溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，涉及溫室監(jiān)控領(lǐng)域。由PLC和控制面板構(gòu)成控制模塊，控制模塊連接有用于設(shè)置參數(shù)和顯示數(shù)據(jù)的顯示模塊，控制面板上設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)，PLC的輸入端與模擬量輸入模塊相連，模擬量輸入模塊分別連接有溫濕度傳感器、光照度傳感器和二氧化碳傳感器；PLC的輸出端分別連接有降溫系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、噴灌系統(tǒng)、遮陽(yáng)系統(tǒng)、CO2補(bǔ)氣系統(tǒng)、補(bǔ)光系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)。以PLC為核心來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的智能溫室大棚，以溫度、濕度、光照度、CO2濃度傳感器為主要外圍元件對(duì)智能溫室大棚進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)智能溫室進(jìn)行智能控制，具有布局合理、自動(dòng)化程度高、控制精確和管理方便的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及溫室監(jiān)控領(lǐng)域，具體是一種溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)在人們的生活水平越來(lái)越高，非季節(jié)性瓜果蔬菜也可以在市場(chǎng)上見到了， 因?yàn)楝F(xiàn)在的很多蔬菜、水果、花卉、菌菇等都是在溫室大棚中培育出來(lái)的。以前的溫室大棚 采用的是簡(jiǎn)單的日光溫室，其中很大部分采用手動(dòng)控制，生產(chǎn)水平不高，現(xiàn)代化管理水平低 下。隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，溫室作物變得越來(lái)越多樣，對(duì)溫室的控制提出了新的要求，手 動(dòng)控制精度低已經(jīng)不能滿足溫室生產(chǎn)的需求，為了減少手動(dòng)控制需要設(shè)計(jì)一套智能的自動(dòng) 系統(tǒng)來(lái)控制，并且在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)當(dāng)能夠及時(shí)進(jìn)行手動(dòng)控制應(yīng)急。
[0003] 溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是控制溫室內(nèi)環(huán)境的溫度、濕度、光照、C02濃度等因素，來(lái) 制造出適合農(nóng)作物生長(zhǎng)的最佳環(huán)境。該設(shè)計(jì)以西門子S7-200系列可編程控制器為核心來(lái)實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)控制的智能溫室大棚，以溫度、濕度、光照度、C0 2濃度傳感器為主要外圍元件對(duì)智能 溫室大棚進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)智能溫室進(jìn)行監(jiān)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，目的在于解決傳統(tǒng)的手動(dòng)控制精度低、不方 便管理的問題，具有自動(dòng)化程度高、控制精度高、管理方便、手動(dòng)自動(dòng)切換方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：由PLC和控制面板構(gòu)成控制模塊，控制模塊連接有用于 設(shè)置參數(shù)和顯示數(shù)據(jù)的顯示模塊，控制面板上設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)，PLC的輸入端與模擬量輸入模 塊相連，模擬量輸入模塊分別連接有溫濕度傳感器、光照度傳感器和二氧化碳傳感器；PLC 的輸出端分別連接有降溫系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、噴灌系統(tǒng)、遮陽(yáng)系統(tǒng)、C〇2補(bǔ)氣系統(tǒng)、補(bǔ)光系統(tǒng)和 報(bào)警系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的有益效果：以PLC為核心來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的智能溫室大棚，以溫度、濕度、 光照度、C02濃度傳感器為主要外圍元件對(duì)智能溫室大棚進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì) 智能溫室進(jìn)行智能控制，具有布局合理、自動(dòng)化程度高、控制精確和管理方便的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1是本發(fā)明的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 以下是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0009] 如圖1所示一種溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括由PLC和控制面板構(gòu)成的控制模塊，控制 模塊連接有用于設(shè)置參數(shù)和顯示數(shù)據(jù)的顯示模塊，控制面板上設(shè)有報(bào)警系統(tǒng);所述的PLC的 輸入端與模擬量輸入模塊相連，模擬量輸入模塊分別連接有溫濕度傳感器、光照度傳感器 和二氧化碳傳感器;所述的PLC的輸出端分別連接有降溫系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、噴灌系統(tǒng)、遮陽(yáng)系 統(tǒng)、C02補(bǔ)氣系統(tǒng)、補(bǔ)光系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)。PLC的輸入、輸出端□分配如表1所示： 表1 CPU226輸入、輸出端口分配表
其中，PLC采用的是西門子S7-200 CPU226，顯示模塊采用的是西門子TD400C文本顯示 器，用來(lái)實(shí)時(shí)顯示各參數(shù)值。模擬量輸入模塊采用的是EM231模擬量輸入模塊，該模塊將傳 感器采集到的模擬量信號(hào)傳輸給PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0010] 溫濕度傳感器采用的是北京時(shí)域通科技有限公司生產(chǎn)的TDC220TH溫濕度傳感器， 該傳感器濕度誤差為±2%，溫度測(cè)量范圍為-10°C~70°C，標(biāo)準(zhǔn)4-20mA信號(hào)輸出，測(cè)量土 壤體積含水量同時(shí)測(cè)量溫度，工作電壓：12V/24VDC。
[0011] 光照度傳感器采用北京無(wú)線聯(lián)科技有限公司生產(chǎn)的GZD系統(tǒng)光照度變送器，該變 送器采用對(duì)弱光也有較高靈敏度的硅蘭光伏探測(cè)器作為傳感器，具有測(cè)量范圍寬、線形度 好、防水性能好、使用方便、便于安裝、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，特別適用于農(nóng)業(yè)大棚，標(biāo)準(zhǔn)4_ 20mA信號(hào)輸出，工作電壓：12V/24VDC。
[0012] 二氧化碳傳感器采用株洲市拓達(dá)電子有限公司生產(chǎn)的ESM-C02農(nóng)業(yè)型二氧化碳變 送器，該二氧化碳傳感器是在進(jìn)口紅外雙光束二氧化碳傳感器基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的一款專門用于 農(nóng)業(yè)等多種高濕場(chǎng)合使用的產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用多重防護(hù)，確保內(nèi)部的傳感器不受外界高濕 等環(huán)境影響，確保傳感器可靠穩(wěn)定工作，測(cè)量精度：± 3%，模擬信號(hào)輸出：4~20mA線，工作 電壓：12V/24VDC。
[0013]控制面板上設(shè)有手動(dòng)控制、自動(dòng)控制切換開關(guān)，如果開關(guān)打到自動(dòng)上面，那么系統(tǒng) 不受外界手動(dòng)按鈕的干擾，自動(dòng)運(yùn)行；如果開關(guān)打到手動(dòng)操作上面，用戶可以對(duì)風(fēng)機(jī)、加熱 系統(tǒng)、遮陽(yáng)網(wǎng)、天窗、噴灌、濕簾、補(bǔ)光和補(bǔ)二氧化碳進(jìn)行手動(dòng)操作。這種設(shè)計(jì)使用戶可以在 系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行手動(dòng)控制應(yīng)急，避免損失擴(kuò)大。
[0014] 降溫系統(tǒng)包括設(shè)置在溫室頂部的天窗、設(shè)置在溫室兩側(cè)的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)和設(shè)置在溫室 側(cè)壁上的濕簾，天窗采用滑動(dòng)式設(shè)計(jì)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制天窗打開/關(guān)閉，結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單使用方便;兩臺(tái)風(fēng)機(jī)分別設(shè)置在溫室的兩側(cè)形成對(duì)流，明顯地提高了降溫效果，一定 時(shí)間內(nèi)溫度不能降到設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)啟動(dòng)濕簾，配合天窗和風(fēng)機(jī)通過(guò)水蒸發(fā)降溫。
[0015] 遮陽(yáng)系統(tǒng)包括安裝在溫室外部的遮陽(yáng)網(wǎng)，用于控制打開/關(guān)閉遮陽(yáng)網(wǎng)的電動(dòng)機(jī)，用 于固定遮陽(yáng)網(wǎng)的橫桿，橫桿兩端裝有轉(zhuǎn)向輪，電動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向輪通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
[0016] 加熱系統(tǒng)采用揚(yáng)子設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的NTZ-20型暖風(fēng)機(jī);噴灌系統(tǒng)為噴灌水 栗;C〇2補(bǔ)氣系統(tǒng)采用泰安澤豐工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的溫室專用ZFC-05或ZFC-12型C〇2發(fā)生器； 補(bǔ)光系統(tǒng)為補(bǔ)光燈;報(bào)警系統(tǒng)為L(zhǎng)ED報(bào)警燈和蜂鳴器;天窗和遮陽(yáng)網(wǎng)上設(shè)有限位開關(guān)，用來(lái) 反饋天窗和遮陽(yáng)網(wǎng)位置信息。
[0017] 主電路設(shè)計(jì)噴灌系統(tǒng)水栗Ml和濕簾水栗M2采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)水栗，分別由 FU1、FU2進(jìn)行的過(guò)流保護(hù)，KH1、KH2進(jìn)行短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)。
[0018] 1號(hào)風(fēng)機(jī)和2號(hào)風(fēng)機(jī)分別通過(guò)三相交流異步電動(dòng)機(jī)M3，M4控制，由FU3、FU4進(jìn)行的過(guò) 流保護(hù)，KH3、KH4進(jìn)行短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)，通過(guò)電機(jī)的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的啟停。 [0019] 遮陽(yáng)網(wǎng)由三相交流異步電動(dòng)機(jī)M5控制，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)遮陽(yáng)網(wǎng)的開與 關(guān)功能，在電路中加入熱繼電器KH5進(jìn)行短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)，熔斷器FU5來(lái)實(shí)現(xiàn) 電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)。
[0020] 天窗通過(guò)三相交流異步電動(dòng)機(jī)M6控制，由FU6進(jìn)行的過(guò)流保護(hù)，KH6進(jìn)行短路保 護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)天窗的啟停。
[0021] 除此之外，溫室補(bǔ)光系統(tǒng)采用專門溫室補(bǔ)光燈來(lái)進(jìn)行補(bǔ)光，其通斷靠接觸器KM9控 制。溫室加熱系統(tǒng)采用揚(yáng)子設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的NTZ-20型暖風(fēng)機(jī)，暖風(fēng)機(jī)由空氣加熱 器和風(fēng)機(jī)組成，空氣加熱器散熱，然后風(fēng)機(jī)送出，使室內(nèi)空氣溫度得以調(diào)節(jié)，通過(guò)交流接觸 器KM10控制其通斷。
[0022] C02補(bǔ)氣系統(tǒng)采用泰安澤豐工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的溫室專用ZFC-05 ZFC-12型C02發(fā) 生器，通過(guò)電磁閥K1的通斷來(lái)控制C02補(bǔ)氣系統(tǒng)的啟停。
[0023] 使用時(shí)，通過(guò)西門子TD400C文本顯示器設(shè)置溫度、濕度、光照度和⑶2濃度的范圍， 當(dāng)開關(guān)打在自動(dòng)上時(shí)，溫濕度傳感器采集溫室內(nèi)的溫度和土壤濕度，光照度傳感器采集室 內(nèi)光照強(qiáng)度，二氧化碳傳感器采集溫室內(nèi)二氧化碳濃度，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給PLC與設(shè) 定值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)室內(nèi)溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，系統(tǒng)控制天窗電機(jī)和1、2號(hào)風(fēng)機(jī)打開進(jìn)行通風(fēng) 降溫，如果一定時(shí)間內(nèi)溫度不能降到設(shè)定值范圍內(nèi)，則啟動(dòng)濕簾水栗，通過(guò)水分蒸發(fā)降溫， 天窗打開到位時(shí)，限位開關(guān)將天窗位置信息反饋給PLC，關(guān)閉天窗電機(jī)；當(dāng)室內(nèi)溫度低于設(shè) 定值范圍時(shí)，系統(tǒng)控制啟動(dòng)暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行加熱；當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)控制啟動(dòng)噴灌 水栗進(jìn)行噴灌，當(dāng)土壤濕度達(dá)到設(shè)定值時(shí)關(guān)閉噴灌水栗；當(dāng)光照度傳感器監(jiān)測(cè)到光照度很 強(qiáng)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)控制遮陽(yáng)網(wǎng)電機(jī)打開，遮陽(yáng)網(wǎng)電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)， 打開遮陽(yáng)網(wǎng)將多余的陽(yáng)光擋在室外，室內(nèi)光照度低于設(shè)定值時(shí)，收起遮陽(yáng)網(wǎng)，并啟動(dòng)補(bǔ)光燈 進(jìn)行補(bǔ)光，當(dāng)遮陽(yáng)網(wǎng)打開或收起到位時(shí)，限位開關(guān)將遮陽(yáng)網(wǎng)的位置信息反饋給PLC，關(guān)閉遮 陽(yáng)網(wǎng)電機(jī)；當(dāng)C0 2濃度低于設(shè)定值時(shí)，打開C02補(bǔ)氣閥補(bǔ)充C02。當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到的溫度、濕度、 光照度和C0 2濃度不在設(shè)定范圍或電動(dòng)機(jī)過(guò)載的時(shí)候，報(bào)警模塊進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)TD400C 文本顯示器根據(jù)不同情況顯示對(duì)應(yīng)的報(bào)警類型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括由PLC和控制面板構(gòu)成的控制模塊，控制面板上設(shè)有報(bào) 警系統(tǒng)，控制模塊連接有用于設(shè)置參數(shù)和顯示數(shù)據(jù)的顯示模塊;所述的PLC的輸入端與模擬 量輸入模塊相連，模擬量輸入模塊分別連接有溫濕度傳感器、光照度傳感器和二氧化碳傳 感器;所述的PLC的輸出端分別連接有降溫系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、噴灌系統(tǒng)、遮陽(yáng)系統(tǒng)、C0 2補(bǔ)氣系 統(tǒng)、補(bǔ)光系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng);其特征在于:所述的控制面板上設(shè)有手動(dòng)控制、自動(dòng)控制切換開 關(guān);所述的降溫系統(tǒng)包括設(shè)置在溫室頂部的天窗、設(shè)置在溫室兩側(cè)的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)和設(shè)置在溫 室側(cè)壁上的濕簾;所述的遮陽(yáng)系統(tǒng)包括安裝在溫室外部的遮陽(yáng)網(wǎng)，用于控制打開/關(guān)閉遮陽(yáng) 網(wǎng)的電動(dòng)機(jī)，用于固定遮陽(yáng)網(wǎng)的橫桿，橫桿兩端裝有轉(zhuǎn)向輪，電動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向輪通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 連接，所述的溫濕度傳感器采用的是TDC220TH溫濕度傳感器;所述的光照度傳感器采用GZD 系統(tǒng)光照度變送器;所述的二氧化碳傳感器采用ESM-C02農(nóng)業(yè)型二氧化碳變送器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的PLC采用的是西門子 S7-200 CPU226。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的顯示模塊采用的是西 門子TD400C文本顯示器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的模擬量輸入模塊采用 的是EM231模擬量輸入模塊。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的加熱系統(tǒng)采用NTZ-20 型暖風(fēng)機(jī);噴灌系統(tǒng)為噴灌水栗;C0 2補(bǔ)氣系統(tǒng)采用ZFC-05或ZFC-12型C02發(fā)生器;補(bǔ)光系統(tǒng) 為補(bǔ)光燈;報(bào)警系統(tǒng)為L(zhǎng)ED報(bào)警燈和蜂鳴器。6. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的天窗和遮陽(yáng)網(wǎng)上設(shè)有 限位開關(guān)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G05D27/02GK106054987SQ201610500481
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月30日
【發(fā)明人】王玉梅, 尹元俠
【申請(qǐng)人】徐州牧悠園農(nóng)業(yè)科技有限公司