三菱PLC在温室控制系统中的运用

王贵宇

摘 要：将以三菱PLC主控单位的监控系统应用于温室环境控制领域中，能实现对数据信息的实时采集及对终端設备的智能化操控。文章首先浅谈 PLC的概念，其次较为详细的介绍了系统的特征、构成、软硬件规划、动态监控系统设计以及数据信息采集与测量等，最后对三菱PLC的发展前景做出合理展望。

关键词：温室控制；控制系统；三菱PLC；运用措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.147

最近几年中，我国室温设备设施应用类型与数目同步增加，室温生产模式日趋完善化。在本位研究中，拟定采用PLC去实现对温室远程无线监控系统性能有效规划，以组建无线远程监控系统，该系统具备远程诊断、测试、监管等功能，进而实现第室温环境相关数据的采集与调控。

1 PLC

可编程控制器（PLC），为一类先进的工业控制计算机，在工业生产领域中有广泛性应用，再联合温度传感器、湿度传感器、CO2传感器、光照传感器以及辅助的通信技术等，能实现对促进农作物有效生长所需环境条件的有效控制，其有利于温室环境种植产业的持续发展进程，明显提升农业生产的经济效益。将三菱PLC设为底层控制器，能实现对室温环境参数的监测与智能化控制[1]。

2 系统设计

温室自动控制系统结构包括温室通风、灌溉施肥、CO2施肥、遮阳保温以及室内喷雾等对应的子系统。依照功能可将其细化为环境控制、室温灌溉与实施监控三大部分，系统在通信网络系统的支撑下能实现对各层面上信号的精确采集，并以农业现代化发展趋向为基点，有针对性的子系统内输送控制信号，实现对所有信息进行统一管理。

2.1 硬件设计

因为三菱系列产品有功能强大、操作便捷及运行可靠等优势，在对系统设计时综合分析一致性、经济性与功能性等因素，决定选购三菱公司的产品，该产品性能在配置系统方面的作用已经得到国内外相关领域的一致肯定。本系统能实现对各子系统的单独调节、控制，总控室经由通讯网络实现对各子系统数据的集群控化管理。该系统在设计期间，各个系统均应用了三菱系列的FX2N PLC。FX2N本机的输入、输出点均共计128个，拓展模块参与3路模拟量输入转换过程，并发挥重要作用，用户可结合现实生产需求快捷的拓展系统功能。该系统内置800步RAM（可输入注释）可应用存储盒，拓展极限值为16K步。此外，应加强系统的硬件设备或相应用户子程序的调控，以为参数调整环节创造便利条件。系统通过启动、关闭量传感器、模拟量传感器等方式，实现对温室环境中温度、湿度、光照等参数的有效检测。D/A通道为实现对系统各执行与调节机构的严格控制，并维护不同环境中设备启运行过程的安全性。建议在配置各子系统期间应用PLC的主机内部携有存储程序的EEPROM，以防停电后出现程序遗失的问题。

2.2 设计软件与动态监控系统

温室自动控制系统中软件部分的功能是实现对各子系统运行过程的控制，在软件设计期间，可结合环境中作物有效生长相关参数去控制环境参数，采集、预处理、通讯与监管执行数据是系统软件的基本功能。动态监控系统的设计采用工控组态软件MCGS，它是一种可视化的人机界面，可以很容易地结合标准和用户程序生构建机界面，更好的迎合现实生产需求。动态监控系统能动态检测温室环境中各种参数的瞬时值，同时呈现其变化趋势，每隔一段时间后对目标参数对象进而存储并提供数据报表，将其存储在历史数据库中以供作物种植者后续检查同时将其、检验与加工分析等工作提供指导。此外，该软件还具备自动预警与预防违法操作等功能。

2.3 数据采集与测量部分

利用各种高性能传感器测量外界气候中主要环境参数，并对温室中温度、湿度、CO2含量、土壤中各种营养元素pH值及EC值技能型实时采集，并且在接口协助下，将以上获得的监测结果乃入至PLC中，PLC会严格依照宁作物有效生长发育需求，实现对棚内稳定的整体性管理。

因为该系统对温室环境中参数信息均是经由传感器传导模拟信号，且传感器和PLC两者存在一定距离，故此在现实设计中均应用了5～20mA电流输出型，其目的是减少外界因素对信息传输效率产生的影响，并有益于维持采样指标的相对精确性与可靠性。

2.4 网络通讯系统设计

通讯系统是实现对温室运行相关数据信息有效控制的重要举措之一，该系统需RXD、TXD、GND信号线构成。加强对信号扫弦类型的科学选择，是有效维持波特率稳定性的有效方法，当波特率稳定性大于9 500 bps时，通讯距离能高于1.0km。在对通讯系统设计过程中，采用主辅方式管理，在RS232/RS485通信接口转换器的协助下，主机能完成不同信号之间的有效转换。本次研究中所设计的PLC均是MISUBISHI的产品，自体携带接口，为现场总线网络有效建设目标的实现创造了便利条件。系统在执行任务期间，主要是根据主站发送命令信号，有针对性的交换主、从站数据，从站上通行read，从主站获取数据同时存储在从站内，再经由write，数据将会被送入主站的输入区段中。PLC与PC之间的传输过程示意图见图1[3]。

3 发展前景

计算机联网能促使温室自动控制系统将数据信息传导至云端，在互联网大数据平台的协助下，实现对被采集数据的有效共享、转换与整合，最后获得最优良、最全面、最精确的数据信息，实现对温室作物种植的决策管理工作的科学有效指导。利用云计算技术处理大数据，能实现对本温室环境中温度、湿度、CO2浓度等参数的精确化控制，并预测作物的生长预测与病虫害治理情况。

4 结束语

温室自动控制系统的建设及在温室环境调控中的合理应用，有益于提升温室的智能化控制与管理水平，促进温室农业功能的有效发挥，实现对温室生产作业中各参数的分散式及集中性管理。其系统性能稳定、产生的经济效益明显，具有良好的发展空间。

参考文献：

[1]张浩，孙浩鸣，李赫等.三菱PLC在智能温室系统中的应用[J].自动化博览，2018，35（S1）：76-79.