本文介紹了采用PLC實現(xiàn)溫室變溫控制的方法，采用這種方法,PLC接口線路簡單，外圍元器件較少，整個系統(tǒng)運行可靠性高，保證了溫室變溫控制的質(zhì)量。

1問題的提出

在農(nóng)作物溫室培養(yǎng)中，溫度是一個重要的控制參數(shù)，農(nóng)作物24小時各個時段對溫度要求是不一樣的，這是作物本身的生理節(jié)奏決定，也是作物專家長期實踐得出的寶貴經(jīng)驗，例如：黃瓜、番茄、甜瓜在24小時各時段對溫度的要求如表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)計溫室變溫控制系統(tǒng)的硬件電路、軟件編程及注意事項。

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

為以后分析方便,將表1描述白刺黃瓜變溫要求,用圖1曲線來表示。

圖1 白刺黃瓜(晴天)生產(chǎn)24小時環(huán)境溫度變化曲線

根據(jù)圖1曲線分析,該曲線共有4個時段,4個溫度希望值(給定值)，24小時后連續(xù)循環(huán),其中在陰天狀況下,還要求17---21點溫度給定值為14℃(如虛線所示).整個電氣系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計主要以圖1為依據(jù)進行的。

2.2溫室溫度測量和A/D轉(zhuǎn)換電路

圖2 PLC接口、溫度測量和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，輸出16點，具有高速計數(shù)器功能，使用全部計數(shù)器頻率總和低于20KHZ。（本例X0信號輸入最高頻率限為8KHZ，X1信號輸入最高頻率限為6KHZ）該PLC還配有指令豐富的組態(tài)軟件，完全滿足控制的要求。

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)部切換瞬時失電會造成PLC計時電路混亂，采用+24V電源，在其兩端并接大容量電容，可很好地避免這個問題。溫度顯示電路選用帶有鎖存的4位7段顯示數(shù)碼管，通過外部點切換可觀察溫室內(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)來達到增溫目的，若需增溫時，設(shè)定的溫度低于室外溫度時，也可直接采用通風(fēng)循環(huán)方式進行增溫（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，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

時鐘形成，給定輸入，各時段實測溫度與給定量比較（其中若干選K參數(shù)的程序略）， 顯示程序見圖3。

圖3 時鐘、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

見圖2、圖3、圖4。在凌晨6點合上開關(guān)K，PLC通電工作。一方面，M8014（1分鐘脈動）送入C0計數(shù)，當(dāng)C0達360時，相當(dāng)于6小時，在此時間段等同于6---12點，當(dāng)C0動作后，M8014送入C1計數(shù)器計數(shù)，C1達300時，相當(dāng)于5小時，在此時間段等同于12-17點，當(dāng)C1動作后M8014送入C2脈沖計數(shù)，C2達240時相當(dāng)于4小時，在此時間段等同于17-21點。

當(dāng)C2動作后M8014送入C3計數(shù)，當(dāng)C3達540時，相當(dāng)于9小時，在此時間段等同于21----6點（第二天）。當(dāng)C3動作后，發(fā)M1脈沖，對CO、C1、C2、C3全部清O，重新循環(huán)計數(shù)。完成采用PLC實現(xiàn)時鐘程序的目的，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鐘的準(zhǔn)確性。

另一方面，在各個時間段，進行給定值和溫室內(nèi)溫度。給定值和溫室外溫度進行比較，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、增溫或降溫的問題。

在各個時段溫度改變存在過渡過程，在穩(wěn)溫段也是存在增溫（或降溫）不斷調(diào)節(jié)過程（見圖1曲線的虛線部分），因此，KM1、KM2、KM3、KM4最好選用固態(tài)繼電器。（無觸點、無動作火花），增加元件和設(shè)備的工作可靠性。

5 結(jié)論

采用PLC可實現(xiàn)溫室變溫的控制，此設(shè)計是基于無人值班全自動運行變溫控制系統(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，滿足作物較佳生產(chǎn)的目的。