食用菌设施栽培自动控制系统的评介

游晓斌 谢宝贵朱 坚*

（1.福建农林大学园艺学院，福州 350000；2.福建农林大学生命科学学院，福州 350001）

食用菌设施栽培自动控制系统的评介

游晓斌1谢宝贵2朱 坚1*

（1.福建农林大学园艺学院，福州 350000；2.福建农林大学生命科学学院，福州 350001）

介绍一种以PLC为核心，运用反馈控制，集制冷机、内循环风机，排风机、加湿机为一体的食用菌自动控制系统，并且便于集中监控和远程监控，从而达到自动控制蘑菇房气候环境的目的。

PLC；反馈控制；自动控制

1 概述

食用菌自动控制系统由三部分组成：（一）福建农林大学菌物研究中心开发的智能控制箱。这是该系统的核心（图1-左）；（二）菌物研究中心与浙江青风制冷有限公司共同研发的一体机（图1-右）。该一体机集制冷、内循环、排风为一体，安装一步到位，显著降低了安装成本。它是食用菌工厂化生产的首选设备；（三）以组态软件为基础的现场监控和远程监控网络，由菌物研究中心自行开发，专门用于整个食用菌厂蘑菇房气候环境实时数据的监控。

该系统能够依据食用菌的生长规律自动控制菇房内的温度、湿度、二氧化碳含量，为食用菌的生长创造出最佳的环境条件，显著提高了食用菌的产量和质量。该控制系统自动化程度高，各种制冷、加湿、通风、光照等设备在智能控制箱的统一协调指挥下，全自动化运行，无需人工参与，节省大量的劳动力，降低了食用菌企业的生产成本；并能够对整个食用菌厂的每一间蘑菇房实时数据进行集中监控和远程监控。

图1 食用菌自动控制系统的组成

2 性能特点

2.1 系统安装方便

与传统工厂化蘑菇房相比，本系统的安装有很大的优势：首先，不需要在蘑菇房上多次安装设备，减少了安装的次数，节省了大量的安装费用；其次，在安装本系统时只要在蘑菇房合适的位置开两个方形通风孔即可，密封性能好。

2.2 控制功能强大

（1）温度自动控制。根据设定的温度范围，自动启动制冷（或加热）设备。集成的温控系统如图2所示。

（2）湿度自动控制。根据设定的湿度范围，自动启动加湿设备。

（3）CO2自动控制。根据设定的浓度上限或时间进行自动排放。

（4）光照控制。根据设定的照明时段，自动打开或关闭照明设备。

（5）内循环控制。根据循环风的启动周期，自动启动循环风机。

（6）其他控制。A .主机联锁控制；B.新风机组联锁控制。

2.3 在控制上体现了节能环保理念

系统控制上考虑到节能环保的要求，例如PLC在程序控制时，在排放前5分钟不制冷，这样可以避免制冷后把冷空气排走，造成能源浪费。一体机安装方便，其包含一个进气口和一个出气口，安装后可以保持蘑菇房的密闭性，不会出现漏冷现象。

2.4 控制方式灵活

（1）自动控制。根据设定的参数，按照预先编制的程序自动运行。

（2）手动控制。现场任意启动各种模式。

（3）集中监控。通过一根通讯线缆将每间菇房的控制箱串联起来送至监控中心的监控电脑，构成菇房环境集中监控系统。该监控系统能够实时显示并自动记录每间菇房的监测数据（湿度、温度、二氧化碳含量）以及外围设备的工作状态，远程设定工作参数，自动报警并记录报警发生的时间及报警原因。

（4）互联网监控。通过安装配套的互联网监控软件，无论是在家或是出差，都可以通过英特网实时了解蘑菇房的温度、湿度、C02含量、设备运行状态等各项信息。

图2 食用菌集成温控系统

3 系统组成

本系统主要由三部分组成，分别是控制核心PLC，用于信号采集的传感器，制冷机等负载。PLC控制系统与端口元件的连线图，如图3所示。

3.1 自动控制系统核心PLC

PLC又称为工业计算机，在整个蘑菇房控制系统中起到核心控制作用，它完成对系统中所有输出信号（包括数字量信号和模拟量信号）的采集，并经过CPU的运算处理，产生相关输出信号，对所有输出单元进行控制，并经过循环扫描工作，实时控制所有执行器工作。

3.2 信号采集用传感器

在系统的检测环节中温湿度传感器和CO2传感器是非常重要的部件，它们将检测到的控制量（温湿度、CO2浓度）反馈给系统，PLC主机进行数据的运算处理，经运算与给定的标准值进行比较，得出数字输出量，提供给接触器或继电器，然后由接触器或继电器对压缩机、加热电磁阀等负载进行控制，最后使系统达到给定标准值。

图3 食用菌自动控制系统

3.3 自动控制系统负载

本系统执行的负载有一体机、加湿机和LED灯带。

3.4 监控软件功能

（1）数据显示。实时显示菇房内的温度、湿度、二氧化碳浓度数据。

（2）参数显示。依据菇房内食用菌的生长规律，远程自动设定或者现场手动设定参数。

（3）数据报表。自动记录数据并按记录的数据自动生成报表。

（4）历史曲线。以曲线/时间的方式显示食用菌生长过程中的数据，供专家分析研究。

（5）报警记录。自动记录报警发生的时间、原因，供管理人员进行分析诊断。

4 主要技术指标

温度测控范围：0～50 ℃，误差±0.3 ℃；湿度测控范围：0％～100％，误差±3％ RH；CO2浓度测控范围：0～10 000 mg/kg，误差±3％ mg/kg；工作环境温度：－20～70 ℃；工作环境湿度：＜85％。

5 系统硬件和软件的调试

为了使系统正常稳定运行，还应该对系统进行硬件和软件的调试。通过实际上电调试，以及系统程序反复测试运行，并进行相关参数整定，实现自动控制蘑菇房温度，使之维持在设定值范围内，控制效果显著。

*通信作者：朱坚，主要从事食用菌设施设计工作，E-mail：zhujian6469@126.com。