基于LOGO！的温室控制系统设计

李卓玥+丁天文+霍耀宏

摘 要：设计了一种基于西门子LOGO！控制器，以力控組态软件ForceControl V7.0作为上位机监控平台，实现了对温室系统参数的实时监测、参数设定、历史数据查询、图形报表、实时报警与远程控制等功能，满足了温室环境监控的需求。

关键词：LOGO！；生态农业；立体式农业温室

中图分类号：TP273 文献标识码：A

随着我国经济的快速稳定的发展，农业发展也逐步地由原来的靠天吃饭走上了生态化的道路，但在大多数地方，农民收入低下的问题日益突出，逐步发展成为阻碍我国经济快速稳定发展的挡路石。从我国80年代初提出把生态农业作为现代化农业的新模式到现在已经有30多年了，经过这些年的不断探索和研究，我国生态农业得到很大的发展。但是，我国地域辽阔，各地的自然条件、资源基础都有很大的差异性，导致我国温室发展的不均衡、温室的种类繁多、规模大小不一，一些地区已发展到采用高科技，占地上万平方千米的现代化生态温室，而一些地区仍旧采用普通的小型塑料大棚温室。

1.温室的国内外发展现状及趋势

20世纪50年代末，现代温室控制技术实现了快速稳定的发展，现代设施水平逐步提高，一些发达国家正在在实现半自动化的基础上正向着智能自动化控制方向发展。近几年，发达国家逐步实现了自动化水平高、自动监测、数据采集和集中控制系统等下位机与计算机软件、各种力控软件组合起来的上位机位一体的集中控制系统。温室技术研究的最重要的是复杂多变环境的温室控制研究。主要包括：外界复杂多变的环境因素的控制：环境因素的主要内容是温、湿度的自动调节控制，灌水量、排水系统的自动调节，CO2浓度的自动调节，NH3等有毒气体与O2之间的通风换气自动调节等。

2.系统控制原理

整个新系统设计的最大亮点是将新能源与现代生态农业相结合。实现了能源并网与新能源交替，减少了环境的破坏资源浪费。

2.1 在整个系统中引入了风能与太阳能等自然资源

由于在某些地方会出现断电的情况，在系统中加入新能源，可以有效地避免这样的情况，以保证整个系统始终保持在一个良好的运行状态。其次，在新能源方面，可以有效地减少市电等资源的使用，很大程度上节约了许多资源的浪费，也降低了成本，实现了绿色低碳环保的社会理念。

2.2 在整个系统能够良性的运行的情况下加入了沼气控制系统

利用动物排泄物、植物废弃物等作为原材料进行沼气发酵，利用沼气作为新的资源，用来发电照明等一些小型用电器的日常供给和使用。沼渣用来作为新的肥料来处理，沼液用来作为滴灌肥料给植物进行滴灌。沼液有很多的杀菌作用，对植物的生长也有很好的有益作用。

2.3 清理系统的设计

在整个产品设计中，清理系统占有很多比重，如果设计不好，会造成动物很容易生病等很多负面影响，造成不可估量的损失。因此在考虑到温室棚的特点的情况下，包括动物排泄物中产生的一些有害气体的情况，清理系统采用有害气体浓度作为清理排泄物的一个基点，这样有效地解决了排泄物过多没有及时清理或者有害气体浓度过高造成对动物的生长的影响。

2.4 LOGO！时钟设置

在光照强度与温度的数据采集与处理的过程中，利用LOGO！中含有实时时钟模块，能够执行“设置时钟”命令。时钟设置的操作步骤如下：

（1）进入“主菜单”或者“参数赋值”菜单，通过▼或▲键选择“设置”，按OK键。

（2）进入“设置”菜单，选择“时钟”，按OK键。

（3）进入“时钟”菜单，通过▼或▲键选择“设置时钟”，按OK键。

（4）通过▼或▲键设置新的时间和日期，通过左右键移动光标，设置完毕，按OK键。

同时，由于地球的自转和公转的影响，绝大多数地区的日照时间不均匀，为了更好的工作，有必要对夏令时钟和冬令时钟进行转换，若启用欧洲（EU）夏令时钟和冬令时钟转换，LOGO！控制器可以自动转换欧洲夏令时钟和冬令时钟。夏令时钟和冬令时钟的操作步骤如下：

（1）进入“主菜单”或“参数赋值菜单”，通过▼或▲键设置“选择”，按OK键。

（2）进入“设置”菜单，选择“时钟”，按OK键。

（3）进入“时钟”菜单，通过▼或▲键选择“冬/夏令时”，按OK键。

（4）进入“冬/夏令时转换”菜单，通过▼或▲键选择“EU”，按OK键。

（5）通过▼或▲选择“开”或“关”。设定完毕，按OK键。

通过时钟设置与夏/冬令时钟的转换，这样可以自动地根据季节的不同自动转换设定值，减少了人为的去修改的次数，也可以根据白天与晚上的气温等很多条件的不同来自行调节设定值范围。

3.自动控制方案设计

在LOGO！控制的过程中，还需设置手动、自动、这两个功能按钮。而在对系统控制中，可能出现系统出现故障的情况，所以需要对其分配一定的报警输出。假如当室内温度达到设定范围的上限时，延时2s后如果控制系统没有做出相应的信号动作，这时报警铃声响起，先切换到手动控制并且应及时的检查处理控制系统。以保证整个系统的安全可靠性。通过对被控系统动作实现部件的具体分析，了解到系统被控系统输入与输出点数的具体要求见表1。

4.系统说明与展望

本系统是基于LOGO！立体式温室生态农业控制系统，通过LOGO！与传感器等相应的通信模块之间的信息传输来实现相应的功能。

在现代化时代，社会发展需要，人力资源难以替代的情况下，自动化控制系统就显得尤为重要。节约人力，提高生产效率与自动化程度，有效地降低风险与投入。对环境的污染很大程度地降低了，实现了可循环的发展。从当前来看，这不仅在农业生产方面是一项新的突破，打破传统的种植方式，创造了更大的经济效益，从长远来看，技术的突破，带领了新的行业的发展，注入了新的动力与发展机会，带领农业发展向更加智能化、生态化，更加环保健康的方向发展。

在农业大国，利用新的种植模式，可以克服很多环境问题，促进农业智能化的发展，不论是在现在还是未来，温室控制将会逐步地替代现在的农业生产模式，温室的智能化也将逐步地慢慢提升。多重模式的发展必会成为发展趋势，节约资源的同时，带来了更多的经济效益，给农民创造了更多的收益。

参考文献

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[2]王东.基于多传感器融合的温室环境智能控制系统研究与实现[D].西安：西北农林科技大学，2012.

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