；PLC的输出端分别连接有降温系统、加热系统、喷灌系统、遮阳系统、CO2补气系统、补光系统和报警系统。以PLC为核心来实现自动控制的智能温室大棚，以温度、湿度、光照度、CO2浓度传感器为主要外围元件对智能温室大棚进行监测，然后根据监测的数据对智能温室进行智能控制，具有布局合理、自动化程度高、控制精确和管理方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及温室监控领域，具体是一种温室自动控制系统。
背景技术
随着现在人们的生活水平越来越高，非季节性瓜果蔬菜也可以在市场上见到了，因为现在的很多蔬菜、水果、花卉、菌菇等都是在温室大棚中培育出来的。以前的温室大棚采用的是简单的日光温室，其中很大部分采用手动控制，生产水平不高，现代化管理水平低下。随着现代化农业的发展，温室作物变得越来越多样，对温室的控制提出了新的要求，手动控制精度低已经不能满足温室生产的需求，为了减少手动控制需要设计一套智能的自动系统来控制，并且在系统出现故障时应当能够及时进行手动控制应急。
温室自动控制系统主要是控制温室内环境的温度、湿度、光照、CO2浓度等因素，来制造出适合农作物生长的最佳环境。该设计以西门子S7-200系列可编程控制器为核心来实现自动控制的智能温室大棚，以温度、湿度、光照度、CO2浓度传感器为主要外围元件对智能温室大棚进行监测，然后根据监测的数据对智能温室进行监控。
发明内容
本发明提供一种温室自动控制系统，目的在于解决传统的手动控制精度低、不方便管理的问题，具有自动化程度高、控制精度高、管理方便、手动自动切换方便的优点。
本发明采取的技术方案是：由PLC和控制面板构成控制模块，控制模块连接有用于设置参数和显示数据的显示模块，控制面板上设有报警系统，PLC的输入端与模拟量输入模块相连，模拟量输入模块分别连接有温湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳传感器； PLC的输出端分别连接有降温系统、加热系统、喷灌系统、遮阳系统、CO2补气系统、补光系统和报警系统。
本发明的有益效果：以PLC为核心来实现自动控制的智能温室大棚，以温度、湿度、光照度、CO2浓度传感器为主要外围元件对智能温室大棚进行监测，然后根据监测的数据对智能温室进行智能控制，具有布局合理、自动化程度高、控制精确和管理方便的优点。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
具体实施方式
以下是本发明的一个具体实施例，现结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示一种温室自动控制系统，包括由PLC和控制面板构成的控制模块，控制模块连接有用于设置参数和显示数据的显示模块，控制面板上设有报警系统；所述的PLC的输入端与模拟量输入模块相连，模拟量输入模块分别连接有温湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳传感器；所述的PLC的输出端分别连接有降温系统、加热系统、喷灌系统、遮阳系统、CO2补气系统、补光系统和报警系统。PLC的输入、输出端口分配如表1所示：
表1 CPU226输入、输出端口分配表
其中，PLC采用的是西门子S7-200 CPU226，显示模块采用的是西门子TD400C文本显示器，用来实时显示各参数值。模拟量输入模块采用的是EM231模拟量输入模块，该模块将传感器采集到的模拟量信号传输给PLC进行数据处理。
温湿度传感器采用的是北京时域通科技有限公司生产的TDC220TH温湿度传感器，该传感器湿度误差为±2%，温度测量范围为-10℃ ～ 70℃，标准4-20mA信号输出，测量土壤体积含水量同时测量温度，工作电压: 12V/24VDC。
光照度传感器采用北京无线联科技有限公司生产的GZD系统光照度变送器，该变送器采用对弱光也有较高灵敏度的硅兰光伏探测器作为传感器，具有测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点，特别适用于农业大棚，标准4-20mA信号输出，工作电压: 12V/24VDC 。
二氧化碳传感器采用株洲市拓达电子有限公司生产的ESM-CO2农业型二氧化碳变送器，该二氧化碳传感器是在进口红外双光束二氧化碳传感器基础上设计的一款专门用于农业等多种高湿场合使用的产品。该产品采用多重防护，确保内部的传感器不受外界高湿等环境影响，确保传感器可靠稳定工作，测量精度：±3%，模拟信号输出:4～20mA 线，工作电压: 12V/24VDC 。
控制面板上设有手动控制、自动控制切换开关，如果开关打到自动上面，那么系统不受外界手动按钮的干扰，自动运行；如果开关打到手动操作上面，用户可以对风机、加热系统、遮阳网、天窗、喷灌、湿帘、补光和补二氧化碳进行手动操作。这种设计使用户可以在系统出现故障时进行手动控制应急，避免损失扩大。
降温系统包括设置在温室顶部的天窗、设置在温室两侧的两台风机和设置在温室侧壁上的湿帘，天窗采用滑动式设计，通过电动机和齿轮传动机构控制天窗打开/关闭，结构简单使用方便；两台风机分别设置在温室的两侧形成对流，明显地提高了降温效果，一定时间内温度不能降到设定值范围内时启动湿帘，配合天窗和风机通过水蒸发降温。
遮阳系统包括安装在温室外部的遮阳网，用于控制打开/关闭遮阳网的电动机，用于固定遮阳网的横杆，横杆两端装有转向轮，电动机和转向轮通过齿轮传动机构连接。
加热系统采用扬子设备制造有限公司生产的NTZ-20型暖风机；喷灌系统为喷灌水泵；CO2补气系统采用泰安泽丰工贸有限公司生产的温室专用ZFC-05或ZFC-12型CO2发生器；补光系统为补光灯；报警系统为LED报警灯和蜂鸣器；天窗和遮阳网上设有限位开关，用来反馈天窗和遮阳网位置信息。
主电路设计喷灌系统水泵M1和湿帘水泵M2采用三相交流异步电动机水泵，分别由FU1、FU2进行的过流保护，KH1、KH2进行短路保护、过流保护、过载保护。
1号风机和2号风机分别通过三相交流异步电动机M3，M4控制，由FU3、FU4进行的过流保护，KH3、KH4进行短路保护、过流保护、过载保护，通过电机的通断来实现风机的启停。
遮阳网由三相交流异步电动机M5控制，通过控制电动机正反转实现遮阳网的开与关功能，在电路中加入热继电器KH5进行短路保护、过流保护、过载保护，熔断器FU5来实现电动机过载保护。
天窗通过三相交流异步电动机M6控制，由FU6进行的过流保护， KH6进行短路保护、过流保护、过载保护，通过电动机的通断来实现天窗的启停。
除此之外，温室补光系统采用专门温室补光灯来进行补光，其通断靠接触器KM9控制。温室加热系统采用扬子设备制造有限公司生产的NTZ-20型暖风机，暖风机由空气加热器和风机组成，空气加热器散热，然后风机送出，使室内空气温度得以调节，通过交流接触器KM10控制其通断。
CO2补气系统采用泰安泽丰工贸有限公司生产的温室专用ZFC-05 ZFC-12型CO2发生器，通过电磁阀K1的通断来控制CO2补气系统的启停。
使用时，通过西门子TD400C文本显示器设置温度、湿度、光照度和CO2浓度的范围，当开关打在自动上时，温湿度传感器采集温室内的温度和土壤湿度，光照度传感器采集室内光照强度，二氧化碳传感器采集温室内二氧化碳浓度，并将采集到的数据传输给PLC与设定值进行比对，当室内温度超过设定温度时，系统控制天窗电机和1、2号风机打开进行通风降温，如果一定时间内温度不能降到设定值范围内，则启动湿帘水泵，通过水分蒸发降温，天窗打开到位时，限位开关将天窗位置信息反馈给PLC，关闭天窗电机；当室内温度低于设定值范围时，系统控制启动暖风机进行加热；当土壤湿度低于设定值时，系统控制启动喷灌水泵进行喷灌，当土壤湿度达到设定值时关闭喷灌水泵；当光照度传感器监测到光照度很强超过设定值时，系统控制遮阳网电机打开，遮阳网电机通过齿轮传动机构带动横轴转动，打开遮阳网将多余的阳光挡在室外，室内光照度低于设定值时，收起遮阳网，并启动补光灯进行补光，当遮阳网打开或收起到位时，限位开关将遮阳网的位置信息反馈给PLC，关闭遮阳网电机；当CO2浓度低于设定值时，打开CO2补气阀补充CO2。当传感器监测到的温度、湿度、光照度和CO2浓度不在设定范围或电动机过载的时候，报警模块进行声光报警，同时TD400C文本显示器根据不同情况显示对应的报警类型。
Claims (7)
1.一种温室自动控制系统，包括由PLC和控制面板构成的控制模块，控制面板上设有报警系统，控制模块连接有用于设置参数和显示数据的显示模块；所述的PLC的输入端与模拟量输入模块相连，模拟量输入模块分别连接有温湿度传感器、光照度传感器和二氧化碳传感器；所述的PLC的输出端分别连接有降温系统、加热系统、喷灌系统、遮阳系统、CO2补气系统、补光系统和报警系统；其特征在于：所述的控制面板上设有手动控制、自动控制切换开关；所述的降温系统包括设置在温室顶部的天窗、设置在温室两侧的两台风机和设置在温室侧壁上的湿帘；所述的遮阳系统包括安装在温室外部的遮阳网，用于控制打开/关闭遮阳网的电动机，用于固定遮阳网的横杆，横杆两端装有转向轮，电动机和转向轮通过传动机构连接，所述的温湿度传感器采用的是TDC220TH温湿度传感器；所述的光照度传感器采用GZD系统光照度变送器；所述的二氧化碳传感器采用ESM-CO2农业型二氧化碳变送器。
2.根据权利要求1所述的温室自动控制系统，其特征在于：所述的PLC采用的是西门子S7-200 CPU226。
3.根据权利要求1所述的温室自动控制系统，其特征在于：所述的显示模块采用的是西门子TD400C文本显示器。
4.根据权利要求1所述的温室自动控制系统，其特征在于：所述的模拟量输入模块采用的是EM231模拟量输入模块。
5.根据权利要求1所述的温室自动控制系统，其特征在于：所述的加热系统采用NTZ-20型暖风机；喷灌系统为喷灌水泵；CO2补气系统采用ZFC-05或ZFC-12型CO2发生器；补光系统为补光灯；报警系统为LED报警灯和蜂鸣器。
6.根据权利要求6所述的温室自动控制系统，其特征在于：所述的天窗和遮阳网上设有限位开关。
7.根据权利要求1所述的温室自动控制系统，其特征在于：所述的传动机构为齿轮传动机构。
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|---|---|---|---|---|
| CN106814781A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-09 | 浙江金石生物科技有限公司 | 大棚的全自动化控制装置 |
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| WO2019023896A1 (zh) * | 2017-07-31 | 2019-02-07 | 太仓市山姆绿丰农产品专业合作社 | 一种节能大棚自动控温装置 |
| CN111357458A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-07-03 | 西安科技大学 | 一种智能温室大棚及其灌溉系统的灌溉方法 |
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